Die verborgene Wirklichkeit

hinauszuschieben, Antworten auf einige der tiefgründigsten Fragen zu suchen, die in den letzten Jahrtausenden der menschlichen Geistesgeschichte erwogen wurden, ist ein Respekt einflößendes Projekt, das wir nicht über Nacht vollenden werden. Und auch nicht in wenigen Jahrzehnten.

    Ziel
Ist das Ziel notwendig?
Stand der Dinge
Vereinigung von Gravitation und Quantenmechanik
JA.
AUSGEZEICHNET.
Das Hauptziel besteht in der Verschmelzung von Allgemeiner Relativitätstheorie und Quantenmechanik.
Eine Fülle von Berechnungen und Erkenntnissen belegen die Erfolge der Stringtheorie bei der Verschmelzung von Allgemeiner Relativitätstheorie und Quantenmechanik. 18
Vereinigung aller Kräfte
NEIN.
AUSGEZEICHNET.
Die Vereinigung von Gravitation und Quantenmechanik erfordert keine weitere Vereinigung mit den anderen Naturkräften.
Eine völlig vereinheitlichte Theorie ist zwar nicht notwendig, sie ist aber seit Langem ein Ziel der physikalischen Forschung. Die Stringtheorie erreicht dieses Ziel, indem sie alle Kräfte auf die gleiche Weise beschreibt: Die zugehörigen Quanten sind sämtlich Strings, die bestimmte Schwingungsmuster ausführen.
Einbeziehung wichtiger Erkenntnisse aus früheren Forschungsarbeiten
NEIN.
AUSGEZEICHNET.
Im Prinzip muss eine erfolgreiche Theorie keine große Ähnlichkeit mit erfolgreichen Theorien aus der Vergangenheit haben.
Fortschritt verläuft zwar nicht zwangsläufig stufenweise, die Geschichte zeigt aber, dass dies in der Regel der Fall ist; erfolgreiche neue Theorien enthalten typischerweise ältere erfolgreiche Konzepte als Grenzfälle. Die Stringtheorie beinhaltet die entscheidenden Erkenntnisse aus älteren, erfolgreichen physikalischen Systemen.
Erklärung der Teilcheneigenschaften
NEIN.
UNGEWISS; KEINE VORHERSAGEN.
Dies ist ein edles Ziel, und wenn man es erreichen würde, wäre dies ein grundlegender Beitrag zum Verständnis unserer Welt – aber für eine erfolgreiche Theorie der Quantengravitation ist es nicht notwendig.
Die Stringtheorie geht über die Quantenfeldtheorie hinaus und bietet einen Rahmen zur Erklärung der Teilcheneigenschaften. Derzeit ist dieses Potenzial aber nicht ausgeschöpft; die vielen möglichen Formen der zusätzlichen Dimensionen entsprechen vielen möglichen Kombinationen von Teilcheneigenschaften. Derzeit gibt es keine vernünftigen Kriterien, um unter den vielen Formen eine als notwendig auszuzeichnen.
Experimentelle Bestätigung
JA.
UNGEWISS; KEINE VORHERSAGEN.
Nur auf diesem Weg kann man feststellen, ob eine Theorie eine zutreffende Beschreibung der Natur darstellt.
Dies ist das wichtigste Kriterium; bisher konnte die Stringtheorie noch nicht experimentell überprüft werden. Optimisten hoffen, dass Experimente mit dem LHC und Beobachtungen von Weltraumteleskopen die Stringtheorie näher an Beobachtungsdaten heranführen. Es gibt aber keine Gewähr, dass die heutige Technologie ausgereift genug ist, um dieses Ziel zu erreichen.
Beseitigung von Singularitäten
JA.
AUSGEZEICHNET.
Eine Quantentheorie der Gravitation sollte eine Alternative zu Singularitäten bieten, die, und sei es auch nur prinzipiell, in bestimmten physikalischen Situationen auftreten könnten.
Gewaltige Fortschritte; die Stringtheorie kann Singularitäten vieler verschiedener Typen vermeiden. Für die Singularitäten im Inneren Schwarzer Löcher und die Urknall-Singularität hat die Theorie jedoch bislang keine Lösung.
Entropie Schwarzer Löcher
JA.
AUSGEZEICHNET.
Die Entropie eines Schwarzen Lochs ist ein Musterbeispiel für eine Situation, in der sowohl die Allgemeine Relativitätstheorie als auch die Quantenmechanik eine Rolle spielen.
Mit Hilfe der Stringtheorie ist es gelungen, die Entropie explizit zu berechnen und die in den siebziger Jahren dafür vorgeschlagene Formel zu bestätigen.
Beiträge zur Mathematik
NEIN.
AUSGEZEICHNET.
Dass zutreffende Theorien über die Natur neue mathematische Erkenntnisse liefern, ist nicht notwendig.
Mathematische Erkenntnisse sind zwar nicht notwendig, um die Stringtheorie zu belegen, aber aus der Theorie sind bedeutsame derartige Erkenntnisse erwachsen, woran sich die große Reichweite ihrer mathematischen Grundlagen zeigt.

    Tabelle 4.2 Ein zusammenfassender Zustandsbericht über die Stringtheorie.

    In ihren Einschätzungen über den Stand der Dinge vertreten viele Stringtheoretiker die Ansicht, der nächste entscheidende Schritt müsse darin bestehen, die Gleichungen der Theorie in ihrer genauesten, nützlichsten und umfassendsten Form zu