über Raum und Zeit

Materie (Masse) und Energie sind die Grundbestandteile unserer vielfältigen Welt. Und wir verinnerlichen gerade erst, dass Materie und Masse zum großen Teil aus Wechselwirkungsenergie zwischen viel leichteren Teilchen (Quarks) besteht.  Einstein hat mit seiner berühmten Formel E = mc² die enge Verknüpfung von Energie und Masse formuliert. Unser Bild von der Welt ist primär eine Beschreibung der Materie- und Energieverteilung und ihrer Veränderung. Schon lange werden dazu die abstrakten Begriffe Raum (im Sinn von 3 orthogonalen Längen) und Zeit gebraucht, gewissermaßen als gedachte Bühne, auf der sich das Geschehen unserer Welt abspielt. Eine Welt ohne Veränderung von Materie oder Energie wäre zeitlos. Für uns Menschen sind Raum und Zeit nahe liegend entsprechend der Funktion des Gehirns: alle Sinneseindrücke werden zeitlich relativ zueinander geordnet gespeichert und Korrelationen zwischen ihnen werden "automatisch" gesucht und in eine räumlich-zeitliche Ordnung gebracht.

Die kulturgeschichtlich alten Begriffe Raum und Zeit werden insofern nicht als abstrakt empfunden. Heute tauchen Längen und Zeiten zumindest indirekt fast in jeder physikalischen Gleichung auf, sie haben in unserem Denken eigenständige "Realität" erlangt. Man muss sich dennoch bewusst bleiben, ohne Materie oder Energie ist der Raum und ohne Veränderung ist die Zeit bedeutungslos. Erst die Relativitätstheorie hat mit aller Deutlichkeit ihren abstrakten Charakter - als rechnerische Hilfsgrößen - bewusst gemacht. Längen-Maßstäbe oder Zeiteinheiten verändern sich danach mit der Geschwindigkeit oder unter der Wirkung der Gravitation. Es gibt keinen "Koordinatenursprung" des Raums im Universum und es gibt keine einheitliche Zeit für jeden. Raum und Zeit ist nicht, was sie uns zu sein scheinen. Sie sind keine absoluten Größen, abhängiger von der Perspektive des Beobachters als unserem Gehirn recht sein kann. Ereignisse an verschiedenen Orten können nicht gleichzeitig geschehen. Denkbar wäre das nur für ausgewählte Beobachtungsorte, für andere Beobachtungsorte ergeben sich unterschiedliche Zeitpunkte. Für einen Beobachter geht jede Uhr langsamer, je schneller sie sich relativ zu ihm bewegt oder je stärker sie einer Massenanziehung ausgesetzt wird. Das hat in unserem Leben keine spürbaren Auswirkungen. Niemand altert wegen der Höhenlage in Denver schneller als in Hamburg. Wir alle leben in dieser Hinsicht unter fast identischen Bedingungen. Aber schon bei der Satellitennavigation, bei der es auf extrem genaue Zeitmessungen ankommt, müssen Gang-Abweichungen der Atomuhren der jeweils 3 beteiligten Satelliten relativ zur Erdoberfläche berücksichtigt werden. Jede Uhr in der Umlaufbahn würde "vor gehen" weil dort die Schwerkraft kleiner ist und (in viel geringerem Maße) würde sie "nach gehen" wegen der höheren Geschwindigkeit des Satelliten.

