Als Universum [von lat.: universus = gesamt; von unus und versus = „in eins gekehrt] wird allgemein die Gesamtheit aller Dinge und Objekte bezeichnet. Im Speziellen meint man damit den Weltraum, auch Weltall oder [von griechisch kósmos – (Welt) Ordnung, Schmuck, Anstand; das Gegenstück zum Chaos] und bezeichnet die Welt bzw. das Weltall sowohl als das sichtbare Universum als auch als geordnetes, harmonisches Ganzes.

Der Begriff Universum wurde von Philipp von Zesen durch den Ausdruck Weltall eingedeutscht. Oft wird mit dem Begriff Weltraum auch nur der Raum außerhalb der Erdatmosphäre bezeichnet. Da der Übergang von der Erdatmosphäre zum Weltraum fließend ist, existieren mehrere festgelegte Grenzen. International anerkannt ist die Definition der Fédération Aéronautique Internationale, nach der der Weltraum in einer Höhe von 100 km beginnt. Nach der Definition der NASA und der US Air Force beginnt der Weltraum bereits in einer Höhe von etwa 80 km [50 Meilen] über dem Boden.

Es werde Licht!

In der klassischen Urknalltheorie wird angenommen, dass das Universum zu einem bestimmten Augenblick, dem Urknall [engl. Big Bang], entstand und sich seitdem ausdehnt. Diese Theorie macht jedoch keine Aussagen darüber, was vor dem Urknall war oder wodurch er ausgelöst wurde. Sie trifft aber sehr wohl die Aussage, dass Zeit und Raum mit dem Urknall erst entstanden sind. Somit ist die Frage, was davor war, sinnlos, da es in doppelter Hinsicht kein "davor" gibt: Weder hat zu einem Zeitpunkt vor dem Urknall ein Raum existiert, in dem etwas hätte stattfinden können, noch ist ein Zeitpunkt vor dem Urknall überhaupt definierbar.

Das Alter des Universums ist aufgrund von Präzisionsmessungen des Satelliten WMAP mit 13,7 Milliarden Jahren relativ genau datierbar. Dieses Alter kann auch durch Extrapolation von der momentanen Expansionsgeschwindigkeit des Universums auf den Zeitpunkt, an dem das Universum in einem Punkt komprimiert war, berechnet werden. Diese Berechnung hängt aber stark von der Zusammensetzung des Universums ab, da Materie bzw. Energie durch Gravitation die Expansion verlangsamen. Die bisher nur indirekt nachgewiesene Dunkle Energie kann die Expansion allerdings auch beschleunigen. So können verschiedene Annahmen über die Zusammensetzung des Universums zu verschiedenen Altersangaben führen. Durch das Alter der ältesten Sterne kann eine untere Grenze für das Alter des Universums angegeben werden. Im aktuellen Standardmodell stimmen beide Methoden sehr gut überein.

Zweifel am Urknall

Daten des Weltraumteleskops WMAP ["Wilkinson Microwave Anisotropy Probe"] zeigen, dass große Galaxienhaufen keine Spuren ["Schatten"] in der kosmischen Hintergrundstrahlung hinterlassen haben. Das aber müssten sie, wenn die gegenwärtigen Urknall-Theorien stimmen sollen. "Unter den 31 Galaxienhaufen, die wir untersucht haben, zeigten einige einen Schatteneffekt, andere zeigen ihn nicht", sagt Studienleiter Dr. Richard Lieu von der Universität von Alabama in Huntsville. 
 
Wenn die Standard-Urknalltheorie stimmt und die Hintergrundstrahlung aus fernen Winkeln des Universums zu uns kommt, dann müssten massive, Röntgenstrahlung emitierende Galaxienhaufen in der Nähe unserer Milchstraße immer diese "Schatten" werfen. Das Standardmodell muss nun überarbeitet werden, wenn diese Ergebnisse bestätigt werden. Nach der Inflationstheorie dehnte sich das Universum beim Urknall in weniger als einer Billionstel Sekunde - dem Millionstel einer Millionstel Sekunde - von einem subatomaren Flimmern zum Weltraumgiganten aus. 
 
WMAP misst seit 2001 Temperaturschwankungen im Kosmos auf weniger als ein Millionstel Grad genau misst. Damit erfasst er auch das Nachleuchten des ältesten Lichts im Universum überhaupt. Vergleichsweiße heiße Stellen korrespondieren dabei mit Materie-Ansammlungen, die später zu Galaxien wurden.

Superstrings

Der Mathematiker und theoretische Physiker Prof. Robbert Dijkgraaf von der Uni Amsterdam versucht mit Hilfe von Strings den menschlichen Geist, die Biologie, Moleküle und Atome zu verstehen. Im Gegensatz zu punktförmigen Teilchen können die schleifenförmigen Strings viele verschiedene Formen annehmen. Ein String kann Materie werden, Atomkerne zusammen halten, Licht sein und sogar Gravitation erzeugen, meinen zumindest die Theoretiker, die von den Strings überzeugt sind wie Dijkgraaf. 
 
