„Manche Mystiker meinen, das Universum habe die Gestalt eines Menschen. Das klingt ziemlich verrückt – aber …” Eben lag Andrei Linde noch lang ausgestreckt auf dem Bett seines kleinen Hotelzimmers in Paris, die Arme hinter dem Kopf verschränkt, und philosophierte über Gott und die Welt. Nun hatte sich der Kosmologe jäh aufgerichtet, nahm mir den Stift aus der Hand und zeichnete auf eine freie Stelle unter den Formeln und Funktionen auf dem Blatt vor mir einen Kreis und in diesen den Umriss eines Menschen. „… aber es ist etwas Wahres dran. Nimmt man den Menschen aus dem Universum heraus, bleibt eine Lücke mit seiner Kontur.” Was da an die Ausstecherformen von Weihnachtsgebäck erinnerte, hatte für Linde einen ernsten Hintergrund. „ Wahrscheinlich werden wir das Universum niemals ganz begreifen, wenn wir nicht die Rolle des Beobachters und somit des Bewusstseins besser verstehen. Denn ohne ihn verändert es sich nicht und ist tot.”

Nicht viele Wissenschaftler haben den Mut, sich so anschaulich auszudrücken – und womöglich esoterische Missverständnisse zu evozieren –, aber Linde brachte damit ein prinzipielles Problem auf den Punkt: Die Wheeler-DeWitt-Gleichung, die grundlegende Formel der Quantenkosmologie, hat keinen Zeitparameter – wie kommt also die Zeit in die Welt, die in ihrem rasenden Flug oder ihrer quälenden Langeweile für uns so unmittelbar ist wie kaum etwas sonst? „Vielleicht erst durch die Wechselwirkung von Bewusstsein mit dem Universum”, spekuliert Linde. „Ohne die Berücksichtigung des Beobachters wäre eine Beschreibung der Welt unvollständig.”

Für seine unorthodoxen Ansichten hat der Physik-Professor an der kalifornischen Stanford University schon viel Kollegenschelte bekommen, geht selbst jedoch auch nicht gerade zimperlich mit seinen Kritikern um. Andrei Linde wurde am 2. März 1948 in Moskau geboren und studierte dort ab 1966 Physik. Seine Eltern waren Physik-Professoren. Er arbeitete am Lebedev-Institut in Moskau mit David Kirzhnits über kosmologische Phasenübergänge, promovierte darüber und erhielt dort 1985 eine Professur für Physik. Am 31. Dezember 1988 verließ Linde mit seiner Frau – der Physik-Professorin Renata Kallosh – und den beiden Söhnen Alexander und Dimitri Russland und arbeitete ein Jahr lang am Europäischen Elementarteilchen-Forschungszentrum CERN in Genf. Obwohl er und seine Frau unbefristete Stellen ohne Lehrverpflichtungen angeboten bekamen, wechselten sie 1990 in die USA, weil ihre beiden Söhne dort studieren wollten.

Für das Anthropische Prinzip hat Linde in der Kosmologie schon gestritten, als es noch ein Tabu-Thema war. Es behauptet: Das Universum muss so beschaffen sein, dass – oder sogar: damit – Beobachter existieren können, wenn sie es beobachten. Was für manche eine Trivialität und für andere eine Provokation darstellt – denn es klingt so, als wäre uns das Universum zweckdienlich auf den Leib geschneidert worden –, ist für Linde eine wichtige Einsicht: Die Naturgesetze und -konstanten unseres Universums könnten anders sein – und sie sind anderswo, in anderen Universen oder Teilen des Universums, womöglich auch anders und lassen dort Leben, wie wir es kennen, nicht zu.

„Vor mehr als einem Jahrzehnt war ich zu einem Vortrag im Fermilab eingeladen und fragte, ob ich über etwas Langweiliges oder Interessantes sprechen sollte, über Festkörperphysik oder über das Anthropische Prinzip”, erinnert sich Linde. „Man sagte mir, sie würden Eier werfen auf alle, die über das Anthropische Prinzip sprechen. Also redete ich über etwas Langweiliges. Dann wechselte ich zum Anthropischen Prinzip mit der Bemerkung, nun sei nicht mehr genug Zeit, um im Supermarkt Eier zu kaufen.”