Es gibt theoretische Ansätze, dem Raum eine physikalische Rolle als eigenständiges Objekt und nicht nur als mathematisches Koordinatensystem zuzuweisen. Die Theorie der Schleifenquantengravitation (LQG, Loop-Quantengravitation) beschreibt den Raum als Objekt, das im Bereich der Planck-Skala quantisiert ist (Spin-Schaum): die Planck-Länge begründet ein Elementarvolumen. Rechnungen im Rahmen dieser Theorie ergaben als spekulatives Ergebnis - komprimiert man die Welt auf weniger als 15 Elementarvolumina (entsprechend der Planck-Länge), ergibt sich keine extrem große Zunahme der Energiedichte, sondern schließlich eine Abnahme - und ein zyklisches Universum wird möglich. Eine gespiegelte Welt könnte so bereits vor dem Urknall existiert haben sozusagen in einem endlosen Prozess. Informationen über sie werden den gewalttätigen "Wendepunkt" des "Urknalls" nicht überdauert haben, denn in der Quantenwelt verlieren sich kausale Beziehungen. Diese Theorie sagt geringe Unterschiede der Ausbreitungsgeschwindigkeit elektromagnetischer Wellen voraus - um so stärker je mehr die Wellenlänge sich der Planck-Länge nähert. Die ist allerdings weit kleiner als im Experiment herzustellende Wellenlängen. Vielleicht gelingt es, geringe Laufzeitunterschiede in Gamma-Bursts sehr weit entfernter Hypernovae mit dem Satelliten GLAST nachzuweisen. Das könnte dieser Theorie gegenüber String-Theorien Vorteile verschaffen.

Im Universum existiert das für uns Unerwartete, mit unserer Erfahrung nicht vorstellbare Energien und Geschwindigkeiten, Massen und Zeitabläufe. In Regionen mit extrem hoher Massendichte geschieht von uns noch nicht Verstandenes. Schwarze Löcher krümmen und schließen die Raumzeit um sich vollständig ab. Sie gehören nicht zu "unserer Zeit und unserem Raum". Gerade mit all unserer gewachsenen Erkenntnis entziehen sich Raum und Zeit noch immer einem vollen Verständnis. Und damit verknüpft ist auch das Verständnis der Gravitation. Die unterscheidet sich von allen anderen bekannten Kräften (und zugeordneten Feldern), die wir besser verstehen. Offenbar gibt es auch tief liegende Zusammenhänge zwischen der Kausalität, der Asymmetrie der Zeit - nur ein Vorzeichen ist erlaubt - sowie Raum und Zeit bei Bedingungen, die den Singularitäten in der Relativitätstheorie und dem Rand unserer Welt entsprechen. Die Theorie versagt am Anfang der Zeit und bei Schwarzen Löchern wie auch hinter dem fernen Ereignishorizont des Universums.

