Wie wurden Galaxien aus Quantenfluktuationen geboren? - Die kosmische Inflation und die Rätsel des Urknalls | Fakten zum Einschlafen - Das Universum

0:05 Willkommen bei Fakten zum Einschlafen. Das Universum. Die Temperatur des Universums liegt bei 2 ,7 Grad über dem absoluten Nullpunkt. Diese gleichförmige Temperatur der kosmischen Hintergrundstrahlung wirkt auf den ersten Blick völlig unspektakulär. Bei genauerer Betrachtung wird sie jedoch zu einem tiefen Rätsel. Wie konnten sich Regionen des Himmels, die seit dem Anfang der Zeit niemals miteinander in Kontakt stehen konnten, auf exakt dieselbe Temperatur einigen? Diese Frage führt uns direkt zur kosmischen Inflation, einer Phase exponentieller Ausdehnung, die der eigentlichen heißen Phase des Urknalls vorausging. Wir betrachten, wie eine winzige Region, kleiner als ein Atomkern, in einem Bruchteil einer Sekunde auf kosmische

0:59 Größe gedehnt wurde und dabei nicht nur das Horizontproblem löste, sondern auch die geometrische Flachheit unseres Raumes erklärte. Die Folge dieser gewaltigen Ausdehnung ist noch erstaunlicher. Die kleinsten Unsicherheiten der Quantenmechanik wurden durch die Dehnung des Raumes selbst eingefroren und vergrößert. Aus diesen mikroskopischen Fluktuationen entstanden über Milliarden von Jahren durch die Anziehungskraft der Schwerkraft die ersten Sterne, die Galaxien und das gewaltige kosmische Netz, das wir heute beobachten? Wir werfen einen Blick auf die Messungen der Satelliten Planck und Kobe, die diese Zusammenhänge mit bemerkenswerter Präzision bestätigt haben, und beleuchten die anhaltende

1:47 Suche nach primordialen Gravitationswellen. Bei der Arbeit an dieser Episode kehrte ich immer wieder zu einer faszinierenden Verbindung zurück. Die größten Strukturen, die wir kennen, teilen ihren Ursprung mit den kleinsten Fluktuationen, die die Physik überhaupt erlaubt. Was wir als gewaltig erleben, war einmal mikroskopisch. Es ist ein beruhigender Gedanke, dass der Nahthimmel über uns mit den feinsten Details der Materie verwoben ist und genau diesen ruhigen Blick auf das Universum. möchte ich mit Ihnen teilen. Das Universum ist 2 ,7 Grad über dem absoluten Nullpunkt.

2:28 In jede Richtung, in die Sie Ihr Teleskop richten. Was völlig unspektakulär wäre. Außer, dass diese Richtungen niemals miteinander gesprochen haben. Es gibt eine Art von Licht, das uns aus allen Richtungen gleichzeitig erreicht. Es ist nicht das Licht irgendeines Sterns. Es ist ein schwaches Glühen, das den gesamten Himmel erfüllt. Nahezu überall gleich warm, wohin sie ihr Teleskop auch richten. Etwa 2 ,7 Grad über dem absoluten Nullpunkt.

3:04 Minus 270 Grad Celsius. Gleichförmig bis auf einen Teil in 100 .000. Oberflächlich betrachtet wirkt das unspektakulär. Natürlich sieht das Universum in alle Richtungen ungefähr gleich aus. Genau das würden wir erwarten. Aber je länger man bei dieser Tatsache verweilt, desto seltsamer wird sie. Denn in der üblichen Erzählung der kosmischen Geschichte konnten Regionen des Himmels, die heute dieselbe Temperatur haben, niemals miteinander in Kontakt gewesen sein. Licht, das Schnellste, was es gibt, hatte seit dem Anfang nicht genug Zeit. um von einer Seite des beobachtbaren Universums zu anderen zu reisen. Wie also haben sich diese fernen Orte auf eine Temperatur geeinigt?

3:52 Es ist, als würden zwei Menschen, die sich nie begegnet sind, die keine gemeinsame Sprache sprechen, die in Räumen ohne Türen und Fenster leben, am selben Morgen exakt dieselbe Geschichte erzählen. Wort für Wort. Das ist das Horizontproblem. Und es war eines von drei Rätseln, die Kosmologen in den späten 1970er Jahren beschäftigten. Das zweite Rätsel betraf die Form des Raumes selbst.

