Darwin und die Götter der Scheibenwelt

die Vereinigung der Quantenmechanik mit der Relativitätstheorie. Diese Suche nach einer ›Theorie von allem‹ ist notwendig, weil beide Theorien mit außerordentlich großem Erfolg dazu beitragen, verschiedene Aspekte der Natur zu verstehen und vorherzusagen, aber nicht völlig zueinander passen. Eine widerspruchsfreie, vereinigte Theorie ist schwer zu finden, und wir haben noch keine. Doch es gibt einen mathematisch vielversprechenden Ansatz, die Stringtheorie, die als Konzept ansprechend wirkt, obwohl es keine durch Beobachtungen erhaltenen Beweise dafür gibt.
    Die Stringtheorie nimmt an, dass das, was wir üblicherweise für einzelne Punkte der Raumzeit halten, für dimensionslose Punkte ohne eigene interessante Struktur, in Wahrheit sehr, sehr winzige mehrdimensionale Oberflächen von komplizierter Form sind. Das übliche analoge Beispiel ist ein Gartenschlauch. Aus einiger Entfernung betrachtet, sieht er wie eine Linie aus, also ein eindimensionaler Raum, dessen Dimension die Entfernung den Schlauch entlang ist. Bei näherer Betrachtung sieht man jedoch, dass er zwei weitere Dimensionen in rechten Winkeln zu dieser Linie besitzt und dass seine Form in diesen beiden Dimensionen ein Kreisring ist.
    Vielleicht ähnelt unser Universum ein wenig jenem Schlauch. Solange wir nicht ganz genau hinschauen, sehen wir nur drei Raumdimensionen plus eine für die Zeit – die Welt der Relativitätstheorie. Eine erhebliche Menge von Physik ist nur in diesen Dimensionen zu beobachten, sodass Erscheinungen dieser Art eine hübsch vierdimensionale Beschreibung haben – wieder die Relativitätstheorie. Doch andere Dinge könnten sich entlang zusätzlichen, ›verborgenen‹ Dimensionen abspielen, wie es die Dicke des Schlauchs ist. Stellen Sie sich beispielsweise vor, an jedem Punkt der scheinbar vierdimensionalen Raumzeit sei das, was als Punkt erscheint, in Wahrheit ein winziger Kreis, der im rechten Winkel von der Raumzeit selbst absteht. Dieser Kreis könnte schwingen. Dann würde er der Quantendarstellung eines Teilchens ähneln. Teilchen haben verschiedene ›Quantenzahlen‹ wie etwa den Spin. Diese Zahlen kommen als ganze Vielfache eines Grundwerts vor. Dasselbe gilt für die Schwingungen eines Kreises: In ihn passen entweder eine Wellenlänge oder zwei oder drei … aber nicht etwa zweieinviertel.
    Deshalb heißt es ›Stringtheorie‹.* [* Englisch ›string‹ – Schnur, Faden, Saite. Weiter hat das mit Damenunterwäsche wirklich nichts zu tun. – Anm. d. Übers.] Jeder Punkt in der Raumzeit wird durch eine winzige Schlaufe ersetzt, die wie eine Saite schwingt.
    Um etwas zu rekonstruieren, das mit der Quantentheorie übereinstimmt, können wir jedoch nicht wirklich eine kreisförmige Saite verwenden. Es gibt zu viele verschiedene Quantenzahlen, und es sind eine Menge weiterer Probleme zu überwinden. Der Vorschlag lautet, dass wir anstelle eines Kreises eine kompliziertere, höherdimensionale Figur verwenden müssen, die als ›Brane‹* [* Abgeleitet von einem Wortspiel: m -brane für ›membrane‹. Was dann Witze wie ›no-branes‹ und › p -branes‹ erlaubt. Nun ja.] bekannt ist. Stellen Sie sich das als eine Oberfläche vor, nur mehr davon. Es gibt viele unterschiedliche topologische Typen von Oberflächen: eine Kugel, ein Torus (wie ein Doughnut), zwei miteinander verbundene Tori, drei … und mit mehr als zwei Dimensionen gibt es noch mehr exotische Möglichkeiten.
    Die Teilchen entsprechen winzigen geschlossen Saiten, die um die Brane laufen. Es gibt eine Menge verschiedener Möglichkeiten, eine Saite um einen Doughnut laufen zu lassen – einmal durch die Öffnung, zweimal, dreimal … Die physikalischen Gesetze hängen von der Form der Brane und von den Wegen ab, denen diese Schlaufen folgen.
    Die gegenwärtig bevorzugte Brane hat sechs Dimensionen, was insgesamt zehn ergibt. Man nimmt an, dass die zusätzlichen Dimensionen sehr eng aufgewickelt sind, kleiner als die Plancklänge, welche der Größe entspricht, bei der das Universum körnig wird.
    Es ist praktisch unmöglich, etwas derart Kleines zu beobachten, weil die Körnigkeit alles verwischt und die Einzelheiten nicht zu sehen sind. Es besteht also keine Aussicht, irgendeine zusätzliche Dimension direkt zu beobachten. Es gibt jedoch mehrere Möglichkeiten, ihr Vorhandensein indirekt zu schlussfolgern. So kann die unlängst entdeckte Beschleunigung der Expansionsrate des Universums auf diese Weise erklärt werden. Natürlich kann diese