Unser Standardmodell geht vom Urknall als Anfang von allem aus und es wird in der Rückschau bis zu einem Alter der Welt von einigen Minuten durch verschiedenartige Beobachtung gestützt. Nach dieser Vorstellung hat sich das Universum aus einem ursprünglich kleinen Raum seitdem ständig - in einem komplexen Ablauf und mit keiner erfahrbaren Vergleichsmöglichkeit extrem schnell -  ausgedehnt. Ein Vorgang ist uns verständlich, wenn er unserem menschlichen Vorstellungsvermögen entsprechend anschaulich gemacht werden kann. Das Universum bietet uns einen solchen Gefallen nicht an. Dem Modell entsprechend sollen sein Alter und sein Raum endlich sein. Die Kosmologen vermuten, es sei "flach" ohne großräumige Krümmung. Es gilt dann die euklidische Geometrie: im "flachen" Universum ist die Winkelsumme in Dreiecken genau 180°, wie Winkelmessungen in der Umgebung des Sonnensystems auch bestätigen. Der 3-dimensionale Weltraum ist also geradlinig aufgespannt und nur in der Nähe großer Massen gekrümmt. Die Wirkung gravitativer (und auch elektromagnetischer) Kräfte nimmt mit der 2. Potenz des Abstandes ab. Das kann als ein weiterer Hinweis angesehen werden, dass der Raum exakt 3 Dimensionen hat, eben genau so wie wir ihn erleben. Als Schlussfolgerung aus der Feinstruktur der Mikrowellenhintergrundstrahlung nehmen die meisten Kosmologen heute an, dass die gesamte Masse im Universum dem Grenzfall einer kritischen Dichte entspricht. Bei dieser könnten die wirkenden Gravitationskräfte die Expansion in einem endlos andauernden Vorgang gerade zum Stillstand bringen. Hinter einem solchen sehr genau abgestimmten Sachverhalt würde sich ein tief liegendes Prinzip der Architektur des Universums verbergen, etwa das einer Gesamtenergie NULL in einem abgeschlossenen System. Neue Satelliten sollen mit noch genaueren Messungen der Mikrowellen-Hintergrundstrahlung Indizien für die inflationäre Ausdehnung in der Frühphase liefern. Nehmen wir einmal an, solche Messungen würden die Inflationstheorie bestätigen. Dann könnte das Universum heute eine riesige Ausdehnung haben, denn sie nimmt ja eine Ausdehnung des Raums mindestens zeitweilig sehr viel schneller als mit Lichtgeschwindigkeit an. Entsprechend dem Standardmodell  ist der Weltraum dennoch endlich. Unser Ereignishorizont erlaubt uns unter diesen Voraussetzungen nur einen Bruchteil davon zu überblicken. Und deshalb können wir keinen Rand sehen, obgleich es einen weit entfernten, eben von uns nicht einsehbaren "Rand" geben muss, der sich (vielleicht mit Überlichtgeschwindigkeit) weiter von uns entfernt. Unbefriedigend bleibt trotz aller sonst stimmigen Beobachtungen die Randbedingung über unseren speziellen Beobachtungsort: Unsere Galaxis muss sich weit abseits vom Rand befinden. Denn im dreidimensionalen Weltraum sind keinesfalls alle Beobachtungsorte gleichberechtigt, nur von einem Mittelpunkt aus betrachtet wäre die Welt symmetrisch. Jeder Ort näher am Rand hätte eine andere Umgebung. Doch von unserem Standort aus ist bisher kein Rand, keine Kante, keine Gestalt und auch kein Zentrum entdeckt worden, großräumig sieht die Welt in allen Richtungen gleichartig aus ("kosmologisches Prinzip": das Universum ist isotrop und homogen). Unsere Kenntnis darüber ist aber beschränkt wegen unserer durch den Ereignishorizont begrenzten Sichtweite und unserer Innenperspektive. Wenigstens verraten uns die in verschiedenen Richtungen gleichartig beobachteten Protogalaxien mit ihrem Alter von nur 1 bis 2 Milliarden Jahren nach dem Urknall: Das Universum muss sich mindestens zeitweilig schneller als mit Lichtgeschwindigkeit ausgedehnt haben. Andernfalls dürften in einzelnen Beobachtungsrichtungen keine Galaxien so kurz nach dem Urknall zu finden sein, Unterschiede in Galaxiendichte und dem Alter der Galaxien sollten auffallen, ein Rand müsste sich verraten.

Wir dürfen uns allerdings nicht für den Mittelpunkt der Welt halten! Wollte man die Welt in einer Außenperspektive betrachten, wäre dazu eine zusätzliche Raumdimension sinnvoll und zwar anders als die im Mikrokosmos eingerollten Dimensionen der Stringtheorie eine auch großräumig wirksame. Damit könnte eine "Gestalt" oder die Form, die Architektur des Universums aus einer Außenperspektive heraus dargestellt werden. Eine solche Vorstellung ist im positivistischen Sinn fragwürdig, weil unsere Innenperspektive im 3-dimensionalen Raum am Ereignishorizont endet, eine Überprüfung in jeder Außenperspektive unmöglich ist. Dennoch sind Spekulationen erlaubt mit dem Ziel, in einer 4. oder höheren Raumdimension eine Krümmung anzunehmen. Das gilt besonders, wenn es zur Erklärung der beschleunigten kosmologischen Expansion helfen könnte (phänomenologisch mit dem Begriff Dunkle Energie belegt). Man darf spekulieren: Vielleicht gibt es einen Rand nur in einer 4. oder höheren Raumdimension oder die exakte Winkelsumme 180° im Dreieck wird uns nur vorgetäuscht, weil die Basis - etwa die Erdbahn - für unsere Messungen zu klein ist im inzwischen ausgedehnten Weltraum (>50 Milliarden Lichtjahre). Und die 2. Potenz im Gravitationsgesetz können wir für Entfernungen in unserer kosmischen Umgebung gut bestätigen, nicht dagegen für Milliarden Lichtjahre. Bei endlichem Volumen könnte der 3-dimensionale Raum in einer 4-dimensionalen Welt endlos sein - analog einem Flugzeug, welches im Gedankenexperiment endlos um unseren endlichen Planeten kreisen kann.