4:23 Einsteins allgemeine Relativitätstheorie erlaubt, dass das Universum gekrümmt ist wie eine Kugel, gekrümmt wie ein Sattel oder flach. Messungen heute, über Jahrzehnte verfeinert durch Satelliten wie MAP und Planck, zeigen, dass das Universum geometrisch flach ist. Auf etwa ein halbes Prozent genau. Das klingt natürlich. Flachheit fühlt sich an wie der Normalfall. Aber im Standardmodell des Urknalls wäre jede winzige Abweichung von der Flachheit über Milliarden von Jahren enorm verstärkt worden. Damit das Universum heute so flach erscheint, wie es das tut, hätte seine frühe Krümmung mit außerordentlicher Präzision eingestellt werden müssen. Viele Nachkommastellen, ohne irgendeinen Mechanismus, der erklärt, warum.

5:17 Das ist das Flachheitsproblem. Ein Universum, das einfach mit dieser Eigenschaft begann, verlangt von uns, eine Art kosmische Feinabstimmung zu akzeptieren. Eine Feinabstimmung. die Physiker zutiefst unbefriedigend finden. Das dritte Rätsel war konkreter. Bestimmte Theorien der Teilchenphysik sagten die Existenz exotischer Überreste aus dem frühen Universum voraus. Insbesondere magnetische Monopole. Diese hypothetischen Teilchen hätten in großer Fülle entstehen müssen. Doch trotz umfangreicher Suche wurde nie ein einziges gefunden.

5:57 Wo sind sie geblieben? Das Standardmodell hatte keine überzeugende Antwort. Diese drei Probleme waren keine obskuren technischen Details. Sie trafen das Fundament unseres Verständnisses vom Anfang. Und sie wurden alle gelöst oder zumindest angegangen durch eine einzige Idee. Eine Idee, die 1980 von einem jungen theoretischen Physiker namens Alan Good vorgeschlagen wurde. Goethe war nicht in erster Linie Kosmologe. Er arbeitete an einer Frage der Teilchenphysik, nämlich warum bestimmte vorhergesagte Teilchen nie beobachtet worden waren. Aus diesem eher engen technischen Problem entwickelte er eine Einsicht, die unser Bild vom frühen Universum verändern sollte. Er erkannte, dass eine kurze Phase exponentieller

6:51 Ausdehnung, die vor dem heißen Urknall stattfand, von dem wir gewöhnlich sprechen, alle drei Rätsel auf einmal lösen konnte. Die Idee wurde kosmische Inflation genannt. Etwa zur selben Zeit, etwas später und unabhängig, verfeinerten Andrei Linde in der Sowjetunion, sowie Andreas Albrecht und Paul Steinhardt in den Vereinigten Staaten den ursprünglichen Vorschlag. Sie beseitigten technische Schwierigkeiten und brachten ihn in die Form, die heute in den meisten Lehrbüchern steht. Um zu verstehen, was die Inflation bewirkt, hilft es, den Raum selbst anders zu denken. Wir sind es gewohnt, uns das Universum als einen Behälter vorzustellen, in dem sich Dinge bewegen. Aber die allgemeine Relativitätstheorie sagt uns,

7:44 dass der Raum nicht bloß eine Kulisse ist. Er ist dynamisch. Er kann sich dehnen. Er kann sich ausdehnen. Und während der Inflation dehnte er sich auf eine Weise aus, die unsere Anschauung überfordert. Zwischen etwa 10 hoch minus 36 und 10 hoch minus 32 Sekunden nach dem Anfang wuchs jede Entfernung im Raum um einen Faktor von mindestens 10 hoch 26. Manche Modelle legen sogar noch mehr nahe. Eine Region, kleiner als ein Atomkern, wurde größer als das Sonnensystem. Nicht weil Materie sich durch den Raum bewegt, sondern weil der Raum selbst sich aufblähte. Denken Sie an zwei Punkte auf einem Luftballon. Wenn Sie den Ballon aufblasen, entfernen sich die Punkte voneinander.

