Unser Universum ist das Überbleibsel eines Schwarzen Lochs

Vor einigen Monaten hat die LIGO-Virgo-KAGRA-Kollaboration – ein Milliardenprojekt zur Messung des Infinitesimalen – etwas entdeckt, das technisch gesehen gar nicht existieren dürfte. Es handelte sich um ein Gravitationswellensignal einer Kollision, an der ein Objekt beteiligt war, das deutlich leichter als unsere Sonne ist. Dem Standardmodell der Sternentwicklung zufolge kann kein Stern zu einem derart kleinen Schwarzen Loch kollabieren. Entweder man erhält einen Neutronenstern oder gar nichts. Und doch war es da: ein dunkles, kompaktes Objekt, das nur einen Bruchteil einer Sonnenmasse wiegt und damit die Lehrbücher sowie die Beschaffungsausschüsse, die diese finanziert haben, der Lächerlichkeit preisgibt.

Diese Anomalie ist nicht nur Kopfzerbrechen für Sternphysiker in Garching oder Bonn; sie ist ein Türspalt für eine Theorie, die einst an den Rand des Kaffeeraums verbannt war. Wenn Schwarze Löcher auf eine Weise entstehen können, die wir nicht verstehen, und wenn ihre interne Physik sich der terminalen „Singularität“ widersetzt, die wir als gegeben voraussetzen, dann beginnt die Mathematik auf eine lokalisierte, unbequeme Schlussfolgerung hinzuweisen. Unser gesamtes beobachtbares Universum könnte das Innere eines Schwarzen Lochs sein, das in einem weitaus größeren „übergeordneten“ Kosmos existiert.

Das Ende der Singularität und der Aufstieg des „Bounce“

Jahrzehntelang wurde der Urknall als ein Moment unendlicher Dichte verkauft – eine Singularität, bei der die Gesetze der Physik einfach aufgaben und das Handtuch warfen. Doch für einen Ingenieur oder einen datengesteuerten Physiker ist „unendlich“ meist nur eine höfliche Umschreibung dafür, dass das Modell versagt hat. Ersetzt man Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie durch Modelle, die „Torsion“ beinhalten – eine physikalische Eigenschaft, bei der sich die Raumzeit nicht nur krümmt, sondern auch verdreht –, verschwindet die Singularität. An ihre Stelle tritt ein „Big Bounce“ (ein großer Abprall).

In diesem Rahmen kollabiert die Materie eines massereichen Sterns in einem übergeordneten Universum nicht zu einem mathematischen Punkt, wenn er zu einem Schwarzen Loch wird. Stattdessen erreicht sie einen Zustand solch extremer Dichte, dass die „Torsion“ zu einer abstoßenden Kraft wird. Der Kollaps stoppt, kehrt sich um und expandiert. Aber die Ausdehnung erfolgt nicht zurück in das übergeordnete Universum, sondern in einen neuen Bereich der Raumzeit, der durch den Kollaps selbst erst geschaffen wird. Für einen Beobachter innerhalb dieser Expansion sieht es exakt wie ein Urknall aus. Für einen Beobachter im übergeordneten Universum sieht es aus wie ein normales, wenn auch etwas beständiges, Schwarzes Loch.

Dies ist nicht nur eine poetische Metapher für russische Matrjoschka-Puppen. Es adressiert ein grundlegendes Beschaffungsproblem der Physik: Woher kam all die Materie? Wenn wir die „Tochter“ eines Schwarzen Lochs sind, ist die Materie in unserem Universum schlicht die recycelten Überreste des Sterns, der im Universum nebenan kollabiert ist. Es handelt sich um ein geschlossenes Kreislaufsystem, das selbst der strengsten EU-Richtlinie zur Kreislaufwirtschaft genügen würde.

Können sieben Dimensionen das Hawking-Paradoxon lösen?

Der Haupteinwand gegen die Vorstellung, in einem Schwarzen Loch zu leben, war schon immer das „Informationsparadoxon“. Stephen Hawking argumentierte bekanntlich, dass Schwarze Löcher letztlich verdampfen, und wenn dies geschieht, werden alle Informationen, die in sie hineingefallen sind – sei es ein Stern oder ein vergessenes Bibliotheksbuch – aus dem Universum gelöscht. Dies verstößt gegen die Gesetze der Quantenmechanik, die darauf bestehen, dass Informationen niemals wirklich zerstört werden können. Wenn unser Universum ein Schwarzes Loch ist und Schwarze Löcher Informationen zerstören, dann basiert unsere Realität auf einer logischen Unmöglichkeit.

