Ist das Universum unendlich?

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Ist das Universum unendlich? Hat es einen Rand? Und wenn ja, was würdest du dort sehen? Heute wissen wir, dass das Universum vor 14 Milliarden Jahren einen Anfang hatte und sich seither ausdehnt. Aber was sich ausdehnt, sollte auch einen Rand haben, oder? Tja, irgendwie schon. Informationen können nicht schneller sein als Licht. Deshalb können wir nur die Teile des Universums sehen, deren Licht uns in den letzten 14 Milliarden erreicht haben. Schauen wir weiter raus, sehen wir eine Kugel und uns im Zentrum. Unser beobachtbares Universum.

Es ist aber etwas komplizierter. Weil sich das Universum ausdehnt, wissen wir, dass wir nur das Licht von Dingen sehen können, die höchstens 45 Milliarden Lichtjahre von uns entfernt sind. Das beobachtbare Universum hat also einen Radius von 45 Milliarden Lichtjahren, enthält etwa 200 Milliarden Galaxien und jede von ihnen hunderte Milliarden Sterne. Für uns gibt es also einen Rand: Wir blicken in die Vergangenheit, bis keine mehr übrig ist. Dieser Rand ist also eher eine Grenze in der Zeit und quasi bedeutungslos. Es gibt auf jeden Fall mehr Universum als wir sehen können. Aber wieviel mehr?

Es gibt zwei Möglichkeiten - entweder, das Universum ist riesig, aber endlich, oder es ist unendlich. Ein endliches Universum bedeutet, dass du es auch mit Eiscreme füllen könntest. Das wäre zwar eine Menge, aber eine endliche Menge Eiscreme. Das stellt uns aber vor ein schräges Problem. Ein endliches Universum sollte einen Rand haben, eine kosmische Wand am Ende des Alls. Und bei einer Wand müsste es auch etwas dahinter geben. Aber das All ist per Definition "alles", wie könnte also irgendetwas außerhalb liegen? Ergibt etwas außerhalb von allem überhaupt Sinn?

Aber natürlich hat die Physik eine schlaue Lösung: Es kann ein Universum ohne Rand geben, das aber trotzdem mit einer endlichen Menge Eiscreme angefüllt werden könnte. Was, wenn das Universum unendlich ist? Stell dir eine Orange und eine winzig kleine Ameise vor. Die Ameise sieht nur einen kleinen Teil der Schale - so, wie du nur einen kleinen Teil des Universums siehst. Die Ameise kann aber um die ganze Orange wandern und wird schließlich wieder am Ausgangspunkt ankommen. Die Orangenschale ist also nicht unendlich - hat aber auch keinen Rand.

Das Universum ist nicht wie die Orangenschale, vielleicht aber ähnlich. Statt einer Kugel könnte es eine Hypersphäre sein, in der der dreidimensionale Raum auf sich selbst gerollt ist. Das kann man sich unmöglich vorstellen, aber der Punkt ist: Es gibt keinen Rand, kein außerhalb der Hypersphäre - aus unserer Perspektive ist unser dreidimensionale Raum wie die Orangenschale. Fliegst du in einem Raumschiff in einer geraden Linie, landest du irgendwann wieder auf der Erde. Wie kann das sein?

Die Physik ist sehr kompliziert, also vereinfachen wir alles und lügen ein bisschen. Kurzgesagt geht es aber um Schwerkraft. Masse erzeugt Schwerkraft, indem sie die Raumzeit krümmt. Diese Krümmung ist dort am stärksten, wo sich die Masse befindet, dehnt sich aber quasi in alle Ewigkeit aus, wie eine ganz leichte Spannung im Gewebe der Raumzeit. Das könnte das ganze Universum so krümmen, dass es sich quasi um sich selbst krümmt, wodurch eine Hypersphäre entsteht. Verwirrt dich das? Uns auch.

Sollte das Universum eine Hypersphäre sein, wie könntest du herausfinden, wie groß es ist? Auf der Erde können wir Dinge hinter dem Horizont verschwinden sehen und so die Größe der Erde berechnen. Die Wissenschaft hat versucht, eine Art "Universumshorizont" zu finden, der die Größe der kosmischen Kugel verraten würde - konnte aber nichts sehen. Sollte das Universum also eine Hypersphäre sein, wäre es so groß, dass es aus unserer Perspektive aussieht, als lebten wir auf einer flachen Oberfläche. Dafür müsste ein hypersphärisches Universum mindestens 1000 mal größer sein als der Teil, den wir sehen. Es könnte auch Billionen mal größer sein, aber nicht weniger als 1000 mal.

Einige Wissenschaftler fanden das alles zu banal und kamen auf etwas viel Wilderes: Das Universum könnte auch wie die Glasur auf einem Donut sein. Ein Hyperdonut - auch schwer vorstellbar. Und auch das bedeutet, dass du wieder am Ausgangspunkt landest, wenn du in einer geraden Linie fliegst. Nur mit ein paar lustigen Komplikationen. In einem Hyperdonut-Universum ist nicht in jeder Richtung gleich viel Zeug. Fliegen zwei Raumschiffe in unterschiedliche Richtungen, könnte eins viel früher am Startpunkt ankommen. Und das Licht von weit entfernten Galaxien könnte sich komisch verhalten, ein bisschen wie bei einem kosmischen Spiegellabyrinth. Wir könnten weit entfernte Dinge nicht nur an zwei Orten, sondern auch zu unterschiedlichen Zeiten sehen! Denn das ausgestrahlte Licht bräuchte in die eine Richtung länger als in die andere. Du könntest die Geburt eines Sterns sehen und gleichzeitig auf der anderen Seite des Himmels den Tod desselben Sterns beobachten.