8:41 Sie kriechen nicht über die Oberfläche. Die Oberfläche selbst wächst zwischen ihnen. Das Universum verhielt sich während der Inflation ähnlich, allerdings in drei Raumdimensionen statt in zwei. Diese Ausdehnung erklärt das Horizontproblem auf elegante Weise. Das gesamte heute beobachtbare Universum ging aus einer winzigen Region hervor. Eine Region, die klein genug war, um in kausalem Kontakt mit sich selbst zu stehen. Vor der Inflation hatte dieser Bereich Zeit, ein thermisches Gleichgewicht zu erreichen, sich auf eine gleichmäßige Temperatur einzupendeln. Dann dehnte die Inflation ihn auf kosmische Größe. Und sie bewahrte diese Gleichförmigkeit über Regionen hinweg, die später zu weit voneinander

9:35 entfernt sein würden, um zu kommunizieren. Die Gleichmäßigkeit, die wir beobachten, ist kein Reize. Sie ist eine Erinnerung an eine Zeit, in der alles, was wir heute sehen können, nah genug war, um sich zu berühren. Das Flachheitsproblem wird auf ähnliche Weise gelöst. Stellen Sie sich wieder die Oberfläche eines Luftballons vor.

10:00 Ein sehr kleiner Ballon ist offensichtlich gekrümmt. Aber blasen Sie ihn enorm auf, Und jede lokale Region beginnt flach zu wirken. Die Krümmung ist nicht verschwunden. Sie wurde einfach über das Hinaus gedehnt, was wir messen können. Die Inflation tut genau das mit der Geometrie des Universums selbst. Sie trägt jede anfängliche Krümmung so effizient in Richtung Flachheit, dass das Ergebnis, das wir heute beobachten, natürlich wird. Und nicht fein abgestimmt. Und die fehlenden Monopole? Exponentielle Ausdehnung verdünnt ihre Dichte so drastisch, dass wir höchstens einen einzigen im Gesamten beobachtbaren Volumen erwarten würden. Ihr offensichtliches Fehlen ist nicht länger rätselhaft. Es ist vorhergesagt.

10:52 Aber was trieb diese Ausdehnung an? Hier begegnen wir dem Inflatonfeld. Einem hypothetischen Feld, das das sehr frühe Universum durchdrang. Stellen Sie sich eine Energielandschaft vor mit Hügeln und Tälern. Solange das Inflatonfeld auf einem hohen, nahezu flachen Plateau verharrte, verhielt sich seine Energie anders als alles, was wir aus gewöhnlicher Materie kennen. Gewöhnliche Materie wirkt dünner, wenn der Raum sich ausdehnt.

11:25 Die Energie des Inflatonfeldes tat das nicht. Sie fühlte den wachsenden Raum mit nahezu konstanter Dichte. Hier wird die physikalische Anschauung seltsam und notwendig. Wir sind es gewohnt, dass die Schwerkraft Dinge zusammenzieht. Eine Gaswolke kollabiert zu einem Stern. Eine Galaxie zieht Materie nach innen. Aber die konstante Energiedichte des Inflatonfeldes erzeugte das Gegenteil. Eine gravitative Abstoßung. Stellen Sie sich vor, Sie spannen ein Gummiband zwischen Ihren Händen.

12:02 Normalerweise würde es dünner und schwächer werden. Stellen Sie sich nun vor, es würde auf unmögliche Weise dicker und straffer, je weiter Sie es ziehen, sodass jede Zentimeter Dehnung seinen Drang, sich weiter auszudehnen, nur vergrößert. Das ist der Kern dessen, was Physiker negativen Druck nennen. Die Energie des Feldes drückt auf den Raum selbst nach außen. Und weil die Energiedichte konstant blieb, während der Raum wuchs, ließ der Druck niemals nach. Die Ausdehnung nährte sich selbst. Jeder Moment der Dehnung erzeugte mehr von derselben Dehnung. Wie Zinseszins, aber mit einer physischen Ursache, die man fast in den Händen spüren kann. Eine materielle Spannung, die stärker wird, je weiter sie gezogen wird.

12:56 Erst als das Feld von seinem Plateau in ein Tal rollte, endete diese Phase. Die gespeicherte Energie verwandelte sich dann in die heiße Suppe aus Teilchen und Strahlung, die wir mit dem Urknall verbinden. Diese Umwandlung nennt man wieder Aufheizung. Was folgte, war die vertraute Entwicklung des heißen Universums. Die Bildung leichter Atomkerne in den ersten Minuten. Das Entstehen neutraler Atome nach etwa 380 .000 Jahren. Und die Freisetzung der kosmischen Hintergrundstrahlung, die wir noch heute empfangen. Die Inflation ist kein Ersatz für den Urknall. Sie ist ein Vorspiel.