Linde wird nicht müde, für seine wahrhaft kosmische Perspektive zu argumentieren – nicht einmal auf dem Bett des kleinen Pariser Hotels. Was für einen Wissenschaftsjournalisten eine etwas kuriose Situation war: In dem Zimmer gab es nur einen Stuhl und keinen Tisch, so dass das Doppelbett als doppelte Ablage diente – für den Kosmologen und für einige seiner vielen Veröffentlichungen. Über 200 kann er in den wichtigsten physikalischen Fachzeitschriften vorweisen. Danach sah es vor zwei Jahrzehnten nicht aus, was ihn fast aus dem Rennen geworfen hätte – gesundheitlich wie im internationalen Wettstreit mit seinen Kollegen.

Auch damals, 1986, lag er auf dem Bett – und war so depressiv, dass er kaum mehr aufstehen konnte. Das Buch, an dem er schrieb, stockte. Und die sowjetische Regierung hatte allen Forschern für ein Jahr untersagt, im Ausland zu veröffentlichen. Schon vorher waren die Publikationsmöglichkeiten frustrierend. „90 Prozent der Forscher in meinem Gebiet arbeiteten im Ausland. Bis meine Artikel erschienen, vergingen Monate. Ich fürchtete, dass ich den Ideenwettbewerb verlieren würde.” Dann befahl ihm die Sowjetische Akademie der Wissenschaften kurzfristig, einen Vortrag in Italien zu halten. Linde erkannte die Chance, einen Artikel ins Ausland zu schmuggeln, seine Depression war vorbei, und innerhalb einer Stunde stieß er auf seine wohl größte Entdeckung: das Weltmodell eines sich ewig selbst reproduzierenden Universums.

Dieses Modell baute auf einem anderen auf, das Linde und andere Forscher – insbesondere Alexei A. Starobinski, Alan H. Guth, Paul J. Steinhardt, Andreas Albrecht und Alexander Vilenkin – zwischen 1979 und 1983 entwickelt haben. Es wird Kosmische Inflation genannt (von lateinisch „inflare” = aufblähen).

Die Grundidee ist so einfach wie genial. „Es ist schwer zu verstehen, dass sie nicht eher gefunden wurde”, staunt Linde und glaubt, dass „der glorreiche Erfolg der Urknall-Theorie die Kosmologen hypnotisiert hatte”, so dass sie die Probleme damit nicht sahen. Die Grundidee lautet: Unter bestimmten Bedingungen kann sich der Weltraum exponentiell ausdehnen – und diese waren in der Frühzeit des Universums gegeben. Diese Annahme löst zahlreiche schwerwiegende Probleme des Standardmodells vom Urknall (siehe „Inflation für Experten”). „Aber die Inflation ist nicht ein exotisches Phänomen, das die Theoretiker ins Spiel gebracht haben, um ihre Probleme zu lösen, sondern ein allgemeines Merkmal einer großen Klasse von Elementarteilchentheorien”, so Linde. Die exponentielle Expansion erfolgt mit Überlichtgeschwindigkeit. Das verstößt nicht gegen Albert Einsteins Relativitätstheorie, denn es ist keine überlichtschnelle Bewegung im Raum, sondern des Raums.

Selbst wenn das Universum zu Beginn der Inflation kleinstmöglich gewesen war, im Durchmesser von der Größenordnung der Planck-Länge (10–35 Meter), war es bereits 10–35 Sekunden später – die Minimaldauer der inflationären Phase – gigantisch. Das Ausmaß der Vergrößerung ist modellabhängig, kann aber durchaus 1010 000 000 000 Meter betragen – unser beobachtbares Universum hat dagegen einen Durchmesser von „nur” etwa 1026 Metern.

Was vor 20 Jahren von vielen Forschern noch als exotische Spekulation angesehen wurde, ist inzwischen fest in der Kosmologie etabliert und hat bisher auch alle empirischen Tests bestanden. Und so erhielt Linde nach zahlreichen früheren Auszeichnungen im Jahr 2004 zusammen mit Alan Guth auch den mit 200 000 Dollar dotierten Kosmologie-Preis der amerikanischen Peter Gruber Foundation – für die „Entwicklung der fundamentalen Ideen über die Kosmische Inflation”. Der Preis ist berechtigt, denn seit der Hypothese von der Kosmischen Inflation ist das Universum nicht mehr das, was es einmal zu sein schien:

• Im Gegensatz zur vorinflationären Kosmologie stammt nicht nur der gesamte beobachtbare Weltraum, sondern ein sehr viel größerer Bereich aus einer winzigen, superdichten Region, die sich exponentiell schnell ausgedehnt hat.

