Die Vermessung des Universums: Wie die Physik von morgen den letzten Geheimnissen auf der Spur ist (German Edition)

ist. Die Physiker wissen noch nicht, wie sie die Quantenmechanik und die Gravitation bei extrem hohen Energien oder kleinen Abständen, wo beide ähnlich wichtig für Vorhersagen sind und keine vernachlässigt werden kann, widerspruchsfrei miteinander kombinieren können. Diese wichtige Lücke in unserem Verständnis könnte möglicherweise den Weg nach vorn weisen. Viele sind der Ansicht, dass die Stringtheorie die Lösung sein könnte.
    Der Name »Stringtheorie« leitet sich von dem grundlegenden oszillierenden String ab, der den Kern der ursprünglichen Formulierung bildete. In der Stringtheorie gibt es zwar Teilchen, aber sie entstehen aus den Vibrationen eines Strings. Verschiedene Teilchen entsprechen verschiedenen Oszillationen, ebenso wie verschiedene Noten aus einer vibrierenden Geigensaite entstehen. Im Prinzip sollten experimentelle Belege für die Stringtheorie aus neuen Teilchen bestehen, die den vielen zusätzlichen Vibrationsmoden entsprechen würden, die ein String hervorbringen kann.
    Die meisten dieser Teilchen sind jedoch wahrscheinlich viel zu schwer, um je beobachtet werden zu können, und deshalb ist es auch so schwer, experimentell nachzuweisen, ob die Stringtheorie in der Natur realisiert ist. Die Gleichungen der Stringtheorie beschreiben Objekte, die so unglaublich winzig sind und die eine so außerordentlich hohe Energie besitzen, dass jeder Detektor, den wir uns überhaupt vorstellen könnten, sie wahrscheinlich nie feststellen würde. Diese Energie ist auf einer Energieskala angesiedelt, die etwa 10 Millionen Milliarden Mal größer ist als diejenigen, die wir mit den gegenwärtigen Instrumenten experimentell untersuchen können. Gegenwärtig wissen wir immer noch nicht, was geschehen wird, wenn man die Energie von Teilchenbeschleunigern um einen Faktor 10 steigert.
    Stringtheoretiker können nicht mit Bestimmtheit vorhersagen, was bei experimentell zugänglichen Energien geschieht, da der Teilcheninhalt und andere Eigenschaften von der bislang unbestimmten Konfiguration der Grundelemente der Theorie abhängen. Die Konsequenzen der Stringtheorie in der Natur hängen davon ab, wie die Elemente sich selbst anordnen. In ihrer gegenwärtigen Formulierung beinhaltet die Stringtheorie mehr Teilchen, mehr Kräfte und mehr Dimensionen, als wir in unserer Welt sehen. Was unterscheidet die sichtbaren Teilchen, Kräfte und Dimensionen von den unsichtbaren?
    Beispielsweise ist der Raum nach der Stringtheorie nicht unbedingt der Raum, den wir um uns herum sehen – ein Raum mit drei Dimensionen. Stattdessen beschreibt die Gravitation der Stringtheorie sechs oder sieben zusätzliche Raumdimensionen. Eine brauchbare Version der Stringtheorie muss erklären, wie sich die unsichtbaren Extra-Dimensionen von den dreien unterscheiden, die wir kennen. So faszinierend und bemerkenswert die Stringtheorie auch ist, verschleiern doch rätselhafte Aspekte wie ihre Extra-Dimensionen ihre Verbindung mit dem sichtbaren Universum.
    Um von der hohen Energie, bei der die Stringtheorie definiert ist, zu Vorhersagen über messbare Energien zu gelangen, müssen wir ableiten, wie die ursprüngliche Theorie aussehen wird, wenn wir von den schwereren Teilchen absehen. Es gibt jedoch viele mögliche Ausprägungen der Stringtheorie bei erreichbaren Energien, und wir wissen noch nicht, wie wir zwischen dem gewaltigen Spektrum von Möglichkeiten unterscheiden, geschweige denn diejenige finden sollen, die zu unserer Welt passt. Das Problem ist, dass wir die Stringtheorie noch nicht hinreichend gut verstehen, um ihre Konsequenzen bei den Energien abzuleiten, die wir beobachten können. Die Vorhersagen der Theorie werden durch ihre Komplexität behindert. Die Herausforderung ist nicht nur mathematisch schwierig, sondern es ist nicht einmal immer klar, wie man die Elemente der Stringtheorie organisieren und bestimmen soll, welches mathematische Problem zu lösen ist.
    Darüber hinaus wissen wir jetzt, dass die Stringtheorie viel komplexer ist, als die Physiker ursprünglich gedacht hatten, und noch viele andere Elemente mit unterschiedlichen Dimensionalitäten beinhaltet – insbesondere Branen. Die Bezeichnung »Stringtheorie« lebt zwar im Allgemeinen weiter fort, aber die Physiker sprechen auch von der M-Theorie, obwohl niemand wirklich weiß, wofür das »M« steht.
    Die Stringtheorie ist eine großartige Theorie, die bereits zu tiefgründigen mathematischen und physikalischen Erkenntnissen geführt hat, und es könnte gut