Weiße Löcher Hörbuch

Carlo Rovelli

• Herausgeber: Lagato Verlag
• Kategorie: Wissenschaft und neue Technologien
• Sprache: Deutsch
• Veröffentlichungsjahr: 2023

Zeit:3 Std. 6 min

Sprecher:Gordon Piedesack

Beschreibung

Zurück in die Vergangenheit Weiße Löcher sind das Gegenteil von Schwarzen Löchern – sie sind vermutlich ihre Abkömmlinge. Die einen ziehen alle Materie unwiderstehlich in sich hinein, die anderen geben ihre Information wieder frei. Sie sind ein weiteres großes Rätsel der Kosmologie, und noch gibt es keinen Beweis ihrer Existenz. Einsteins Gleichungen lassen sie aber vermuten, und mit Carlo Rovellis Quantentheorie sind Weiße Löcher theoretisch darstellbar. Der Physiker von Weltgeltung ist nach Jahren der Forschung davon überzeugt, dass es sie gibt. Sie könnten sogar die Erklärung für einen Teil der dunklen Materie sein. Ein Weißes Loch, das sich mit einem Schwarzen jenseits des Zeitflusses zu einem Wurmloch verbindet, könnte Materie aus dem Nichts irgendwo wieder herausschleudern. Weiße Löcher – gar der Ursprung unserer Existenz? Dieses Buch ist der nächste große Wurf von Carlo Rovelli, aufsehenerregend und mit einer literarischen Inspiration geschrieben, die ihm längst den Ruf des «Poeten der modernen Physik» (The Irish Times) eingetragen hat. «Wenige Autoren erfassen die Schönheit der Natur und das Aufregende ihrer Entdeckung in solch klarer, reicher Prosa.»  New Scientist «Ein globaler Superstar.» BBC

Leseprobe

Carlo Rovelli

Weiße Löcher

Ein neues Bild des Universums

Aus dem Italienischen von Enrico Heinemann

Über dieses Buch

Zurück in die Vergangenheit

Weiße Löcher sind das Gegenteil von Schwarzen Löchern – sie sind vermutlich ihre Abkömmlinge. Die einen ziehen alle Materie unwiderstehlich in sich hinein, die anderen geben ihre Information wieder frei. Sie sind ein weiteres großes Rätsel der Kosmologie, und noch gibt es keinen Beweis ihrer Existenz. Einsteins Gleichungen lassen sie aber vermuten, und mit Carlo Rovellis Quantentheorie sind Weiße Löcher theoretisch darstellbar.

Der Physiker von Weltgeltung ist nach Jahren der Forschung davon überzeugt, dass es sie gibt. Sie könnten sogar die Erklärung für einen Teil der dunklen Materie sein. Ein Weißes Loch, das sich mit einem Schwarzen jenseits des Zeitflusses zu einem Wurmloch verbindet, könnte Materie aus dem Nichts irgendwo wieder herausschleudern. Weiße Löcher – gar der Ursprung unserer Existenz?

Dieses Buch ist der nächste große Wurf von Carlo Rovelli, aufsehenerregend und mit einer literarischen Inspiration geschrieben, die ihm längst den Ruf des «Poeten der modernen Physik» (The Irish Times) eingetragen hat.

«Wenige Autoren erfassen die Schönheit der Natur und das Aufregende ihrer Entdeckung in solch klarer, reicher Prosa.» New Scientist

«Ein globaler Superstar.» BBC

Vita

Carlo Rovelli, geboren 1956 in Verona, ist seit 2000 Professor für Physik an der Universität Marseille. Zuvor forschte und lehrte er unter anderem am Imperial College London, der Universität Rom, der Yale University, an der Università dell’Aquila und an der University of Pittsburgh. 1998/99 war er Forschungsdirektor am Zentrum für Theoretische Physik (CPT) in Luminy. Er hat die italienische und die amerikanische Staatsbürgerschaft. Zusammen mit Lee Smolin entwickelte er die Theorie der Schleifenquantengravitation, die international als verheißungsvollste Theorie zur Vereinigung von Einsteins Gravitationstheorie und der Quantentheorie gilt.