Europäische Forschungseinrichtungen, insbesondere jene, die mit der Max-Planck-Gesellschaft verbunden sind, haben diese mehrdimensionalen Modelle stillschweigend unter die Lupe genommen. Der Kompromiss ist beachtlich. Um das Informationsgesetz zu retten, müssen wir eine Realität akzeptieren, die weit komplexer ist, als unsere Sinne es nahelegen. Das macht den Vergleich mit „Matrix“ von einem popkulturellen Klischee zu einer technischen Notwendigkeit. Wenn die Information unseres Universums tatsächlich auf einer zweidimensionalen Grenze eines sieben-dimensionalen Raums gespeichert ist, dann ist unsere dreidimensionale Erfahrung effektiv eine holografische Projektion. Es ist ein brillantes Stück mathematischer Buchführung, auch wenn sich der durchschnittliche Steuerzahler fragt, wofür genau er am CERN eigentlich bezahlt.

Die LIGO-Anomalie und die Suche nach primordialen Geistern

Die Existenz primordialer Schwarzer Löcher würde mehr bewirken, als nur die „Bounce“-Theorie zu validieren; sie wäre ein eleganter Kandidat für Dunkle Materie. Wir haben Milliarden damit verbracht, nach WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles) zu suchen, ohne jedes Ergebnis. Wenn Dunkle Materie tatsächlich nur eine riesige Population Schwarzer Löcher unterhalb der Sonnenmasse ist, müssen wir keine neuen Teilchen erfinden. Wir müssen lediglich unsere Sensoren verbessern. Die kommende LISA-Mission der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) – ein weltraumgestütztes Gravitationswellenobservatorium – ist genau darauf ausgelegt. Indem die Detektoren in die Umlaufbahn gebracht werden, fernab des seismischen Rauschens der Erde, wird LISA in der Lage sein, das kleinere, subtilere Summen dieser primordialen Objekte zu „hören“.

Es liegt eine gewisse Ironie darin, dass wir, je mehr wir versuchen, auf die größten Skalen des Kosmos „hinauszublicken“, uns umso mehr dabei ertappen, wie wir auf die Physik des Allerkleinsten „hineinblicken“. Die industrielle Strategie dahinter ist klar: Derjenige Block, der die Natur der Dunklen Materie oder den „Bounce“-Ursprung des Universums definitiv beweist, gewinnt mehr als nur einen Nobelpreis. Er gewinnt die Schlüssel für das nächste Jahrhundert der Grundlagenphysik, die alles bestimmt – von den Grenzen des Quantencomputings bis zur potenziellen Energiegewinnung aus dem Vakuum.

Bürokratie und die Grenzen des Beobachtbaren

Die Herausforderung in der europäischen „Big Science“ ist, wie immer, die Lücke zwischen der Kreidetafel und dem Budget. Zu beweisen, dass wir in einem Schwarzen Loch leben, erfordert Beobachtungen, die am äußersten Rand dessen liegen, was die aktuelle Technologie leisten kann. Es erfordert die Koordination zwischen dem LIGO-Virgo-KAGRA-Netzwerk und einem Dutzend anderer Behörden, die jeweils ihre eigenen nationalen Interessen und Berichtspflichten haben. Während die USA und China aggressiv in eigenständige Projekte investieren, bleibt Europas Stärke seine kollaborative, multinationale Infrastruktur – vorausgesetzt, die Bürokraten können sich auf die Protokolle zum Datenaustausch einigen.

Skeptiker werden darauf hinweisen, dass die „Schwarzes-Loch-Universum“-Theorie derzeit nicht falsifizierbar ist. Da wir nicht aus unserem eigenen Ereignishorizont heraustreten können, um zurück auf das „übergeordnete“ Universum zu blicken, theoretisieren wir im Grunde über einen Raum, den wir niemals verlassen können. Das hat uns jedoch nicht davon abgehalten, das Atom zu kartieren oder das Higgs-Boson vorherzusagen. Die Mathematik führt oft dorthin, wo die Augen noch nicht folgen können. Wenn die sieben-dimensionalen Modelle weiterhin die Paradoxien auflösen, an denen Hawking scheiterte, dann wandelt sich das „Schwarzes-Loch-Universum“ von einem spekulativen Gedankenexperiment zu einem führenden Kandidaten für die Wahrheit.

Es ist eine demütigende Aussicht. Wir stellen uns unser Universum gerne als eine riesige, unabhängige Weite vor. Die Erkenntnis, dass wir eigentlich ein Unterprozess eines anderen Universums sind – eine kosmische, rekursive Schleife –, ist ein Schlag gegen das kollektive Ego der Spezies. Aber in der Welt der hochriskanten Physik ist das Ego zweitrangig. Die Daten deuten darauf hin, dass der Urknall kein Anfang, sondern ein Übergang war. Wir leben im expandierenden Kielwasser eines Sterns, der in einer Welt starb, die wir niemals sehen werden.

Die Mathematik ist solide. Die Sensoren werden besser. Das Einzige, was noch geklärt werden muss, ist, welche Verwaltungsbehörde in Brüssel die Entdeckung als Sieg für die EU-Industriepolitik verbuchen darf.