• Die Anfangsbedingungen des Universums brauchen viel weniger speziell gewesen zu sein, als bislang gedacht. Das verringert die Unwahrscheinlichkeit der Weltentstehung beträchtlich.

• Durch die Inflation wurde alles aus der Zeit zuvor derart explosionsartig verdünnt, dass es heute prinzipiell nicht mehr beobachtbar ist. Wenn es einen Urknall im Sinn eines ersten Moments gegeben hat, sind sämtliche Spuren davon durch die Inflation unzugänglich worden. „Selbst die Wellenlänge eines einzigen Photons vom Urknall wäre so stark ausgedehnt worden, dass sie größer ist als das beobachtbare Universum, dass also als alles, was wir heute sehen, buchstäblich darin steckt”, sagt Linde.

• Andererseits wurden spätere Quantenfluktuationen – winzige Schwankungen in den Energiefeldern – durch die Inflation so extrem verstärkt, dass sie sich als Dichteunterschiede im glühenden Urgas abzeichneten und die gravitativen Keimzellen der Galaxienbildung wurden. Ohne sie gäbe es uns heute also gar nicht.

• Definiert man den Urknall nicht als Beginn der Raumzeit, sondern nur der Materie, geschah er am Ende der Inflation, als sich die Energie des Inflaton-Felds materialisierte: Das energiereiche Vakuum barst förmlich und bildete alle Elementarteilchen, die bis heute den Weltraum durchfluten.

• Mehr noch: „In gewisser Weise ist die Inflation nicht ein Teil des Urknall-Modells, wie früher gedacht, sondern der Urknall ist ein Teil des Szenarios der Kosmischen Inflation”, sagt Linde. Denn weil die Inflation nicht überall im Kosmos gleichzeitig aufhörte, sondern an unterschiedlichen Orten zu unterschiedlichen Zeiten, gab es nicht nur einen – unseren – die Materie erzeugenden Urknall, sondern ungeheuer viele. Jeder markiert die Entstehung einer nicht weiter inflationär expandierenden Raumblase, die man als separates Universum bezeichnen kann. Dieser Vorgang ist mit Gasbläschen vergleichbar, die sich im kochenden Wasser bilden.

• Alle diese Blasen sind durch unermesslich viel größere Raumbereiche getrennt, die immer noch eine Inflation durchlaufen. Das ist paradoxerweise sogar dann der Fall, wenn die Blasen, von innen betrachtet, unendlich groß sind.

• Die Inflation hört als Ganzes nie auf, sondern setzt sich ewig fort. Zwar bilden sich früher oder später an jeder Stelle neue Blasenuniversen, die nicht mehr exponentiell wachsen. Aber ihr Volumen ist verschwindend gering im Vergleich zur inflationierenden Umgebung, die gleichsam aus sich heraus ständig neuen Nachschub an Inflation erzeugt. „Es gab einen Anfang für jeden Teilbereich des Universums – oder jedes Universum im Multiversum –, und die Inflation wird überall einmal zu Ende gehen. Aber es wird kein Ende für die Evolution des Multiversums geben im Szenario der ewigen Inflation”, sagt Linde. „Aus der Existenz dieses Prozesses folgt, dass das Multiversum niemals als Ganzes verschwinden wird.” Anders gesagt: Das Universum oder Multiversum reproduziert sich permanent selbst.

• Somit mögen die einzelnen Universen eines Tages zwar vergehen, weil sie entweder in sich zusammenstürzen oder aber durch ihre Ausdehnung so leer und kalt werden, dass kein Leben mehr in ihnen möglich ist. „Doch selbst wenn unsere Zivilisation stirbt, wird es andere Orte geben, wo das Leben wieder und wieder aufs Neue entsteht, in all seinen möglichen Formen.”