13:40 Eine vorbereitende Phase, die die Anfangsbedingungen für alles festlegte, was danach kam. Soweit ist das elegant und kraftvoll. Aber die tiefste Einsicht der Inflation liegt in dem, was mit dem Inflatonfeld selbst geschah. Die Quantenmechanik sagt uns, dass kein Feld vollkommen still sein kann. Auf den kleinsten Skalen gibt es immer Fluktuationen, kurze, zufällige Zugungen. Energie, die auf so kurzen Zeitskalen entliehen und zurückgegeben wird, dass wir sie gewöhnlich nie bemerken. Das sind... Keine Artefakte unserer Messung. Sie sind dem Wesen der Dinge eingefrieben. Die unschärfe Relation verlangt sie. Während der Inflation geschah etwas Außergewöhnliches mit diesen Fluktuationen.

14:34 Dieselbe Dehnung des Raumes, die das Universum glättete und seine Geometrie abflachte, kliff auch nach diesen Quantenzuckungen. Und sie dehnte sie. So kann man es sich vorstellen. Stellen Sie sich eine Folie aus Cellopan vor. Vollkommen blatt bis auf eine einzige mikroskopische Falte kleiner als ein Sandkorn, die flackernd entsteht und vergeht. Stellen Sie sich nun vor, diese Folie wird in einem Augenblick auf die Größe eines Kontinents gedehnt. Die Falte verschwindet nicht. Sie ist in die nun riesige Oberfläche eingefroren. Eine bleibende sanfte Welle in der Landschaft. Was einst ein flüchtiges Quantenzittern war, kleiner als ein Atomkern, wurde zu einem gewaltigen, eingefrorenen Abdruck im Gewebe des

15:24 Armes. Das ist keine Redewendung. Es ist der physikalische Prozess, durch den die kleinsten erlaubten Unsicherheiten des Universums zu den Keimen seiner größten Strukturen wurden. Das ist der Mechanismus, der die Quantenwelt mit der kosmischen Welt verbindet. Die größten Strukturen, die wir kennen, die Filamente und Wände von Galaxienhaufen, die sich über hunderte Millionen Lichtjahre erstrecken, sind die Nachkommen von Quantenfluktuationen aus der ersten Billionsstel einer Billionsstelsekunde.

16:01 Die Keime der Galaxien waren buchstäblich subatomare Unsicherheiten. Vergrößert durch die Ausdehnung des Haumes selbst, bis sie den Himmel überspannten. Die so erzeugten dichte Schwankungen waren extrem klein. Etwa ein Teil in 100 .000. In einer etwas dichteren Region gab es nur ein 100 .000 Stillprozent mehr Materie als in der Umgebung. Aber die Schwerkraft verstärkt solche Unterschiede mit der Zeit. Dichtere Regionen ziehen mehr Materie an. Sie werden noch dichter. Über Milliarden von Jahren sammelten sich diese winzigen, anfänglichen Ungleichgewichte zu den ersten Sternen, den ersten Galaxien, dem gewaltigen kosmischen Netz, das wir heute beobachten.

16:52 Wenn Sie den Nachthimmel betrachten und das Band der Milchstraße sehen, oder wenn Sie Bilder ferner Galaxien sehen, die sich entlang von Filamenten aneinanderreihen wie Perlen auf einer Schnur, dann sehen Sie die Schwerkraft, wie sie auf Strukturen wirkt. deren Ursprünge quantenhafter Natur sind. Die größten Merkmale des Universums und seine kleinsten Fluktuationen teilen eine einzige Abstammung.

17:20 Diese Vorhersage der Inflation, dass die dichten Fluktuationen einem bestimmten statistischen Muster folgen sollten, ist mit bemerkenswerter Präzision überprüft worden. Die einfachsten Inflationsmodelle sagen voraus, dass diese Fluktuationen nahezu skaleninvariant sein sollten. Das heißt, ihre Stärke sollte ungefähr gleich sein, ob man auf große oder auf kleine Skalen blickt. Diese Eigenschaft war aus phänomenologischen Gründen bereits vor der Inflation vom sowjetischen Physiker Jakov Seldovich und unabhängig davon vom britischen Physiker Edward Harrison vermutet worden. Heute nennen wir das das Harrison -Seldovich -Spektrum.