Wie groß wäre so ein Hyperdonut-Universum? Seine merkwürdige Geometrie macht es zum kleinsten aller möglichen Universen. Möglicherweise nur wenig größer als unser beobachtbares Universum. Vielleicht aber auch viel, viel größer. Wir wissen es nicht. Soviel zu einem endlichen Universum. Aber... Was ist, wenn es wirklich unendlich ist und das All ewig weitergeht? Was wäre dann?

Was, wenn das Universum unendlich ist? Das meistgenutzte kosmologische Modell beschreibt ein unendliches Universum. Wir nutzen es meistens für Berechnungen zu unserem beobachtbaren Teil, aber eigentlich läuft das Modell auf ein unendliches Universum hinaus. Ein unendliches Universum geht, naja, unendlich weiter, und hat keinen Rand. Schon wieder unmöglich vorstellbar. Wo auch immer du hinschaust, gibt es immer noch mehr Zeug, in jede Richtung. Unser Gehirn scheitert daran aus mehreren Gründen: Erstens: wenn das Universum unendlich ist, währt es dann auch ewig und seit immer? Gab es eine Zeit, in der überall nichts war, und dann plötzlich überall etwas? Wir wissen es nicht - aber es gibt viele Hinweise für einen Urknall. Das Universum scheint also an einem bestimmten Punkt in der Vergangenheit mal angefangen zu haben. Aber moment mal ... Seit dem Urknall dehnt sich das Universum aus - wie kann etwas Unendliches, das überall ist, wachsen? Die kosmische Ausdehnung bedeutet nur, dass sich Galaxien immer weiter voneinander entfernen. Selbst ein unendlicher Raum kann größer werden. Hallo, Paradoxe der Unendlichkeit.

Die Unendlichkeit wird aber noch absurder. Fliegst du mit deinem Raumschiff in einer geraden Linie, entdeckst du neue Galaxien, Sterne und Planeten, neue Wunder, schräges Zeug, wahrscheinlich neue Aliens und andere Lebensformen. Aber nach einer sehr langen Zeit findest du vielleicht auch ... Dich selbst. Eine genaue Kopie deiner selbst, die sich gerade dieses Video anschaust. Wie ist das möglich? Tja - alles, was existiert, besteht aus einer endlichen Menge verschiedener Teilchen. Und diese endliche Menge kann nur in einer endlichen Zahl verschiedener Möglichkeiten kombiniert werden. Das sind so viele Möglichkeiten, dass es unendlich erscheint - ist es aber nicht. Gibt es nur eine begrenzte Anzahl Möglichkeiten, Dinge zusammenzubauen, aber der Raum ist unendlich und enthält immer irgendetwas, muss es ja durch puren Zufall irgendwann Wiederholungen geben.

Aber nur, weil etwas möglich ist, muss es nicht auch passieren. Vielleicht erstreckt sich das Universum in alle Ewigkeit und nur das langweilige Zeug wiederholt sich. Vielleicht gibt es dich doch nur einmal. Sind die Gesetze der Physik aber überall gleich, könnte es sein, dass sich irgendwo Sterne und Planeten aus Gas formten, aus Chemie einfache genetische Information entstand, und daraus vielleicht Zellen und Tiere, die sich dann auf sehr unwahrscheinliche Weise entwickelten. Bis zu Affen, die gelernt haben, Videos zu machen. Mindestens einmal ist das passiert, die Chance ist also nicht null. Selbst wenn die Chance, dass eine Kopie von dir gerade wie du dieses Video schaut, fast null ist - in einem unendlichen Universum ist fast null immer noch riesig.

Leider werdet ihr euch nie treffen. Fast null ist immer noch eine unglaublich kleine Wahrscheinlichkeit. Die Erde ist so unwahrscheinlich, dass du super weit reisen müsstest, um eine zweite, identische zu finden: Etwa 10 hoch 10 hoch 29 mal so weit wie das beobachtbare Universum groß ist. Das ist eine 1 mit 100 Quadrilliarden Nullen. Das bedeutet quasi für immer weit weg. Trotzdem, in einem wirklich unendlichen Universum sollte jede mögliche Teilchenkombination nicht nur einmal, sondern unendlich oft vorkommen. Vielleicht gibt es also sogar eine unendliche Anzahl Kopien von dir. Und sie leben alle in ihrem eigenen beobachtbaren Universum. Ihr schaut alle in den Himmel, aber könnt niemals miteinander kommunizieren, weil ihr so unglaublich weit auseinander seid.

Vielleicht treffen manche andere Entscheidungen, verlieben sich in andere Menschen, oder andere Abzweigungen im Leben genommen. Vielleicht hat eine die Physik gelöst. Eine andere lebt vielleicht genau wie du, trägt aber einen lustigen Hut. Aber wenn es unendlich viele Kopien von dir gibt, wer bist du dann? Tja, das spielt gar keine Rolle. Du bist so echt wie ein Lebewesen echt sein kann, egal, ob es dich unendlich oft oder nur einmal gibt. (Seufzen)

Ist das Universum unendlich, werden wir das niemals wissen. In unserer Realität ist das Universum endlich, hat einen Rand den wir sehen - den Zeithorizont. Alles, womit wir interagieren können, liegt innerhalb des beobachtbaren Universums, und das wird wahrscheinlich für immer so sein. Auch wenn dir dieses endliche Universum jetzt klein vorkommt - es ist immer noch groß genug für alles, was wir oder unsere Nachkommen uns erträumen können. Unendlich groß genug für uns alle.

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