Weil es nur ein einziges Universum gibt, müssen auch alle Gesetze, die es beschreiben zusammen passen. Doch stellt sich die Frage, ob die Physiker mit der String-Theorie auf der richtigen Spur sind. Der Mathematiker und Physiker Robbert Dijkgraaf ist davon allerdings überzeugt. 
 
"Die Gleichungen der String-Theorie können zwar alle Kräfte vereinen, sie sind aber leider nicht eindeutig. Wir können zwar genau beschreiben, wie sich die Welt entwickelt hat - ich kann im Film des Universums immer, immer weiter zum Anfang zurück spulen. Aber an einem bestimmten Punkt müssen wir ein erstes Bild von außen bekommen, wir brauchen wir ein Ausgangsbild", so Dijkgraaf. Der Wissenschaftler kennt keine Fächergrenzen und arbeitet gerne interdisziplinär. In seiner Wissenschaftlerkarriere hat er sogar ein Kunststudium eingebaut, als er genug von der Physik hatte. 
 
Doch bei aller Kreativität vermisste er die intellektuelle Herausforderung doch irgendwann, denn die String-Theorie hält noch ein paar Knüller für unser Vorstellungsvermögen parat. Danach hat die Welt nicht nur die drei Raumdimensionen, die wir kennen, sondern vielleicht zehn oder gar elf. Die Menschen sind da wie Ameisen, die sich auf einer Fläche bewegen und sich gar nicht vorstellen können, wo die dritte Dimension liegt. 
 
Wenn man von oben kommt, ist es für sie, als käme man aus dem nichts. Vielleicht gibt es sogar eine Schattenwelt, die in diese Dimensionen hineinreicht und auch Materie enthält. Das könnte beispielsweise dunkle Materie sein, die es in unserem Universum haufenweise gibt, die wir aber dennoch nicht sehen können. Wir sind eben derart in unseren Dimensionen gefangen, dass wir eine einen Millimeter entfernte Schattenwelt vielleicht sogar gar nicht wahrnehmen würden.

Wurmlöcher

"Wenn wir ein Wurmloch durch den Kosmos finden oder konstruieren können, hätten wir ungeahnte Möglichkeiten, in unserem Universum herumzureisen", hofft Peter Christian Aichelburg, Theoretischer Physiker an der Universität Wien. "Gäbe es eine direkte Verbindung zu anderen Galaxien, eröffnete uns das ungeahnte Möglichkeiten." Doch dafür bedürfte es einer exotischen Energieform. Negative Energie - nicht zu verwechseln mit Antimaterie, denn auch die hat positive Energie - gibt es tatsächlich. 
 
Gezeigt wurde es durch den Casimir-Effekt: Im Vakuum entsteht zwischen zwei sehr eng benachbarten Platten ein Sog - ein negativer Druck. Da die Energie des Vakuums gleich null ist, muss dort also negative Energie herrschen. Die Erklärung ist eine quantenmechanische: Das Vakuum ist nicht gänzlich leer. 
 
Spontan entstehen virtuelle Teilchen und ihr Antiteilchen und vernichten sich sogleich wieder. Das ist nicht einmal die Erschaffung der Materie aus dem Nichts: Denn die Energie wird nur "ausgeborgt" und gleich wieder "zurückgegeben". Die Heisenbergsche Unschärferelation erlaubt das. Zwischen den beiden Platten ist der Raum allerdings sehr eng: Nur Teilchen sehr kleiner Wellenlänge "passen" da zwischen, "größere" nicht - es entsteht wie beim Unterdruck der Luft ein Sog. 
 
Dort muss also weniger "Druck", weniger Energie sein als im umgebenden Vakuum - da dessen Energie gleich null ist, muss die Energie dort kleiner null, also negativ, sein. Wenn man diese negative Energie stabilisieren könnte, wären Wurmlöcher möglich. Nur diese extrem seltsame Materieform könnte die Wand eines Wurmlochs stabilisieren. 

Doch auch eine Reise hindurch wäre schwierig, denn diese "ganz normale" Materie mit positiver Energie würde die Wandung direkt instabilisieren. Hinzu kommt der "Quantenzins" dieses Energiedarlehens: "Wie Schulden negatives Geld sind, das zurückgezahlt werden muss, so ist negative Energie ein Energiedefizit. Je größer das Darlehen, desto kleiner die maximal zulässige Darlehensdauer", schreiben Lawrence H. Ford und Thomas A. Roman, Physik-Professoren an der "Tufts University" in Massachusetts und an der "Central Connecticut State University". "Die Natur ist ein unerbittlicher Bankier und fordert Schulden stets zurück. Quantenschulden sogar mit Zinsaufschlag." 
 
Neuesten Berechnungen zufolge würde schon eine winzige Menge exotischer Materie genügen, um ein Wurmloch offen zu halten. Zu seiner Herstellung dagegen bräuchte man die Energie von Milliarden Sternen. 
 
Allerdings wäre man so faktisch auch schneller als das Licht - die Kausalität ginge zugrunde. Startete man ein Raumschiff, das über ein Wurmloch Verbindung mit seiner Bodenstation Verbindung hält, könnte man durch die Zeit reisen: An Bord des Raumschiffs verginge die Zeit wegen der Geschwindigkeit langsamer - ein Schritt zur Erde, und man wäre in seiner Zukunft.