Solche spekulativen Überlegungen sind wenig anschaulich, sammeln wir deshalb noch einmal Fakten: Die Evolution hat uns ein Gehirn geschenkt fähig, in uns die 3-dimensionale Welt abzubilden, sie sich vorzustellen. Könnten wir in einer Außenperspektive das Universum in einer vierten Dimension betrachten gäbe es hinter einer "Grenze" der Materie- und Energieverbreitung keinen Raum wie wir ihn kennen. Wir nehmen ja an, "vor" dem Urknall gab es weder Raum noch Zeit. Mit den Deep Field-Beobachtungen gelangen in ausgesuchten Richtungen Blicke ins Weltall - extrem weit und zugleich extrem zurück in die Vergangenheit bis nahe an den Anfang von allem. Licht jedoch altert nicht. Von unserem Standpunkt aus ist es von den entfernten Quasaren und Protogalaxien in der uns kaum vorstellbar erscheinenden Zeit von 13 Milliarden Jahren zu uns unterwegs. Eines dieser Lichtquanten würde es selbst ganz anders beurteilen: für jedes dieser Photonen mit Lichtgeschwindigkeit ist seitdem überhaupt keine Zeit vergangen! Bisher ist kein Anhaltspunkt gefunden worden, dass die Welt in verschiedenen Richtungen unterschiedlich aussieht. Wäre man in einer dieser Richtungen nahe an einem "Rand" des Universums, sollte dort Abweichendes auffallen. Wir schlussfolgern, entweder ist die Welt sehr viel größer als unser gegenwärtiger Ereignishorizont zu sehen erlaubt oder sie ist in einer höheren Dimension gekrümmt, in dieser Dimension begrenzt und in 3 Raumdimensionen nicht begrenzt aber nicht unendlich. In dem Fall benötigt sie keinen in 3 Dimensionen erkennbaren Rand. Könnte man in einer solchen Welt in verschiedenen Beobachtungsrichtungen das Spiegelbild einer Himmelsregion mit ihren Protogalaxien oder gleiche Fluktuationen des Mikrowellenhintergrunds entdecken, wäre das ein Hinweis für eine Krümmung in sehr großem Maßstab oder einer höheren Dimension. Das andere Szenario einer Welt mit einem Rand weit hinter unserem Ereignishorizont erscheint uns anschaulicher. Wir nehmen ja an, der Raum habe sich mit Überlichtgeschwindigkeit inflationär ausgedehnt. Dann existiert hinter unserem Ereignishorizont  im umgebenden Raum ein sehr großer Teil der Welt. Zu gern möchte man natürlich hinter diese Grenze blicken können. Dazu müsste man eine Zeitreise mit einer Reisegeschwindigkeit höher als die Lichtgeschwindigkeit oder in eine Zeit vor dem Urknall unternehmen. Offenbar gelingt so etwas nicht.