• Die Naturgesetze und -konstanten in den einzelnen Blasen – also beispielsweise das Gravitationsgesetz oder der Wert der Lichtgeschwindigkeit – können ganz verschieden sein. Denkbar ist sogar, dass sich die Zahl der Dimensionen unterscheidet.

• Vielleicht werden alle physikalischen Bedingungen, die überhaupt möglich sind, irgendwo realisiert. Dieses „Prinzip der Fülle” lässt genug Raum für alle Spielarten der Natur. Die meisten Blasenuniversen haben vermutlich keine Sterne und Planeten. Aber wenn alles Mögliche auch wirklich ist, brauchen wir uns nicht zu wundern, dass wir in einem lebensfreundlichen Universum existieren. Das ist die kosmologische Verankerung des Anthropischen Prinzips.

Lindes kosmologisches Modell ist eine schier unglaubliche Horizonterweiterung. Stimmt es, wäre unser beobachtbares Universum nicht nur ein winziger Ausschnitt einer viel größeren kosmischen Blase – diese Blase wäre wiederum nur eine unter unzähligen. Selbst wenn die einzelnen Blasen „platzen” – und physikalisch ist dies auf die abenteuerlichsten Weisen möglich, etwa ein Aufblähen bislang „eingerollter”, mikroskopisch kleiner Raumdimensionen –, hat der gesamte Kosmos genügend Potenzial zur Verjüngung. Die einzelnen Universen können vergehen, das Multiversum als Ganzes aber ist Lindes Modell zufolge ewig.

Ob diese Ewigkeit sich nur in die Zukunft erstreckt oder auch in die Vergangenheit, ist eine der großen Streitfragen der Kosmologie. Alexander Vilenkin von der Tufts University hat mit Alan Guth und Alvin Borde 2003 bewiesen, dass in einem solchen zukunftsewig inflationierenden Multiversum alle Weltlinien (mit allenfalls einer Ausnahme) einen Anfangspunkt haben müssen, egal wie lange dieser zurückliegt. „Das bedeutet unserer Meinung nach, dass die Inflation nicht die ganze Geschichte sein kann. Es muss etwas vorher stattgefunden haben”, sagt Vilenkin, „eine Art von Anfang – beispielsweise die Entstehung des Universums als Quantentunnel-Effekt”. Andrei Linde ist mit dieser Schlussfolgerung jedoch nicht einverstanden. Er argumentiert dafür, dass das Multiversum vergangenheitsewig sein kann, weil zwar alle einzelnen Weltlinien irgendwo und irgendwann begannen, aber nicht das ganze Bündel von ihnen. „Es ist einfach unklar, ob es einen einzigen Moment gab, vor dem der Kosmos nicht existierte. Ich sage nicht, dass sich die Inflation ewig in die Vergangenheit erstreckt. Ich weiß es nicht. Aber wer behauptet, es sei nicht so, ist einen Beweis schuldig. Ich sehe einen solchen Beweis nicht.” Linde gibt sich daher agnostisch. „ Nichtwissen ist besser als Falschwissen”, sagt er.

„Versteht man unter chaotischer Inflation die Annahme chaotischer Anfangsbedingungen des Universums, bin ich kein großer Fan dieser Idee. Sie erklärt nicht, wie es zu diesem Chaos kam”, kritisiert Alexander Vilenkin weiter. „Die Quantenkosmologie dagegen ist eine Theorie, die es ermöglicht, Wahrscheinlichkeiten für die verschiedenen Anfangszustände zu berechnen. Und die Antwort auf die Frage, was zuvor geschah, lautet: Nichts.” Das sieht Linde nicht als zwingend an und hat auch gewisse technische Kritikpunkte an Vilenkins Berechnungen. Trotz dieser grundlegenden Nichtübereinstimmung ist die gegenseitige Wertschätzung der beiden Forscher groß. Sie haben auch schon gemeinsam Artikel veröffentlicht. „Ich bewundere Andreis Arbeit sehr. Er ist einer der kreativsten Kosmologen, und seine Forschung hatte einen großen Einfluss auf die Entwicklung des ganzen Felds”, sagt Vilenkin. „Auch sind unsere Ideen oft ähnlich gewesen, und wir arbeiteten beide über die ewige Inflation und das Anthropische Prinzip, als diese Ideen noch sehr unpopulär waren.”

