Quantenkosmologie

Quantenkosmologie ist ein Teilgebiet der theoretischen Physik, das die Anwendung der Quantenmechanik auf das Universum als Ganzes untersucht. Ihr Anliegen besteht darin, den Ursprung, die früheste Entwicklung und die großen Strukturen des Kosmos aus Prinzipien der Quantenmechanik abzuleiten, insbesondere die Rolle der Gravitation im Quantenzustand des Universums.

Formale Ansätze verwenden oft die Idee einer Wellenfunktion des Universums. Die Wheeler-DeWitt-Gleichung wird dabei als zentrale Gleichung herangezogen; das Zeitproblem ergibt sich, weil die Gleichung zeitunabhängig ist. Mini-Superspace-Modelle vereinfachen das Problem durch Symmetrieeinschränkungen.

Wichtige Konzepte sind die Hartle-Hawking-No-Boundary-Bedingung und das Tunneling-Ansatz von Vilenkin, die Randbedingungen für die Universums-Wellenfunktion festlegen. Die Loop-Quantenkosmologie (LQC) versucht, Singularitäten zu vermeiden und einen potenziellen Big Bounce zu liefern. Weitere Ansätze stammen aus der Quanten-Gravitation, insbesondere aus der Stringtheorie, und untersuchen verschiedene kosmologische Szenarien im Rahmen quantengravitiver Modelle.

Beurteilung und Perspektiven: Die Quantenkosmologie liefert keine endgültigen Vorhersagen, sondern formale Rahmen, um Frühphasen des Universums theoretisch zu beschreiben. Beobachtbare Implikationen könnten aus Quantenfluktuationen in der kosmischen Hintergrundstrahlung oder Gravitationswellen hervorgehen, doch klare empirische Bestätigungen bleiben schwer. Die Forschung ist theoretisch grundlegend und eng verknüpft mit Ansätzen der Quantengravitation.