Die Ausdehnung des Universums zu veranschaulichen greifen wir gern auf zweidimensionale Analoga zurück, etwa der in nur zwei Dimensionen betrachteten dann "flachen" Oberfläche eines Torus oder eines Luftballons: Eine zweidimensionale Welt befinde sich auf der Oberfläche des sich aufblasenden Ballons, alle Distanzen in ihr vergrößern sich. Diese Welt hat keinen Rand und niemand in ihr ist im Mittelpunkt. Eine Krümmung können wir nur in einer dritten Dimension entdecken und dies mit anwachsender Ausdehnung um so weniger. Also noch einmal: Analog könnte sich unser dreidimensionaler euklidischer Raum in einer vierten Dimension krümmen, die für die Gravitation bedeutungslos wäre, wahrscheinlich aber nicht für die Dunkle Energie. Der 3-dimensionale Raum hätte keine Kante und kein Zentrum, zwar ist er endlos, hätte jedoch in unserer Zeit ein endliches Volumen. Aus dieser Vorstellung folgt zwanglos, was wir in weit entfernten Regionen beobachten: In welche Richtung des Himmels wir auch schauen, das Universum sieht in großen Maßstäben überall gleich aus. Und wie verhält es sich mit dem Gravitationsgesetz? Nur im 3-dimensionalen Raum nimmt die Massenanziehung mit dem Quadrat des Abstandes ab. Es muss in unserer kosmischen Umgebung exakt gelten, sonst wären die Bahnen der Planeten nicht über einige Milliarden Jahre - von gegenseitigen Störungen abgesehen - stabil geblieben. Großräumig an den "Grenzen" des Universums muss das nicht so sein: dort ist nichts stabil, die Welt expandiert. Wir können (noch) nicht entscheiden, ob eine zusätzliche Kraft im 3-dimensionalen Raum wirkt oder ob großräumig wenigstens eine weitere in 3 Raumrichtungen nicht sichtbare Dimension - ohne beobachtbare Wirkung in kürzeren Distanzen - nützlich für die Beschreibung der Architektur der Welt ist.

Doch die Situation ist komplexer: Weit entfernte Supernova vom Typ Ia leuchten weniger hell als auf Basis ihrer Rotverschiebung errechnet werden kann, ihre Entfernung ist größer. Das Universum dehnt sich in großen Skalen heute beschleunigt aus, Distanzen dehnen sich nicht gleichförmig wie man im anschaulichen Modell des sich aufblasenden Ballons zunächst annehmen könnte. Vielleicht bewirkt die Dunkle Energie - als bestimmende Größe in der gesamten Energiesumme - über große  Entfernungen eine antigravitative Wirkung und bestimmt die künftige Gestalt des Universums. Das mit virtuellen Teilchen erfüllte Vakuum, die Vakuumenergie des leeren Raums sind noch rätselhaft. Und was ist hinter einem Rand des Universums, kein Raum, kein solches "Vakuum"? Oder kann die Wirkung der Dunklen Energie nur in einer 4. Raumdimension verstanden werden? In unserer Welt warten noch viele Mysterien auf Erklärungen, denn wir wollen nicht auf Wunder angewiesen sein.

Benutzen wir dennoch den Luftballon, uns den Zusammenhang zwischen Raum, Zeit und Lichtgeschwindigkeit etwas vertrauter zu machen: Ein Lichtblitz verlässt eine weit entfernte Proto-Galaxie und soll uns nach 14 Milliarden Jahren erreichen. Den Lichtblitz stellen wir uns als Wellenpaket vor, das auf der Oberfläche des Ballons zu uns reist. In einem statischen Universum würde unsere Erfahrung - gewonnen bei kürzeren Entfernungen und Zeiträumen - uns nicht im Stich lassen. Aber das dynamische Universum expandiert, der Ballon bläst sich während der Reise der Photonen auf. Die Wellen des Pakets werden gedehnt, so wie Entfernungen sich ständig vergrößern. Wir beobachten die Rotverschiebung, die sich nicht schlagartig ergibt sondern ständig während der Reise akkumuliert wird. An jedem Ort auf seinem Weg bewegt es sich dennoch genau mit Lichtgeschwindigkeit - wir wissen es nun aus vielen Messungen und müssen das akzeptieren. Sein effektiver Weg nach 14 Milliarden Jahren ist größer als 14 Milliarden Lichtjahre im statischen Fall ohne Aufblasen des Ballons. Wie schnell der Ballon aufgeblasen wird, hängt vom Modell des Universums ab (beispielsweise offen oder flach). Im Fall eines flachen Universums etwas korrigiert um eine sich gegenwärtig anscheinend noch beschleunigende Ausdehnung wäre die Galaxie, die es einst entsandt hat, nun vielleicht 50 Milliarden Lichtjahre entfernt. Jede weit reichende Wirkung wie Gravitation oder ein elektromagnetisches Signal vermag sich auf der Ballonoberfläche höchstens oder eben genau mit Lichtgeschwindigkeit auszubreiten, dagegen darf der Ballon wenigstens zeitweise viel schneller aufgeblasen werden!