Linde hatte viele, teils ungerechte Angriffe einstecken müssen. Aber er ist auch ein ziemlich streitbarer Zeitgenosse, der auf Konferenzen schon einmal lospoltert und drastische Formulierungen nicht scheut. So lieferte er sich im kalifornischen Davis auf der „Cosmic Inflation”-Konferenz 2003 ein Wortgefecht mit Paul Steinhardt von der Princeton University, das bei einigen Kollegen für Kopfschütteln sorgte.

Andererseits hat Linde einen ausgeprägten Sinn für Humor. Er karikiert die Theorien seiner Kollegen: Das „Instanton” des kosmologischen Modells von Stephen Hawking und Neil Turok lässt er als Schiff unter der Golden Gate Bridge durchfahren, Steinhardts und Turoks Modell vom Zyklischen Universum wird zum Bicycle und so lange beschnitten, bis es der chaotischen Inflation ähnelt, „und dann kann man gleich die chaotische Inflation vertreten.” Aber Linde stoppt auch vor seinen eigenen Modellen nicht und malt beispielsweise in die Darstellung seiner Blasenuniversen ein Micky-Maus-Gesicht. Zuweilen glänzt er auch als Akrobat oder Hypnotiseur und macht mit Zaubertricks seine Späße – indem er etwa Streichhölzer und Zahnstocher scheinbar durch Quantenfluktuationen hüpfen lässt oder Nadeln durch den Kopf eines Kollegen zu ziehen scheint und folgert, dass darin Vakuum sein müsse. „Der Trick klappt bei mir aber genauso.”

Im Augenblick arbeitet Linde daran, die Kosmische Inflation im Rahmen der Stringtheorie zu verstehen – oder sie überhaupt erst einmal darin zu verankern. Das ist außerordentlich schwierig, denn in den meisten Ansätzen kommt es nicht zu einer Inflation des Raumes, sondern der Dimensionen: Die sechs (oder mehr) Extradimensionen, die der Stringtheorie zufolge existieren, aber „ zusammengerollt” und somit winzig klein sind, können sich schlagartig „aufrollen” und einen mindestens zehndimensionalen Raum hinterlassen, der mit dem uns bekannten Universum kaum etwas gemein hätte.

„Eine realistische Kosmologie aus der Stringtheorie abzuleiten, wäre sehr wünschenswert, denn dann hätten wir eine Verbindung zwischen der fundamentalen Physik und den kosmologischen Beobachtungen”, sagt Renata Kallosh. Sie ist seit 1973 mit Linde verheiratet und ebenfalls Physik-Professorin an der renommierten Stanford University. Seit den Siebzigerjahren forschte sie über Hochenergie-Teilchenphysik – Supersymmetrie und Supergravitation – und vertiefte sich dann seit den Achtzigerjahren in die Stringtheorie, zu deren führenden Experten sie zählt. Dass sie jetzt als Spezialistin für das Allerkleinste mit ihrem Mann, der das Allergrößte im Blick hat, aufs Engste kooperieren kann, gibt beiden zusätzlichen An- und Auftrieb. „Wir versuchen dennoch, Diskussionen über Physik beim Essen zu vermeiden – aber es ist nicht strikt verboten”, schmunzelt Kallosh.

Das Thema Inflation in der Stringkosmologie steckt zur Zeit noch in den Kinderschuhen. In den letzten beiden Jahren haben Kallosh, Linde und ihre Kollegen aber einige vielversprechende Ansätze entwickeln können. Außerdem fanden sie eine Möglichkeit, die ominöse Dunkle Energie in die Stringkosmologie zu integrieren, die die Ausdehnung des Universums seit einigen Jahrmilliarden wieder beschleunigt – eine Art langsame Inflation des Raums auch in der Gegenwart. Im Rahmen der verwendeten Modelle hätte dies die unangenehme Konsequenz, dass unser Universum schon in 20 Milliarden Jahren in sich zusammenstürzen könnte, weil das Vakuum langfristig nicht stabil wäre. In diesem Jahr entwickelten die Forscher jedoch realistischere Modelle mit einer Lebensdauer des Universums in der Größenordnung von 10120 Jahren – „das ist unendlich für alle praktischen Zwecke”, wie Renata Kallosh augenzwinkernd kommentiert. Rüdiger Vaas ■