Könnte unser Universum einfach nur ein Atom sein? Die spannende Antwort darauf erhaltet ihr in diesem Beitrag.
Alle Menschen bestehen aus Atomen. Ein Atom ist der Grundbaustein der Materie. Alle festen, flüssigen oder gasförmigen Stoffe bestehen aus ihnen. Chemische Elemente etwa unterscheiden sich voneinander im Aufbau ihrer jeweiligen Atome. Der Name Atom kommt vom altgriechischen átomos und bedeutet “unteilbar” – das hat sich als nicht ganz richtig herausgestellt, denn wie Forscher im 20. Jahrhundert herausgefunden habe, kann man Atome teilen.
Dass Atome unteilbar sind, stimmt auch deswegen nicht, weil wir mittlerweile wissen, dass sie aus mehreren Einzelteilen bestehen: einem Atomkern und einer Atomhülle. Der Atomkern wiederum besteht aus positiv geladenen Protonen und einer Anzahl von etwa gleich schweren, elektrisch neutralen Neutronen. Und selbst die lassen sich noch weiter in kleinere Teilchen stückeln, in sogenannte Quarks. Warum ist das so, warum gibt es Atome und Quarks? Einige Leute sagen, dass Gott hat die Quarks geschaffen hat. Aber woraus besteht Gott? Müsste der nicht auch aus Quarks bestehen?
Die Pixel unserer Simulation
Andere sagen, dass unser Kosmos nur eine Simulation ist und wenn wir den Mikrokosmos erforschen, untersuchen wir die Pixel unserer Simulation. Gut möglich, aber dann stellt sich wiederum die Frage: Woraus besteht die reale Welt außerhalb der Simulation? Ein Lösungsansatz könnte sein: Unser Universum ist ein Atom.
Das Universum als kleine Einheit in einer noch größeren darüber liegenden Welt. Was spräche dafür? Zunächst, dass die Ähnlichkeiten zwischen Mikro- und Makrokosmos schon beachtlich sind. Erinnert euch ein Atom nicht auch an eine Art Sonnensystem? Die Elektronen, die sich in Schalen um den Atomkern bewegen, erinnern ein wenig an Planeten, die einen zentralen Stern umrunden. Und es gibt noch eine auffällige Gemeinsamkeit: Ein Elektron ist etwa 2.000 Mal leichter als ein Proton beziehungsweise ein Neutron. Elektronen tragen daher nur zu 0,1 Prozent zur Masse des Atoms bei. Und dreimal dürft Ihr raten: Die Planeten unseres Sonnensystem tragen zu 0,1 Prozent zur Masse des gesamten Sonnensystems bei. Die Sonne als Kern macht 99,9 Prozent der Masse aus.
Leerer Raum in Atomen
Aber wir suchen nach Ähnlichkeiten zwischen einem Atom und dem Universum, nicht nur einzelnen Sonnensystemen. Da sticht vor allem eine Gemeinsamkeit ins Auge: Die große Leere. Große Teile des Kosmos sind einfach leer. Zwischen den Galaxien befindet sich außer dünner intergalaktischer Materie nichts. Ähnlich in einem Atom: Der Kern eines Atoms ist im Vergleich zur Gesamtgröße des Atoms klein. Die Elektronen, die den Kern umkreisen, nehmen noch weniger Platz ein. Das bedeutet, dass Atome größtenteils aus leerem Raum bestehen, mit einem sehr kleinen, dichten Kern und Elektronen, die um ihn kreisen.
So wie die Atome größtenteils aus leerem Raum bestehen und von kleinen, dichten Kernen und Elektronen umkreist werden, besteht auch das Universum größtenteils aus leerem Raum, in dem kleine, dichte Objekte wie Sterne und Nebel verstreut sind. In beiden Fällen ist die Menge des leeren Raums viel größer als die Menge der vorhandenen Materie. Die Leere des Atoms erinnert also an die Leere des Kosmos.
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Was gegen die Theorie spricht
Das sind alles nur Ähnlichkeiten, und nichts davon indiziert, dass unser Universum ein Atom ist. Und tatsächlich sprechen auch einige gute Gründe dagegen. Erst einmal die Größe und Komplexität des Universums. Wir wissen ja, dass das Universum aus Atomen besteht, und zwar aus sehr vielen. Schätzungsweise gibt es 10 hoch 80 Atome im Kosmos, ausgeschrieben wäre das eine eins mit 80 Nullen…
Wie kann unser Universum aus dieser unfassbaren Anzahl von Atomen bestehen, wenn es selbst ein Atom wäre? Und würde das nicht auch bedeuten, dass jedes Atom in unserem Universum wiederum ein eigenes Universum wäre? Das müsste dann bedeuten, dass jedes Atom wiederum eine riesige Zahl von Atomen beinhaltet. Und das müsste sich auch im Gewicht niederschlagen. Atome sind wirklich leicht, man misst das in der Atomaren Masseneinheit, Einheitszeichen u oder Da, die einem Zwölftel des Gewichts eines Kohlenstoff-12-Isotops entspricht. Das genaue Gewicht unterscheidet sich je nach Atomzeit, das Gewicht eines Wasserstoffatoms beträgt etwa 1,008 u und das Gewicht eines Sauerstoffatoms beträgt etwa 16 u. Sie sind jedenfalls unfassbar leicht. Und dann haben wir auf der anderen Seite das Universum, das etwas mehr wiegt. Wären Atome eigene Universen müssten sie doch schwerer sein, oder?
Und noch ein weiteres Gegenargument: Die Gesetzmäßigkeiten, nach denen Atome und das Universum funktionieren, sind unterschiedlich. Atome werden durch die Quantenmechanik beschrieben, der Teil der Physik, der sich den allerkleinsten Dingen widmet, während das Universum vor allem durch die Einstein’sche Allgemeine Relativitätstheorie beschrieben werden kann. Und die Quantenphysik und die Allgemeine Relativitätstheorie stehen in vielen Belangen auf Kriegsfuß, dass also Makro- und Mikrokosmos in Wahrheit eins sein könnten, erscheint unwahrscheinlich.
Aber wer weiß, vielleicht führt uns die Überlegung, ob das Universum ein Atom ist, ja auf die richtige Fährte? Vielleicht enthält jedes Atom eine Art Mini-Schwarzes-Loch als quantenphysikalischer Eingang zu einem neuen Universum? Und wegen dieser quantenmechanischen Barriere können wir auch nicht das wahre Gewicht der Atome messen? Interessantes Gedankenspiel, aber leider derzeit noch ohne jegliche Evidenz.
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