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Quantenkosmologie

Quantenkosmologie ist ein Zweig der modernen Kosmologie in der auch Gesetzmäßigkeiten und Formalismen der Quantentheorie verwendet werden, um das Universum als Ganzes zu beschreiben. Das Big-Bang-Modell, bzw. Theorie beschreibt und versucht strenggenommen nur die Folgen des Urknalls zu erklären, nicht aber dessen Ursache. Im Modell des Ekpyrotischen Universums von Steinhardt & Turok werden bereits Konzepte der Stringtheorien benutzt, um die Ursache des Urknalls abzuleiten. Die Quantenkosmologie versucht eben die Ursachen für die Entstehung des Universums zu erklären.
Der Hamilton-Formalismus stellt einen möglichen Zugang zur Quantenkosmologie dar, den man auf die Einsteinsche Relativitätstheorie anwendet. Hierbei wird der ADM-Formalismus gebraucht, um die Raum-Zeit quasi auf zu brechen, und leitet die kanonischen Variablen aus der Lagrange-Dichte ab, dabei liefert dann Integration die Hamilton-Dichte. Dann kann der kanonische Quantisierungsapperat wie er auch exzessiv in der Quantenfeldtheorie Anwendung findet, eingesetzt werden, dies nennt man auch dritte Quantisierung, dabei erhält man die kanonische Vertauschungsrelation und schließlich die Wheeler-de-Witt-Gleichung, diese ist die relativistische, aber nicht kovariante Verallgemeinerung der Schrödinger-Gleichung für die Wellenfunktion des Universums.

Es gibt jede Menge Analogien zwischen der Quantenwelt und dem Makrokosmos, und somit auch Prinzipien die von einer Welt in die andere übertragbar sind. So werden in der Quantenkosmologie nicht nur Teilchen vernichtet und erzeugt, sondern gleich ganze Universen. Die erzeugten Mehrteilchenzustände, die Fock-Zustände in der Quantentheorie, sind so äquivalent zu den Voids - den Vakuum-Universen - wenn man eine Quantenfeldtheorie mit freiem Wheeler-de-Witt-Operator erzeugt, oder Baby-Universen, wenn man zum nichtlinearen Wheeler-de-Witt-Operator übergeht.
Ein anderer Aspekt der Quantenkosmologie ist das Auffassen der Kopplungskonstanten, wie beispielsweise der Kosmologischen Konstante als dynamischer Parameter, oder den fundamentalen Naturkonstanten. Die Implikationen der Quantenkosmologie führen uns in eine phantastische Welt, wie man diese vielleicht sonst nur aus Science-Fiction-Filmen kennt, neben Multiversen, Hyperversen gibt es virtuelle Universen und vieles mehr.

( Fortsetzung folgt )

 


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