Impressum

Die italienische Originalausgabe erschien 2023 unter dem Titel «Buchi bianchi» bei Adelphi Edizioni S.P.A., Mailand.

Veröffentlicht im Rowohlt Verlag, Hamburg, Dezember 2023

Copyright © 2023 by Rowohlt Verlag GmbH, Hamburg

«Buchi bianchi» Copyright © 2023 by Adelphi Edizioni S.P.A., Mailand

Lektorat Frank Strickstrock

Covergestaltung Anzinger und Rasp, München

Coverabbildung flashmovie/Adobe Stock

ISBN 978-3-644-01710-8

Schrift Droid Serif Copyright © 2007 by Google Corporation

Schrift Open Sans Copyright © by Steve Matteson, Ascender Corp

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Inhaltsübersicht

Widmung

Motto

Erster Teil

1. Kapitel

2. Kapitel

3. Kapitel

4. Kapitel

5. Kapitel

6. Kapitel

7. Kapitel

Zweiter Teil

1. Kapitel

2. Kapitel

3. Kapitel

4. Kapitel

5. Kapitel

6. Kapitel

7. Kapitel

Dritter Teil

1. Kapitel

2. Kapitel

3. Kapitel

4. Kapitel

5. Kapitel

6. Kapitel

7. Kapitel

Bildnachweis

Register

Für Francesca, eine wissenschaftliche und traumhafte Gefährtin

Das schönste Erlebnis ist die Begegnung mit dem Geheimnisvollen. Sie ist der Ursprung jeder wahren Kunst und Wissenschaft. Wer nie diese Erfahrung gemacht hat, wer keiner Begeisterung fähig ist und nicht starr vor Staunen dastehen kann, ist so gut wie tot: Seine Augen sind geschlossen.

Albert Einstein

Erster Teil

1

Der Anfang ist der eigentlich schwierige Schritt. Die ersten Worte eröffnen einen Raum. Wie der erste Blick des Mädchens, in das wir uns verlieben: An einem flüchtigen Lächeln kann sich ein Leben entscheiden. Bevor ich zu schreiben begann, habe ich gezögert. Ich bin hier in Kanada im Wald hinter dem Haus spazieren gegangen und weiß jetzt noch nicht genau, wohin ich gehe.

Seit einigen Jahren konzentriert sich meine Forschung auf Weiße Löcher, diese schwer fassbaren kleinen Brüder der Schwarzen Löcher. Dies ist mein Buch über diese Objekte. Ich versuche zu erzählen, wie die Schwarzen Löcher beschaffen sind, die wir zu Hunderten am Himmel sehen. Was am Rand dieser seltsamen Himmelskörper, am Horizont geschieht, wo die Zeit zum Stillstand zu kommen und der Raum zu zerreißen scheint. Und weiter unten, drinnen, in den innersten Regionen bis zu dem Punkt, wo Zeit und Raum sich auflösen. Da, wo sich der Zeitablauf umzukehren scheint. Wo die Weißen Löcher entstehen.

dies ist die erzählung eines beginnenden abenteuers, bei dem ich wie bei jedem aufbruch noch nicht genau weiß, wohin die reise geht. wie auch ein erstes lächeln nicht verrät, wo uns das leben zusammen hinführt … ich habe einen flugplan im kopf: wir gelangen an den rand des horizonts, fliegen in ihn hinein, steigen bis in die tiefe hinab, durchqueren den grund – wie alice, die sich hinter den spiegel begibt – und tauchen im weißen loch wieder auf. wir fragen uns, was geschieht, wenn die zeit rückwärts läuft … schließlich kommen wir heraus, um wieder die sterne zu erblicken, unsere sterne nach einer zeitspanne, die einige augenblicke und zugleich millionen jahre umfasst hat. oder die zeit, um die wenigen seiten dieses buchs zu lesen.

kommen sie mit?

