Bisher können wir nicht nur die Natur der Dunklen Materie erklären, sondern auch ihren erstaunlich hohen Geh alt im Universum. Aber wenn unser Universum nur eines von vielen ist, dann ist dieses Rätsel durchaus lösbar. Zumindest auf einer intuitiven Ebene.
Das Leben auf unserem kleinen, aber schönen Planeten könnte das Ergebnis eines perfekten Gleichgewichts zwischen normaler und dunkler Materie im Universum sein
Um eine Reihe kosmischer Phänomene zu erklären - zum Beispiel den Widerspruch zwischen der Masse von Sternen und Galaxien mit den dabei beobachteten Gravitationseffekten - wurde der Begriff der "dunklen Materie" in die Astronomie eingeführt. Diese hypothetische Substanz, die der direkten Forschung mit modernen Instrumenten nicht zugänglich ist, manifestiert sich nur indirekt - zum Beispiel in Form derselben Gravitationsphänomene.
Laut theoretischen Berechnungen übersteigt die Gesamtmasse der Dunklen Materie die Masse der gewöhnlichen Materie um etwa das 5-6-fache. Dieser Unterschied ist sehr groß, könnte aber noch größer sein, da man annimmt, dass die beiden „Arten“von Materie kurz nach dem Urknall durch völlig unterschiedliche Prozesse entstanden sind. Und dann würden Sie diesen Artikel nicht lesen: Das Verhältnis von dunkler und gewöhnlicher Materie ist einer dieser grundlegenden Momente, die unser Universum so gemacht haben, wie es ist, einschließlich der Eignung für das Erscheinen von Leben darin. Andere solche Komponenten umfassen beispielsweise die Massen des Protons und des Elektrons, die Werte grundlegender physikalischer Konstanten und so weiter. Wenn auch nur einer dieser Parameter geringfügig von dem vorhandenen Wert abweicht, könnte das Universum entweder nicht existieren oder würde sich in etwas völlig anderes verwandeln als das, was wir haben.
Warum ist es so gekommen und nicht anders? Man kann es einen erstaunlichen Zufall nennen – so erklärt sich das Problem im Rahmen des berühmten „anthropischen Prinzips“. Kurz zusammengefasst lässt es sich so formulieren: „Wenn die Grundwerte andere wären, würde einfach niemand fragen, warum sie so sind und nicht anders.“Die beliebteste Erklärung des anthropischen Prinzips ist die Verwendung der Idee des Multiversums: eine bestimmte unendliche Menge von Universen, die gleichzeitig und parallel existieren, von denen jedes seinen eigenen Wert von Grundkonstanten und anderen Größen hat.
Natürlich sind andere Welten für uns unzugänglich, und nur unsere hat sich als ideal für die Entstehung des Lebens und uns herausgestellt. Die Frage ist also kein banales Glück - unser Universum hat die verfügbaren Werte, nur weil wir in keinem anderen erschienen wären. Wenn Sie Lust haben, tiefer in das anthropische Prinzip einzutauchen, lesen Sie unseren Artikel „Das humanitäre Universum“, und wir werden weitermachen.
Der amerikanische Physiker Ben Freivogel betrachtete das Verhältnis des Geh alts an dunkler und gewöhnlicher Materie im Universum aus der Sicht dieses sehr anthropischen Prinzips. Da die Natur der Dunklen Materie immer noch ein Rätsel ist, benutzte Freifogel eine der allgemein anerkannten Hypothesen, wonach Dunkle Materie aus speziellen, noch unentdeckten Elementarteilchen besteht – Axionen.
Aber eine Eigenschaft von Axionen ist Berechnungen zufolge auch von erstaunlicher Genauigkeit, und wenn sie nur einen geringfügig anderen Wert hätte, wäre viel mehr dunkle Materie im frühen Universum erschienen. In Experimenten zur mathematischen Modellierung dieses Prozesses stellt sich heraus, dass in den meisten Fällen viel mehr Dunkle Materie vorhanden ist als in Wirklichkeit. Dies führt dazu, dass sich im Universum keine harmonische und stabile großräumige Struktur von Galaxienhaufen ausbildet – und dadurch das simulierte Universum völlig anders aussieht.
Stellen wir uns nun das Multiversum vor, in verschiedenen Universen, in denen die Werte dieses Axion-Parameters unterschiedlich sind. Nur in wenigen von ihnen eignen sie sich zur Bildung schlanker Strukturen im großen Maßstab. Es war dieser Ansatz, den Freifogel in seinen theoretischen Berechnungen verwendete und versuchte, das am besten geeignete Verhältnis von dunkler Materie zu gewöhnlicher Materie festzulegen, damit Galaxienhaufen, Galaxien und folglich bewohnbare Welten im Universum erscheinen können.
Freifogels Berechnungen zeigten, dass aus der gesamten Menge der Universen die überwiegende Mehrheit der „Beobachter“(und es versteht sich, dass ein Beobachter nur in einem Universum erscheinen kann, in dem die Bildung einer großräumigen Struktur erfolgreich war bestanden) erscheinen genau wie bei uns - das heißt, sie enth alten ungefähr 23 % dunkle Materie und 4 % gewöhnliche Materie.
Mit anderen Worten, die Theorie führte wieder alles auf das gleiche anthropische Prinzip: Wenn der Wert des Parameters der Axionen, der die Menge der gebildeten Dunklen Materie beeinflusst, anders wäre, würden wir nicht hier sitzen und würden es tun keine mentalen (und auch keine anderen) Experimente durchführen.