18:05 Die Inflation lieferte den ersten theoretischen Mechanismus, der es auf natürliche Weise erzeugte. Der Satellit -Kobe in den 1990er Jahren, WMAP zwischen 2001 und 2010 und Planck zwischen 2009 und 2013, haben die kosmische Hintergrundstrahlung mit zunehmender Empfindlichkeit vermessen. Die Planck -Daten insbesondere zeigen, Eine leichte Abfleischung von perfekter Skaleninvarianz. Mit einem Spektralindex von etwa 0, 956. Genau wie es einfache Inflationsmodelle vorhersagen. Die Karten dieser Satelliten sind gewissermaßen die ältesten Fotografien, die wir besitzen. Bilder des Universums, als es zum ersten Mal durchlässig für Licht wurde. Etwa 380 .000 Jahre nach dem Urknall. Aus diesen Karten können wir nicht nur

19:03 Alter und Zusammensetzung des Universums bestimmen, wir können auch indirekte Hinweise auf die Inflation selbst ablesen. Die Muster in der Hintergrundstrahlung tragen den Abdruck der Quantenfluktuationen, die die Inflation über den Himmel gedehnt hat. Der Planck -Satellit, benannt nach dem deutschen Physiker Max Planck und 2009 von der Europäischen Weltraumorganisation gestartet, verbrachte mehr als vier Jahre damit, den gesamten Himmel im Mikrowellenbereich zu kartieren. Seine Messungen sagen uns, dass das Universum heute zu etwa 69 Prozent aus dunkler Energie besteht, zu 26 Prozent aus dunkler Materie und nur zu etwa 5 Prozent aus gewöhnlicher sichtbarer Materie. Sein Alter beträgt ungefähr 13 ,8 Milliarden Jahre. Mit

19:58 einer Unsicherheit von nur wenigen 10 Millionen Jahren. Diese Zahlen bilden unser heutiges Standardmodell der Kosmologie, oft Lambda -CDME genannt. Es beschreibt ein flaches Universum, dominiert von einer kosmologischen Konstante, die die dunkle Energie darstellt. Gefüllt mit kalter, dunkler Materie. Mit gewöhnlicher Materie, die gemäß den während der Inflation erzeugten Fluktuationen verteilt ist. Dieses Modell erklärt erfolgreich die kosmische Hintergrundstrahlung, die großräumige Verteilung der Galaxien und die Häufigkeiten leichter Elemente. Es gibt Spannungen zwischen verschiedenen Messungen. Insbesondere bei der gegenwärtigen Expansionsrate, dem Hubble -Parameter.

20:49 dessen aus der Hintergrundstrahlung abgeleiteter Wert, weicht um einige Prozent von dem ab, der in nahen Galaxien gemessen wird. Ob diese Diskrepanz auf neue Physik hindeutet, bleibt eine offene Frage. Aber die Infertion macht Vorhersagen, die über das bereits Bestätigte hinausgehen. Die verlockendste betrifft primordiale Gravitationswellen.

21:13 Während der Inflation hätte dieselbe Dehnung, die die dichte Fluktuationen verstärkte, auch Wellen in der Raumzeit selbst erzeugen müssen. Gravitationswellen, die sich durch das Universum ausbreiten. Geboren in seinen ersten Augenblicken. Diese Wellen würden kaum mit Materie wechselwirken. Sie würden nahezu ungestört durch die gesamte Geschichte des Kosmos reisen. Und sie würden Informationen aus der frühesten zugänglichen Epoche tragen. Mit heutiger Technik können wir sie nicht direkt nachweisen. Aber sie sollten eine charakteristische Signatur in der Polarisation der kosmischen Hintergrundstrahlung hinterlassen.

21:57 Ein besonderes Muster namens B -Moden. Eine schwache Krümmung in der Ausrichtung der Strahlung, die die Anwesenheit dieser uralten Raumzeitwellen verraten würde. Im März 2014 verkündete das BICEP2 Experiment am Südpol genau einen solchen Nachweis. Für einen kurzen Moment schien es, als sei ein direkter Beleg für die Inflation gefunden worden.

22:24 Doch eine sorgfältige erneute Analyse, die BICEP2 Daten mit Planck -Beobachtungen kombinierte, zeigte, dass das Signal größtenteils nicht von primordialen Gravitationswellen stammte. Es stammte von Staub in unserer eigenen Milchstraße. Die Polarisation dieses galaktischen Staubs hatte das gesuchte Muster nachgeahnt. Bis 2015 zeigte die gemeinsame Analyse, dass die Daten mit einer Staubkontamination vereinbar waren. Und es blieb kein klarer Beleg für primordiale Gravitationswellen.