Eine wesentliche Eigenschaft hat die Zeit für uns, für alle Objekte, die sich nicht auf mikroskopischer oder gar atomarer Größenskala befinden: sie schreitet in nur einer Richtung fort. Zwar ist in vielen (vereinfachenden) physikalischen Gleichungen die Zeit so enthalten, dass man ihr Vorzeichen umkehren, den Vorgang "rückwärts" ablaufen lassen könnte. Unsere Welt ist jedoch anders: In ihr regiert ein sehr starkes Prinzip der Irreversibilität. In einem abgeschlossenen System kann man sich einen Zustand mit völligem Ausgleich und Gleichgewicht der Energie vorstellen, so dass es keine makroskopische Veränderung mehr gibt. Das System hätte seine maximale Entropie erreicht: Keine Veränderung wäre messbar, die Zeit bliebe stehen. Solange das Universum seine Größe ändert, sich noch ausdehnt, leben wir auf unserer kleinen Erde in keinem "abgeschlossenen" System. Seit dem Urknall hat die Zeit eine Richtung, nur ein Vorzeichen, für uns biologische Wesen eine unerbittliche Tatsache. Wollte man (hypothetisch) eine Zeitreise zurück in eine vergangene Zeit unternehmen, müsste dazu der gesamte Teil des Universums zurück verwandelt werden, der auf unseren und von unserem Ort zur damaligen Zeit irgendeinen Einfluss ausüben konnte. Nur so könnte die damalige Umgebung wieder perfekt hergestellt werden. Eine unlösbare Aufgabe.

Abweichend zum offensichtlich zu einfachen Modell eines "flachen" Universums müssen wir nach neuen Beobachtungen außer der Massenanziehung mindestens eine schwache Kraft mit extrem großer Reichweite (Dunkle Energie) oder eine vielgestaltigere komplexere Gravitation berücksichtigen. Heute versuchen wir die Welt der Elementarteilchen in 11 Dimensionen zu begreifen, wovon 7 nur in kleinsten Raumbereichen wirken sollen. Gravitative Kraftwirkungen beschreiben wir im uns umgebenden Raum mit 3 Dimensionen mittels der Allgemeinen Relativitätstheorie und als gute Näherung auch mit dem Newtonschen Gravitationsgesetz. Das kann für Abstände von (nicht zu großen) Massen von 0,1mm bis zu einem Lichtjahr durch Beobachtungen und Messungen sehr gut bestätigt werden und zwar genau in einen 3-dimensionalen Raum: In ihm fühlen sich Planeten gut aufgehoben, ihre Bahnen bleiben stabil. Und wenn wir die Existenz der Dunklen Materie als gegeben akzeptieren, funktioniert das auch bis zur gewaltigen Größe eines Galaxienhaufens. Das schließt jedoch nicht aus, dass in noch viel größeren Maßstäben eine zusätzliche (gegenwärtig) abstoßende Kraft wirksam wird, die in kleineren Dimensionen zu vernachlässig ist. Zu ihrer Beschreibung sind vielleicht 4 Raumdimensionen nützlich, die für uns nicht erfahrbar sind. Damit könnte die unangenehme Randbedingung entfallen, die bei 3 Raumdimensionen und einem Rand der Welt zu erwarten ist: Uns als "Beobachter" wird ein ausgewählter Standort im Zentrum oder mindestens sehr weit entfernt vom Rand zugewiesen.