* * *

Marseille. Hal steht in meinem Arbeitszimmer an der Tafel. Ich sitze am Schreibtisch, im großen Bürostuhl mit Wippfunktion, die Ellenbogen auf die Tischplatte gestützt, die Augen auf ihn gerichtet. Durchs Fenster fällt das klare gleißende Licht der mediterranen Breiten ein. So beginnt mein Abenteuer mit den Weißen Löchern.

Hal ist Amerikaner, ich glaube, in seinen Adern fließt etwas Cherokee-Blut. Vielleicht hat er daher diese Sanftmut, mit der er die Brillanz seiner Ideen abrundet. Heute lehrt er an einem College, aber damals studierte er noch. Freundlich, mit präzisen Worten und der ruhigen Vorgehensweise eines sehr gereiften jungen Mannes versucht er mir etwas klarzumachen, das ich nicht verstehe. Einen Gedanken dazu, was mit einem Schwarzen Loch in genau dem Augenblick geschehen könnte, in dem es sein langes Leben beendet.

Ich erinnere mich an seine Worte: Die Einstein’schen Feldgleichungen verändern sich nicht, wenn wir die Zeit umkehren. Für einen Rückprall kehren wir die Zeit um und kleben die Lösungen zusammen. Ich bin verwirrt.

Und dann sehe ich plötzlich, was er meint. Wow! (Als Italiener habe ich nicht die Gelassenheit eines Cherokee.) Ich trete an die Tafel und fertige eine Zeichnung an. Mein Herz pocht heftig.

Er meint: Ja, mehr oder weniger so. Ich: Es ist ein Schwarzes Loch, das sich im Inneren durch einen quantenmechanischen Tunneleffekt in ein Weißes verwandelt, aber das Äußere kann dabei gleich bleiben … Er denkt noch etwas nach: Ja … ich weiß nicht … was meinst du, könnte es funktionieren?

Es hat funktioniert. Zumindest in der Theorie. Neun Jahre sind seit diesem Gespräch im klaren Licht Marseilles vergangen. An der Hypothese, laut der sich Schwarze in Weiße Löcher verwandeln können, habe ich weiterhin gearbeitet. Und mit mir immer mehr Studenten und Kollegen. Es ist eine Idee, die mir wunderbar erscheint.

Ich weiß nicht, ob sie richtig ist. Ich weiß nicht einmal, ob Weiße Löcher in der Realität existieren. Über Schwarze Löcher wissen wir sehr viel – wir sehen sie –, Weiße Löcher hat noch keiner gesehen.

In meiner Promotionszeit in Padua lehrte dort Mario Tonin theoretische Physik: Es sagte uns, seiner Meinung nach lese der liebe Gott jede Woche die Physical Review D, die berühmte Fachzeitschrift für Physik. Wenn er auf eine Idee stoße, die ihm gefalle – zack! – setze er sie mit einer Neuordnung der universellen Gesetze in die Praxis um.

Wenn dem so ist, lieber Gott, dann wünsche ich mir, dass Du dies vollbringst. Mach, dass Schwarze Löcher am Ende weiß werden …

Hal.

* * *

ich lese die zeilen oben nochmals durch. die schilderung meiner ersten begegnung mit weißen löchern. ich möchte alles der reihe nach erklären: worum es sich bei den objekten handelt, von denen hal und ich redeten, was wir über sie wissen, was wir nicht wissen, welches problem wir dabei aufzudröseln versuchten, welche idee hal hatte, was sie beinhaltet, was es bedeutet, die zeit umzukehren (nichts kompliziertes) und was es heißt, dass die zeit eine richtung hat (das ist komplizierter).

wenn sie mir folgen, gelangen wir bis an den rand des horizonts eines schwarzen lochs, dringen in ihn ein, stoßen auf den grund hinab, wo sich zeit und raum auflösen, durchqueren ihn, finden uns im weißen loch wieder, wo sich der zeitablauf umgekehrt hat, und treten von ihm aus in die zukunft ein.

machen wir uns also auf zu den weißen löchern.