22:59 Die Suche geht weiter. Nachfolge -Experimente wie BICEP3, und das Simons Observatorium in der chilenischen Atacama -Wüste treiben die Empfindlichkeit immer weiter nach oben. Das Ziel ist, das Verhältnis von Tensor zu Skalarstörungen zu messen oder einzugrenzen. Ein Schlüsselparameter, der zwischen Inflationsmodellen unterscheidet. Die derzeitigen Obergrenzen, etwa 0, 3 oder darunter, schließen bereits einige Modelle aus. Andere bleiben weiterhin möglich. Die Frage bleibt offen. Das verdeutlicht einen größeren Punkt in Bezug auf die Inflation.

23:41 Sie ist keine einzelne, starr festgelegte Theorie. Sie ist eine Familie von Modellen mit unterschiedlichen Details. Manchmal ist das Inflatonfeld einfach. Manchmal komplex. Manchmal ist seine Energielandschaft glatt. Manchmal zerklüftet mit vielen Hügeln und Tälern. Manchmal endet die Inflation überall gleichzeitig, manchmal in verschiedenen Regionen zu verschiedenen Zeiten. Diese Variationen führen zu leicht unterschiedlichen statistischen Eigenschaften der Dichtefluktuationen und damit zu unterschiedlichen Vorhersagen für Beobachtungen. Eine besonders folgenreiche Variante, entwickelt von Andrei Linde, heißt ewige oder chaotische Inflation.

24:31 In diesem Bild endet die Inflation in manchen Regionen. Aber sie setzt sich in anderen unbegrenzt fort. Denn Quantenfluktuationen können das Inflatonfeld in seiner Energielandschaft wieder nach oben stoßen, statt es hinunterrollen zu lassen. Jede Region, in der die Inflation endet, wirkt zu einem eigenen Universum. Mit eigener Geschichte, eigener Materieverteilung. Vielleicht eigenen physikalischen Eigenschaften. Unser beobachtbares Universum wäre nur eine Blase in einem endlos wachsenden Multiversum. Diese Idee ist hochspekulativ.

25:14 Andere Universen sind per Definition unbeobachtbar. Und manche Physiker fragen, ob ein solcher Vorschlag innerhalb der Grenzen überprüfbarer Wissenschaft bleibt. Andere sehen darin eine natürliche, vielleicht unvermeidliche Konsequenz des Inflationsarmens. Es gibt auch direktere Herausforderungen an die Inflation selbst. Paul Steinhardt, einer der ursprünglichen Architekten der Theorie, ist in späteren Jahren zu einem prominenten Kritiker ihrer einfachsten Formen geworden. Er hat alternative Modelle verfolgt, darunter zyklische Kosmologien.

25:53 in denen das Universum endlose Zyklen von Ausdehnung und Zusammenziehung durchläuft. Angetrieben von Wechselwirkungen zwischen höherdimensionalen Objekten, die Branen genannt werden. Andere Ansätze greifen auf die Stringtheorie oder die Schleifenquantengravitation zurück. Sie versuchen, das frühe Universum ohne eine eigene Inflationsphase zu erklären. Vielleicht durch einen Übergang aus einer vorausgehenden, kontrahierenden Ära. Diese Alternativen sind theoretisch faszinierend. Aber sie haben bislang weniger detaillierte Vorhersagen hervorgebracht, die sich so umfassend mit Beobachtungen vergleichen lassen wie die Inflation. Die Energieskalen der Inflation liegen weit jenseits dessen, was irgendein

26:42 irdischer Beschleuniger erreichen kann. Selbst der Larga Hadron Collida bei Genf erreicht Energien, die etwa zwölf Größenordnungen unter denen liegen, die für die inflationäre Epoche angenommen werden. Deshalb bleibt die kosmische Hintergrundstrahlung unser wichtigstes Fenster in dieser Zeit. Sie ist ein schwaches Licht, das den gesamten Raum durchdringt. Lesbar nur, wenn wir sehr genau hinhören. Jede Generation von Instrumenten verfeinert dieses Hinhören. Jede neue Analyse schält das Bild ein wenig klarer heraus. Es lohnt sich zu fragen, was die Inflation für unser Verständnis von Anfängen bedeutet. Einerseits verschiebt sie das Reize, wenn die Inflation den Zustand kurz nach dem traditionellen Urknall erklärt.

