Was regiert im Stillen das gesamte Universum?

(Dan Tri Zeitung) - Fundamentale Konstanten sind nicht nur trockene Zahlen; sie sind das Fundament, das die gesamte Existenz des Universums prägt.

Der geheimnisvolle Wert einer Konstanten

Illustration, die zeigt, wie die Gravitationskraft einer Galaxie die Raumzeit gemäß Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie krümmt (Bild: Science Library).

Beim Blick in den Nachthimmel fragen wir uns oft, warum das Universum so existiert, wie es existiert: vom Leben über Sterne und Planeten bis hin zur Menschheit. Doch nur wenige wissen, dass alles im Universum von einer besonderen Gruppe von Zahlen bestimmt wird, den sogenannten Naturkonstanten.

Diese Zahlen sind keine menschlichen Erfindungen, sondern feste Werte, die beschreiben, wie Kräfte und Materie im Universum miteinander interagieren.

Die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum beträgt beispielsweise immer ungefähr 299.792.458 m/s, die Gravitationskonstante G ist 6,674 × 10⁻¹¹ m³/kg/s², und die Masse eines Elektrons ist 9,1 × 10⁻³¹ kg…

Diese Zahlen könnten, selbst bei geringfügigen Änderungen, das Universum grundlegend verändern und sogar das Leben auslöschen. Die entscheidende Frage lautet: Warum behalten diese Zahlen denselben Wert? Woher stammen sie? Ist es reiner Zufall?

Dank der Physik können wir sehr präzise Gleichungen und Modelle erstellen, um die Welt zu beschreiben – vom Fallen eines Steins bis zur Expansion des gesamten Universums. Jede Gleichung benötigt jedoch Eingangswerte, sogenannte Konstanten.

Sie sind wie die „Träger“, die das Gebäude der modernen Physik stützen. Seltsamerweise kann aber keine der aktuellen Theorien erklären, woher sie kommen. Wissenschaftler können lediglich ihre experimentellen Werte messen und diese in Modelle einbeziehen.

Stellen Sie sich vor, Sie simulieren die Bewegung eines Balls. Sie könnten die Newtonschen Gesetze verwenden, um die wirkenden Kräfte zu beschreiben, aber Sie müssen wissen, wie stark die Schwerkraft ist. Diese Information liefert das Modell nicht; sie muss in der Realität gemessen werden.

In ähnlicher Weise sind Konstanten wie die Stärke der elektromagnetischen Kraft, das Plancksche Wirkungsquantum oder das Verhältnis zwischen Elementarteilchen allesamt „gegebene“ Parameter, die sich nicht aus den gegenwärtigen theoretischen Grundlagen berechnen lassen.

Sind Konstanten wirklich „unveränderlich“?

Einstein war der Autor der allgemeinen Relativitätstheorie, die das Konzept der Gravitationskonstante G beinhaltet – eine unverzichtbare Größe zur Beschreibung des Grades der „Krümmung“ der Raumzeit (Foto: Getty).

Das Problem wird noch interessanter, wenn Physiker fragen: Sind diese Zahlen wirklich "Konstanten", das heißt, dass sie sich nie ändern?

Wenn sich auch nur eine dieser Eigenschaften im Laufe der Zeit, im Raum oder unter physikalischen Umständen ändert, und sei es auch nur geringfügig, bedeutet dies, dass sie nicht wirklich fundamental sind, sondern lediglich Manifestationen einer tiefer liegenden Theorie, die noch erforscht werden muss.

Um dies zu überprüfen, führten Wissenschaftler zahlreiche hochpräzise Experimente durch, sowohl auf der Erde als auch im Weltraum. Im Labor verwendeten sie Atomuhren. Diese äußerst komplexen Geräte können kleinste Veränderungen atomarer Schwingungen erfassen und zeitliche Veränderungen von Konstanten wie der Feinstrukturkonstante (FSC) verfolgen.

Die Messgenauigkeit hat bisher ein Niveau erreicht, auf dem Veränderungen von einem Milliardstel Jahr erkannt werden können, aber es wurden noch keine signifikanten Veränderungen festgestellt.

Aus astronomischer Sicht beobachten Forscher das Licht von Quasaren – extrem hellen Himmelsobjekten, die Milliarden von Lichtjahren von der Erde entfernt sind. Sie analysieren auch die kosmische Mikrowellenhintergrundstrahlung (CMB), die Überreste des Lichts aus der Frühphase der Entstehung des Universums.

Die Idee dahinter ist, dass, wenn sich die Konstanten in ferner Vergangenheit verändert hätten, das Licht ferner Himmelskörper beeinflusst würde und Unterschiede aufweisen müsste. Beobachtungen zeigen jedoch weiterhin die erstaunliche Stabilität dieser Konstanten.

Es ist wichtig zu beachten, dass wir nicht hundertprozentig sicher sein können, dass es sich um Konstanten handelt. Selbst wenn keine Veränderung festgestellt wird, ist jede Messung mit einer gewissen Unsicherheit behaftet, und daher besteht immer die Möglichkeit, dass sich die Konstanten ändern, jedoch in einem zu geringen Ausmaß, um messbar zu sein.

Das Universum birgt noch immer viele Geheimnisse.

Fundamentale Konstanten sind nicht bloß trockene Zahlen; sie bilden das Fundament, das die gesamte Existenz des Universums prägt. Sie bestimmen, wie Kräfte interagieren, Atome entstehen, Sterne brennen und Leben entsteht.

Wenn diese Zahlen auch nur geringfügig abweichen würden, könnte das Universum leer, chaotisch oder völlig frei von Leben sein, wie wir es heute kennen.

Die Wissenschaft hat jedoch noch keine Erklärung dafür gefunden, „warum sie so sind“. Sind diese Konstanten das Ergebnis von Zufall? Oder sind sie Ausdruck einer tiefer liegenden kosmologischen Theorie, die unser gegenwärtiges Verständnis übersteigt?

Wir haben vielleicht noch nicht die Antworten, aber wenn wir weiterhin danach fragen und lernen, könnte dies die Menschheit zu einem entscheidenden Wendepunkt in der modernen Physik führen – ähnlich wie die Relativitätstheorie und die Quantenmechanik einst die Wissenschaft des 20. Jahrhunderts erschütterten.

Quelle: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/thu-gi-am-tham-chi-phoi-ca-vu-tru-20250525082833517.htm