Zyklisches Universum

Das zyklische Universum (Cyclic Universe) ist ein kosmologisches Modell, in dem der Urknall nicht den absoluten Anfang darstellt, sondern den Übergang zwischen zwei Phasen eines sich ewig wiederholenden Zyklus. Die Idee hat alte philosophische Wurzeln (hinduistische Kosmologie, stoische Philosophie) und wurde in der modernen Physik mehrfach formalisiert.

Das bekannteste moderne Modell ist das Ekpyrotische Szenario von Paul Steinhardt und Neil Turok (2001). In ihrer String-Theorie-basierten Version kollidieren zwei parallele Branen (höherdimensionale Membranen) periodisch miteinander. Jede Kollision erzeugt einen neuen Urknall, gefolgt von Expansion, Abkühlung und schließlich erneuter Kontraktion.

Roger Penrose schlug 2010 die Conformal Cyclic Cosmology (CCC) vor: Jeder Zyklus (Äon) endet in einem Big Freeze, der durch konforme Reskalierung mathematisch identisch mit einem neuen Urknall wird. Penrose behauptet, in der CMB kreisförmige Muster (Hawking Points) gefunden zu haben, die von Schwarzen Löchern des vorherigen Äons stammen, die Interpretation ist allerdings umstritten.

Kein zyklisches Modell ist bisher experimentell bestätigt. Sie bieten aber eine Alternative zur Frage, was vor dem Urknall war.

Gerade der Reiz zyklischer Modelle liegt darin, dass sie eine der unbehaglichsten Fragen der Kosmologie umgehen, nämlich die nach einem absoluten Anfang aus dem Nichts. Wenn das Universum schon immer in Zyklen pulsiert, stellt sich die Frage nach dem ersten Moment nicht in derselben Schärfe. Allerdings haben diese Modelle mit einem grundlegenden Problem zu kämpfen, der Entropie. Nach dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik nimmt die Unordnung mit jedem Zyklus zu, sodass aufeinanderfolgende Durchläufe nicht beliebig oft identisch ablaufen können, ein Einwand, der schon ältere Pulsationsmodelle scheitern ließ. Moderne Varianten wie das ekpyrotische Szenario oder Penroses konforme Kosmologie versuchen, dieses Hindernis durch geschickte mathematische Konstruktionen zu umgehen. Entscheidend bleibt, dass solche Theorien überprüfbare Vorhersagen machen müssen, etwa über bestimmte Muster in der kosmischen Hintergrundstrahlung oder im Spektrum der Gravitationswellen. Bisher liefert die Standard-Urknall-Kosmologie mit Inflation die besseren Übereinstimmungen mit den Daten, doch die Frage nach dem Davor bleibt offen genug, um zyklische Ideen lebendig zu halten.