27:35 Was erklärt dann die Inflation selbst? Die Theorie legt nicht fest. Warum ein Inflatonfeld überhaupt auf einem hohen Plateau seiner Energielandschaft existiert haben sollte. Die hitzigsten Diskussionen der gegenwärtigen Kosmologie betreffen diese Vorgeschichte. Die Rolle der Quantenkravitation. Ob es überhaupt einen wohldefinierten Anfang gibt, oder ob Bekliffe wie Zeit und Ursprung in diesem Bereich ihre Bedeutung verlieren. Oder aus Beziehen da. Stephen Hawking und James Hartle schrugen in den 1980er Jahren ein Modell ohne bestimmten Anfang vor. Es ersetzt ihn durch eine glatte, geschlossene Grenze der Raumzeit im frühesten Moment. Roger Penrose hat gegensätzliche Visionen entwickelt. In ihnen besteht die Geschichte des

28:30 Kosmos aus unendlich vielen Äonen. Jedes Äon endet in einem strukturlosen Zustand. der zum Anfang des nächsten wird. Das sind keine geklärten Fragen. Sie bleiben an der vordersten Front. Andererseits verändert die Inflation, wie wir über das Verhältnis zwischen Groß und Klein denken. Die größten Strukturen, die wir kennen, die kosmischen Filamente und Wände aus Galaxien teilen ihren Ursprung mit den kleinsten Fluktuationen, die die Physik erlaubt, was wir als gewaltig erleben.

29:07 war einmal mikroskopisch. Was dauerhaft erscheint, war einmal flüchtig. Diese Verbindung zwischen dem Quantenreich und dem kosmischen Reich gehört zu den bemerkenswertesten Schlussfolgerungen der modernen Physik. Sie bedeutet, dass der Nachthimmel über uns mit den feinsten Details der Materie auf eine Weise verwoben ist, die kein einzelner Blick und kein einzelnes Experiment vollständig enthüllen kann. Denken Sie an ein sehr ruhiges Meer mit winzigen Schwingungen, die seine Tiefen durchlaufen. Wenn das Becken sich enorm ausdehnt, wird jede kleine Welle zu einem langen, breiten Muster gedehnt. Und in den Regionen, die etwas höher und etwas tiefer liegen, werden sich später Strömungen sammeln, werden Inseln und Küsten

30:00 wachsen. Der Maßstab hat sich bis zur Unkenntlichkeit verändert. Der Mechanismus nicht. Und so kehren wir dorthin zurück, wo wir begonnen haben. Dieses schwache Glühen von 2 ,7 Grad, gleichförmig in jede Richtung, ist nicht bloß eine Kulisse. Es ist eine Fläche der letzten Streuung. Eine Fotografie des Moments, in dem das Universum durchlässig für Licht wurde. Die sanften Schwankungen in diesem Glühen, Die Fluktuationen von einem Teil in 100 .000, die Satelliten mit solcher Präzision kartiert haben, sind die gedehnten und eingefrorenen Überreste von Quantenzuckungen aus der ersten Billionstel einer Billionstelsekunde. Der Akt, zum Nachthimmel aufzublicken, stillzuliegen und die Augen an die Dunkelheit gewöhnen zu lassen,

30:55 wird zu einem Akt des Zeugens supertomarer Physik geschrieben über den Himmel. Jede Galaxie, die sie sehen, jeder Lichtfleck, der in der Leere hängt, begann als eine Unsicherheit. So klein, dass kein Instrument sie je direkt hätte messen können. Der Kosmos ist nicht bloß aus einem kleinen Anfang gewachsen. Er hat die kleinstmögliche Sprache der Natur in ihre größtmögliche Architektur übersetzt. Wenn sie jetzt in den Schlaf gleiten, können sie das mit sich tragen. Die Dunkelheit hinter Ihren geschlossenen Augen ist nicht leer.

31:34 Sie ist durchgehend verbunden mit der Dunkelheit zwischen den Galaxien. Und beide sind durchgehend verbunden mit der Quantendunkelheit, aus der alle Struktur hervorging. Lassen Sie den Kosmos weit sein in dem Maß, in dem Ihr Herz still wird. Lassen Sie die Dunkelheit tief sein in dem Maß, in dem Sie ruhen.