Wie sieht die ferne Zukunft der Welt im spekulativen Gedankenexperiment aus? Das Universum scheint sich gegenwärtig (vielleicht schon seit 8 Milliarden Jahren wieder) beschleunigt auszudehnen. Wie lange schon und vor allem wie lange noch? Wir wissen das noch nicht genau genug und spekulieren über die Ursache der Dunklen Energie. Deshalb können wir die ferne Zukunft der Welt nicht vorhersagen. Die Dunkle Energie als wichtigste Hinterlassenschaft des Urknalls ist mit dem Raum verknüpft und hat die merkwürdige Eigenschaft, dass sie mit der Expansion des Universums dominieren könnte. In einer fernen Zukunft wäre der Raum um unseren Galaxienhaufen "leer". Alle für uns spürbaren gravitativen Wechselwirkungen würden sich schließlich allein auf unseren Galaxienhaufen beschränken.

Falls diese Expansion endlos anhält (Big Whimper), gibt es theoretisch kein Ende der Zeit. Am Anfang der Zeit hatte sich ein kleiner Teil der Dunklen Energie in Dunkle Materie, in elektromagnetische Strahlung und in unsere baryonische Materie verwandelt. Die wiederum wandelt sich in den "Fusionsreaktoren" der Sterne nun teilweise in Neutrinos und in (Photonen-)Strahlung um. Der Wasserstoff und andere "Brennstoffe" werden in vielen Milliarden Jahren rar, das Universum dehnt sich zwischen den Galaxien weiter aus, wird kälter und finster. Neue Galaxien können nicht mehr entstehen. Bestehende Galaxien, einschließlich darin existierender Planetensysteme dehnen sich nicht aus, in ihnen dominiert die Gravitation. In einer fernen Zukunft wird die restliche baryonische Materie vor allem in kalten Zwergsternen, Neutronensternen und schließlich in Schwarzen Löchern verschwunden sein. Anscheinend haben aber auch die keine endlose Lebensdauer. An ihrem Ereignishorizont bilden sich Teilchenpaare und gelegentlich kann sich ein Teilchen (am leichtesten mit der Wellenlänge des Schwarzschildradius) befreien: Je kleiner ein Schwarzes Loch ist, würde es - in einem sehr kalten Universum - auf diese Weise immer mehr Energie abstrahlen und "verdampfen". Ein solcher Prozess dauert eine nicht vorstellbar lange Zeit. Das Universum würde sich immer weiter ausdehnen und besteht in 10¹⁰⁰ Jahren vielleicht nur noch aus stabilen Elementarteilchen (etwa Neutrinos), energiearmen Photonen und Dunkler Energie. Alle Unterschiede werden sich langsam ausgleichen bis ein Zustand maximaler Unordnung nahe dem absoluten Nullpunkt sich herausgebildet hat: Nahezu nichts kann sich mehr ändern, unser Begriff von Zeit verliert seine Bedeutung, ohne Veränderung ist keine Zeit mehr messbar, die Zeit fließt nicht mehr. "Unser" Universum - wie wir es jetzt erleben, in dem nichts so gewiss ist wie die Veränderung - existiert in 10¹⁰⁰⁰ Jahren nicht mehr. Falls das Universum sich tatsächlich als "flach" herausstellt und sich endlos ausdehnt, endet die Zeit zwar theoretisch nie. Freilich - mit unserer Erfahrung von Zeit - hätte sie dann nichts mehr gemein. Die Quantentheorie sagt uns, dass es keinen Zustand eines (Teilchen-)Systems mit der Energie exakt NULL und in völliger Ruhe gibt, auch im Grundzustand liegt eine kleine Nullpunktsenergie vor.