2

Nein, machen wir uns zu den Schwarzen Löchern auf: Um zu verstehen, was Weiße Löcher sind, müssen wir zunächst klare Vorstellungen davon gewinnen, was Schwarze Löcher sind. Was ist ein Schwarzes Loch?

Der Erste, der sich hier getäuscht hat, war Albert Einstein.

1915 veröffentlicht Einstein nach zehn Jahren einer aberwitzigen und höchst verzweifelt vorangetriebenen Arbeit die endgültigen Gleichungen seiner wichtigsten Theorie, die der Allgemeinen Relativitätstheorie, die heute an allen Universitäten der Welt gelehrt wird.

Nur wenige Wochen später erhält er einen Brief von einem jungen Kollegen. Dieser Karl Schwarzschild dient damals als Leutnant des deutschen Heeres und wird wenige Monate später an den Folgen seines strapaziösen Kriegseinsatzes an der Ostfront sterben.

Der Brief endet mit diesen wunderschönen Worten: «Wie Sie sehen, hat mich der Krieg trotz der schweren Schüsse so freundlich behandelt, dass ich mich von all dem lösen und diesen Spaziergang im Land Ihrer Ideen machen konnte.» Einen Spaziergang im Land von Einsteins Ideen.

Diesen «Spaziergang» hatte Schwarzschild in den Gefechtspausen an der Ostfront unternommen, zwischen den Leichen der Deutschen und Russen, hingeschlachtet durch die damals grassierende menschliche Dummheit, die ihr Unwesen heute immer noch treibt: für eine Grenze sterben, was gibt es Dümmeres? Und dabei hatte er eine exakte Lösung für die Gleichungen erstellt, die Einstein kurz zuvor veröffentlicht hatte.

Diese Gleichungen (die einzige Formel in meinem Büchlein Sieben kurze Lektionen über Physik) hatten Einstein großes Kopfzerbrechen bereitet: Das lässt eine Reihe von Artikeln erahnen, jeder mit einer anderen Version der Gleichungen und allesamt falsch. Man wird kein Einstein, wenn man nicht den Mut aufbringt, auch Falsches zu veröffentlichen.

Im Jahr 1915 erscheinen endlich die richtigen Gleichungen. Und diese überzeugen die Physiker in den nachfolgenden Jahrzehnten davon, ihre Vorstellungen über die Natur von Raum und Zeit zu überdenken, zu erkennen, dass Uhren in den Bergen schneller als im Flachland ticken, dass sich das Universum ausdehnt, dass es Gravitationswellen gibt usw. Es sind die Gleichungen, die wir heute zur Erforschung des Kosmos verwenden, es sind die wohl schönsten der Physik.

In diesem Buch knüpfen wir zu diesen Gleichungen eine innige, aber komplizierte Beziehung an: Sie dienen uns als Führer – wie Virgil für Dante in der Göttlichen Komödie –, weil sie zusammenfassen, was wir von Raum, Zeit und der Schwerkraft am besten verstanden haben. Sie sind unser Instrument zum Verständnis. Sie verraten uns, was uns am Rand eines Schwarzen Lochs und in dessen Inneren erwartet. Sie sagen uns, was Weiße Löcher sind. Sie weisen uns den Weg durch seltsame Landschaften. Allerdings besteht der ganze Sinn der Geschichte, die ich erzählen werde, eigentlich darin, das Geschehen dort zu erkunden, wo diese Gleichungen nicht mehr funktionieren – wo sie aufgegeben werden müssen. So ist die Wissenschaft.

Auf halber Strecke müssen wir uns von der beruhigenden Führung dieser Gleichungen lösen und uns von etwas Lieblicherem bezaubern lassen. So wie im Grunde auch Dante auf halbem Weg seiner Reise: Auch er trennt sich von Virgil und lässt sich von etwas Lieblicherem fesseln.

