Schwarze Löcher, die Entwicklung des Weltalls oder Zeitreisen - Stephen Hawking wollte "das Universum ganz und gar verstehen". Der geniale Astrophysiker hat große Erfolge gefeiert. Der Nobelpreis blieb ihm jedoch bis zum Lebensende verwehrt.

Schwarze Löcher sind für die meisten Menschen kaum begreifbare Objekte: In den exotischen Gebilden hört die Zeit auf zu existieren, und nicht einmal Licht kann aus ihnen entkommen. Der britische Astrophysiker Stephen Hawking hat es mit den kosmischen Schwerkraftmonstern aufgenommen und konnte ihnen zahlreiche Geheimnisse entlocken.

Seine Erkenntnisse über Schwarze Löcher, zur Geschichte des Universums und zur Allgemeinen Relativitätstheorie gehören zu den wichtigsten wissenschaftlichen Erfolgen von Stephen Hawking, der an einer unheilbaren Muskelschwäche litt.

Schwarze Löcher entstehen nach einer Voraussage von Albert Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie, wenn ausgebrannte Riesensterne am Ende ihres Daseins unter der eigenen Schwerkraft zusammenstürzen. Oberhalb einer bestimmten Masse wird die Schwerkraft so stark, dass nichts diesen Kollaps aufhalten kann - die Materie stürzt zu einem mathematischen Punkt zusammen, einer sogenannten Singularität.

Als Hawking begann, sich mit Schwarzen Löchern zu beschäftigen, gab es noch überhaupt keine Beobachtungsdaten zu diesen kollabierten Sternleichen. Allein aus der Theorie schloss der brillante Denker, dass Schwarze Löcher gar keine Einbahnstraße sind: Sie müssen verdampfen.

Nachweis der Hawking-Strahlung wäre den Nobelpreis wert

Allerdings dauert dies bei gewöhnlichen Schwarzen Löchern weit länger als eine halbe Ewigkeit, und die sogenannte Hawking-Strahlung ist so schwach, dass sie mit unseren Möglichkeiten kaum zu beobachten sein dürfte. Ein Nachweis, der Hawking sicherlich einen Nobelpreis eingebracht hätte, steht daher noch aus.

Die verdampfenden Schwarzen Löcher führen zu einem Informationsproblem: Wenn die Schwerkraftstrudel Materie verschlucken und anschließend verdampfen, vernichten sie dabei scheinbar Information. Das wäre jedoch gegen die Prinzipien der Quantenphysik, die darauf baut, dass Information stets erhalten bleibt.

"Die Information geht nicht verloren, sie wird nur nicht in brauchbarer Weise zurückerstattet", erläuterte Hawking in seiner Autobiografie "Meine kurze Geschichte" (2013) seine Lösung des Informationsdilemmas.

"Es ist so, als würden Sie eine Enzyklopädie verbrennen: Streng genommen geht die in ihr enthaltene Information nicht verloren, wenn Sie allen Rauch und alle Asche sorgfältig aufheben, aber sie lässt sich sehr schwer lesen."

Stephen Hawking forschte zum Entstehung des Weltalls

Hawking hat sich nicht nur mit Schwarzen Löchern beschäftigt. Einen Großteil seines Schaffens widmete der gelähmte Astrophysiker der Kosmologie - der Lehre von der Evolution des Weltalls.

Hawking erkannte beispielsweise, dass sich die Singularität in einem Schwarzen Loch und im Urknall mathematisch gleichen. Er stellte sich vor, die Zeit mathematisch in umgekehrte Richtung laufen zu lassen. So wie ein großer Stern zu einer Singularität zusammenstürzen kann, kann auf diese Weise das gesamte Universum aus einer Singularität hervorgegangen sein.

Damit lieferte der britische Forscher eine wichtige mathematische Stütze für die Urknalltheorie, die sich im Jahr von Hawkings Doktorarbeit durchzusetzen begann.

"Die Allgemeine Relativitätstheorie sagte demnach voraus, dass das Universum einen Anfang haben müsse", berichtete Hawking in seiner Autobiografie. In der Singularität selbst versagt die Allgemeine Relativitätstheorie jedoch genauso wie alle anderen Naturgesetze.

Später schlug Hawking eine Lösung für dieses Problem vor, indem er eine imaginäre Zeit einführte. Damit wurde es möglich, den Anfang des Universums auf den Südpol einer Kugelfläche zu legen und so die Singularität zu vermeiden.

Die Zeit hat bei diesem Vergleich ihren Anfang am Südpol, aber sonst ist dieser Punkt nicht anders als jeder andere Punkt auf der Erdoberfläche - die Naturgesetze sind dort wie überall gültig. So wie eine Kugelfläche keinen Rand hat, ist demnach auch das Universum in sich geschlossen.

Eine "Antwort auf die Frage, warum wir hier sind"

Es begann nach dieser "Kein-Rand-Hypothese" spontan aus dem Nichts. "Die Kein-Rand-Bedingung ist der Schlüssel zur Schöpfung, zur Antwort auf die Frage, warum wir hier sind", war Hawking überzeugt.

Darüber hinaus hat sich der populäre Forscher, der 30 Jahre lang den Lucasischen Lehrstuhl für Mathematik an der Universität Cambridge innehatte, mit zahlreichen bizarren kosmischen Phänomenen beschäftigt, darunter Außerirdischen und Zeitreisen. "Es müsste Physikern möglich sein, solche Fragen offen zu diskutieren, ohne ausgelacht oder verhöhnt zu werden", betonte Hawking zum Thema Zeitreisen. "Selbst wenn sich herausstellt, dass Zeitreisen unmöglich sind, sollten wir doch herausfinden, warum es sich so verhält."

Diese Einstellung illustriert Hawkings Antrieb, den er einmal so beschrieb: "Mein Ziel ist einfach. Ich möchte das Universum ganz und gar verstehen, ich möchte wissen, warum es so ist, wie es ist, und warum es überhaupt existiert."© dpa

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