Hinzuweisen ist schließlich noch auf Spekulationen, die Dunkle Energie könnte sich im Zeitablauf exponentiell vergrößern. Im diesem Szenario des "Big Rip" würde sie nicht nur den Raum zwischen den Galaxienhaufen dehnen, schließlich alle Gravitationskräfte und am Ende auch die Bindungskräfte in festen Körpern und sogar die Kernkraft übertreffen. Das bedeutet, alles würde auseinander fliegen - einschließlich der Neutronensterne und der Schwarzen Löcher - und die Welt bestünde schließlich in 10¹¹ Jahren nur noch aus einzelnen Elementarteilchen ohne jede gegenseitige Wechselwirkungsmöglichkeit. Eine solche Entwicklung erscheint wenig wahrscheinlich beleuchtet aber unseren Erkenntnisstand: eine Extrapolation auf die sehr ferne Zukunft der Welt ist auf der Basis vorhandener Messwerte nicht vertrauenswürdig möglich. Immerhin ist sicher: Das Universum bietet uns Menschen wenigstens prinzipiell einen Lebensraum, so lange -  jenseits aller Vorstellungsmöglichkeiten. Die Menschheit wird aus anderen Gründen längst vergessen sein, wenn die Zeit irgendwann endet.

Jedes Modell grenzt Fragestellungen aus, die in ihm nicht enthalten sind, und verbietet Fragen, die seinem Ansatz widersprechen. Unsere Phantasie kann zwar solche Fragen stellen, doch schon bei ihrer Formulierung ist klar, dass sie keine Antwort finden können. Sinnlos ist demnach zu fragen "welcher Raum ist jenseits unseres Kosmos" oder "was war vor dem Urknall?". Diese Fragen verletzen die Kausalität, unsere Methode zu Denken versagt: Alles was vor dem Anfang geschehen sein könnte ist uns unzugänglich, unterliegt einer strengen Zensur, können wir als erklärende Ursache nicht heranziehen. Das gleiche gilt für jede Information außerhalb unseres Universums. Die ist gleichermaßen völlig unzugänglich für uns; die fernsten uns zugänglichen Informationen liegen zugleich in der Vergangenheit am Anfang unserer Welt, unterliegen der Unbestimmtheit der Quantentheorie, kennen keine kausalen Ursache-Wirkungs-Zusammenhänge. Alles was später geschah hat eine aufklärbare Ursache. Diese strenge Zensur begrenzt unsere Erkenntnismöglichkeiten. Die Zeit hat einen Anfang mit dem Urknall. Jede Information darüber, was vorher geschehen sein könnte, ist weggewischt, uns unzugänglich, gehört nicht zu unserer Welt. Wir müssen uns mit unserer Innenperspektive abfinden.

Solange Menschen leben, kann unsere Kenntnis von physikalischen Realitäten erweitert werden. Und "verbotene" Fragen können in einem künftigen umfassenderen Modell wieder Sinn machen: Sag niemals nie... Ein zyklisches Modell vom Universum entspricht mehr unserem Gefühl als Mensch, wir leben ja innerhalb lauter Begrenzungen und auch neuem Entstehen. Vielleicht leben wir in einem Multiversum ohne Zugang zu parallel existierenden Universen. Wirkt die Gravitation - etwa mittels einer zusätzlichen Dimension - über den Ereignishorizont unseres Universums hinaus? Wir befinden uns damit im Bereich der Spekulation und außerhalb des Beobachtbaren oder experimentell Zugänglichen, außerhalb unserer Kausalität. Die Frage nach dem "davor" - vor dem Urknall - oder nach dem übergeordneten Zusammenhang - sozusagen das Universum betrachtet aus der Außenperspektive - bleibt von einer Antwort immer so weit entfernt wie sich der einzelne Mensch an seine eigene Entstehung erinnern kann. Phantasie und Spekulation führen schnell aufs Glatteis, Überprüfungsmöglichkeiten fehlen. Unsere kausale Erfahrungswelt mit Ursache und Wirkung macht es uns schwer, einen Anfang der Welt, einen Anfang der Zeit ohne Ursache zu akzeptieren.

Auch wenn es uns nicht gefällt - denn in unserer Welt, innerhalb unserer Raumzeit gibt es immer Ursache und Wirkung - einem Anfang ohne Zeit davor kann keine Ursache zugeordnet werden.

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