Kehren wir zu Schwarzschild zurück. Die Lösung, die er in seinem Brief an Einstein ankündigte, steht heute in allen Lehrbüchern. Sie beschreibt, was um eine Masse, zum Beispiel um die Erde oder um die Sonne herum mit Raum und Zeit geschieht. Die Wirkung der Schwerkraft besteht darin, dass sie beide krümmt. (In Kürze erläutere ich genauer, was dies bedeutet.) Eben diese Krümmung von Raum und Zeit sorgt dafür, dass Körper zur Erde herabfallen und die Planeten die Sonne umlaufen: Sie ist die Ursache der Schwerkraft.

Schwarzschild untersuchte das Problem, wie sich Objekte unter Einwirkung der Schwerkraft um etwas Massives wie die Erde oder die Sonne bewegen. Bei der Untersuchung desselben Problems hatte drei Jahrhunderte zuvor Newton der modernen Wissenschaft den Weg geebnet. Und nun korrigierten ihn Einstein und Schwarzschild: Sie verbesserten seine Vorhersagen darüber, wie sich Dinge um Massen bewegen.

Schwarzschilds Lösung beinhaltet über einige kleine Korrekturen bei den Planetenbewegungen hinaus zugleich etwas radikal Neues und sehr Seltsames. Bei einer extrem verdichteten Masse bildet sich um diese herum eine dünne Schale, eine kugelförmige Oberfläche, auf der sich alles bizarr verhält: Die Uhren – die in der Nähe jeder Masse immer langsamer ticken – kommen nachgerade zum Stillstand. Die Zeit erstarrt. Sie vergeht nicht mehr. Dagegen weitet sich der Raum in Richtung der Masse aus, streckt sich zu einem langen Trichter, und diese Ausweitung führt unter dieser seltsamen kugelförmigen Oberfläche zu einem Riss: Die Punkte unmittelbar unter ihr liegen schon unendlich weit entfernt.

Eine stillstehende Zeit, ein reißender Raum … all dies klingt verstiegen und absurd. Einstein kommt vernünftigerweise zu dem Schluss, dass diese Vorstellungen sinnwidrig sind: Diese absurde Oberfläche existiert nicht in der Realität.

Tatsächlich zeigen einige Berechnungen, dass zur Entstehung einer solchen Oberfläche eine Masse in einem ungeheuren Maß zusammengequetscht werden müsste. Damit beispielsweise eine um die Erde herum entstünde, müsste deren gesamte Masse auf die Größe eines Tischtennisballs zusammengedrückt werden! Absurd. All dies, so schließt Einstein, ist völlig uninteressant: Eine Masse lässt sich nicht bis zu dem Punkt verdichten, an dem diese seltsame Schale entsteht.

Er täuschte sich. Er vertraute seinen eigenen Gleichungen nicht genug. Ihm fehlte der Mut, die seltsamen Konsequenzen seiner Theorie für bare Münze zu nehmen. Wie wir heute wissen, existieren derart verdichtete Massen tatsächlich. Sie tummeln sich zu Milliarden und Abermilliarden am Himmel. Es sind die Schwarzen Löcher.

Die Astronomen brachten manche von einigen Kilometern Durchmesser und kolossale in der Größe eines ganzen Sonnensystems zum Vorschein. Es könnten auch kleine (groß wie ein Tischtennisball) oder winzige (schwer wie ein Haar) existieren, aber von solch kleinen Schwarzen Löchern haben wir bislang noch nichts gesehen. Bislang.

Die am Himmel ausgemachten Schwarzen Löcher sind größtenteils aus ausgebrannten Sternen hervorgegangen. Sie entstehen aus großen Sternen, die so massereich sind, dass sie unter der Last der eigenen Schwerkraft zusammenbrächen, würden sie nicht brennen. Sie verbrennen den Wasserstoff, aus dem sie bestehen, zu Helium. Die bei diesem Prozess frei werdende Hitze erzeugt einen Druck, der ihrer Schwerkraft entgegenwirkt und damit verhindert, dass sie von ihr zermalmt werden. Auf die Art kann ein Stern Milliarden Jahre überdauern.