Was ist Zeit? 

"Die Zeit ist ein großes Geheimnis im Universum. Zeit vergeht, Zeit verläuft und Zeit misst den Unterschied zwischen zwei Zuständen, einem Anfangszustand und einem Endzustand. Alle Menschen beginnen als Babys und sterben. Deswegen sind alle Lebewesen Zeitmessgeräte", so Astrophysiker Prof. Harald Lesch. 
 
Die Geschichte der Zeit beginnt mit dem Urknall und der Entstehung unseres Universums. Demnach ist das, was wir unter Zeit verstehen, 15 Milliarden Jahre alt. Der Urknall - etwas unglaublich Dichtes, Kleines und Zusammengeschnürtes - war der Beginn von Raum und Zeit. Seitdem rennt das Universum auseinander, expandiert, die Unordnung nimmt zu und alles verteilt sich bis auf wenige kleine Inseln, in denen sich Sterne und Galaxien gebildet haben. Das Universum hat seitdem einen Zeitpfeil, weil es sich ausdehnt und sich so immer weiter und weiter verteilt. 
 
Dieser Zeitpfeil zeigt klar nach vorne, eine Umkehr von Zeit und Raum scheint ausgeschlossen. Darüber, was "vor" dem Urknall war, können Physiker nur spekulieren. Einige Theorien gehen davon aus, dass die Zeit irgendwann rückwärts laufen könnte, dass sich das Universum tatsächlich nur bis zu einem bestimmten Punkt ausdehnt und sich dann bis zum Endknall wieder zusammenzieht. 
 
Doch diese Theorie scheint beliebig unwahrscheinlich. Die Zeit läuft immer weiter, sie ist nicht umkehrbar, denn dieses Universum hat während seiner Expansion soviel Energie verbraucht, dass es keine Möglichkeit mehr gibt, die Dinge so zusammen zu fügen, wie sie früher mal gewesen sind. Gleichzeitig nimmt nach dem Zweiten Hauptsatz der Thermodynamik die Entropie, das Maß für die "Unordnung", zu. Es gibt kein Zurück mehr in diesem Universum. Zeit ist relativ, denn wie die Zeit vergeht, hängt davon ab, wie schnell man sich bewegt. 
 
In einer Rakete, die sich mit hoher Geschwindigkeit bewegt, gehen die Uhren langsamer als auf der Erde. In der Nähe der Lichtgeschwindigkeit vergeht die Zeit fast überhaupt nicht mehr. Will man also in der Zeit zurück reisen, müsste man sich mit Über-Lichtgeschwindigkeit bewegen. Die Zukunft ist für uns genauso unerreichbar wie die Vergangenheit. Wir können nicht in die Vergangenheit reisen oder die Zukunft vorher bestimmen. Die Zukunft ist zumindest im Prinzip chaotisch.

Universum existiert noch 30 Milliarden Jahre

Das Universum hat noch mindestens 30 Milliarden Jahre vor sich, bevor es möglicherweise langsam zerstört wird. Das gehört zu den neuesten Erkenntnissen, die das Hubble-Weltraumteleskop lieferte. 

Die gute Nachricht sei, dass sich die "Dunkle Energie" nicht so schnell ausdehne, dass in nächster Zeit ein Ende des Universums zu befürchten sei, sagte der Wissenschaftler Adam Riess. Er stützte damit eine frühe Theorie Albert Einsteins. Die Hubble-Forscher hatten das Weltraumteleskop in eine Art Suchmaschine für Supernovae umprogrammiert. 
 
Die Bilder der explodierenden Sterne hatten es den Wissenschaftlern ermöglicht, die Ausdehnungsrate des Universums in verschiedenen Zeitaltern zu messen. Einstein hatte 1917 vermutet, dass die "Dunkle Energie" das Universum entgegen der Schwerkraft mit gleichmäßiger Kraft auseinander treibt. Später hatte er dies als einen seiner größten Fehler bezeichnet. 

Spätere Theorien besagen, dass es möglicherweise keine konstante Bewegung ist, sondern die geheimnisvolle Kraft möglicherweise immer stärker wird und das Universum dann auseinander reißen könnte. Die Bilder aus der Frühzeit des Universums bestätigten nun Einsteins frühe Theorie, dass die "Dunkle Energie" nicht so schnell auseinandertreibt. 

"Einsteins Theorie sieht nun viel besser aus als vorher ohne die Daten", sagte Riess. Die mysteriöse Energieform macht etwa 70 Prozent des Universums aus, während die normale Materie, aus der alle Sterne, Planeten und Lebewesen bestehen, nur etwa 4 Prozent des gesamten Inhalts des Universums repräsentiert. Bekannt ist über die "Dunkle Energie" praktisch nichts. 

Wissenschaftler versuchen seit Jahren ihre zwei Haupteigenschaften zu erkunden, die Stärke und ihre Beständigkeit. Mit ihrer Untersuchung lieferten Riess und seine Mitarbeiter nach Angaben der Nasa nun erste Hinweise auf die Beständigkeit.