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

Aufschluss darüber geben sollte, welche richtig sein könnten. Die Überraschung wird umso größer, wenn ich erkläre, dass ich einem bestimmten Modell, über das ich nachdenke, nicht unbedingt eine große Wahrscheinlichkeit zuweise. Dennoch wähle ich Projekte, die ein wirklich neues Erklärungsprinzip oder eine neue Art experimenteller Suchstrategie zu erklären suchen. Die Modelle, die ich in Erwägung ziehe, weisen im Allgemeinen ein interessantes Merkmal oder einen Vorgang auf, der interessante potentielle Erklärungen für rätselhafte Phänomene liefert. Wegen der vielen unbekannten Faktoren – und ungewissen Kriterien für Fortschritt – stellt die Vorhersage und Interpretation der Wirklichkeit gewaltige Herausforderungen dar. Es wäre ein Wunder, wenn man auf Anhieb alles richtig machen würde.
    Eine der schönen Aspekte von extra-dimensionalen Theorien liegt darin, dass bei ihrer Entstehung sowohl Ideen aus dem deduktiven als auch aus dem induktiven Lager zusammenliefen. In ihren theoretischen Formulierungen erkennen die Stringtheoretiker die entscheidende Rolle von Branen an. Und die Modellentwickler bemerkten, dass sie durch die Reinterpretation des Hierarchieproblems als eine Frage über die Gravitation alternative Lösungen finden konnten.
    Der Large Hadron Collider überprüft jetzt diese Ideen. Was auch immer der LHC entdeckt, wird die Modellbildung in der Zukunft zugleich leiten und einschränken. Mit seinen experimentellen Ergebnissen bei höherer Energie werden wir in der Lage sein, Beobachtungen miteinander zu verknüpfen, um zu bestimmen, was richtig ist. Selbst wenn die Beobachtungen nicht mit irgendeinem bestimmten Vorschlag übereinstimmen, werden die Lektionen, die wir aus der Konstruktion dieser Modelle gelernt haben, den Bereich der Möglichkeiten eingrenzen, für den sich die Theorie letztlich als richtig erweist.
    Die Entwicklung von Modellen hilft uns dabei, Möglichkeiten zu erkennen, experimentelle Suchstrategien vorzuschlagen und Daten zu interpretieren, sobald sie verfügbar sind. Wir könnten Glück haben und richtigliegen. Aber die Entwicklung von Modellen lässt uns auch erkennen, wonach wir suchen sollen. Selbst wenn die Vorhersagen keines bestimmten Modells sich als völlig richtig erweisen, werden sie uns dabei helfen, die Auswirkungen irgendeines neuen experimentellen Ergebnisses abzuleiten. Die Ergebnisse werden zwischen den vielen Ideen entscheiden und bestimmen, welche – wenn überhaupt eine – der besonderen Realisierungen die Wirklichkeit richtig beschreibt. Wenn keiner der gegenwärtigen Vorschläge funktioniert, werden die Daten trotzdem zur Bestimmung dessen beitragen, was das richtige Modell sein könnte.
    Hochenergie-Experimente suchen nicht nur nach neuen Teilchen. Sie suchen auch nach der Struktur der zugrunde liegenden physikalischen Gesetze, die noch größere Erklärungskraft besitzen. Bis die Experimente die Antworten bestimmen, können wir alle nur Vermutungen äußern. Unterdessen werden wir ästhetische Kriterien (oder Vorurteile) anwenden, um bestimmte Modelle zu favorisieren. Aber wenn Experimente die Energien oder Abstände und die Statistiken erreichen, die notwendig sind, um zwischen Modellen zu unterscheiden, werden wir viel mehr wissen. Experimentelle Ergebnisse wie diejenigen, von denen wir hoffen, dass der LHC sie liefern wird, werden darüber entscheiden, welche unserer Vermutungen richtig sind, und uns dabei helfen, das zugrunde liegende Wesen der Wirklichkeit zu ergründen.

Teil V
    Den Maßstab für das Weltall bestimmen
    Kapitel 19
    Von innen nach außen
    Als ich zur Grundschule ging, wachte ich eines Morgens auf und las die verblüffende Nachricht, dass das Universum (zumindest unserem Verständnis nach) plötzlich um den Faktor zwei gealtert war. Diese Korrektur erstaunte mich. Wie konnte etwas so Bedeutendes wie das Alter des Universums sich einfach so radikal ändern, ohne dass alles, was wir über es wussten, ebenfalls hinfällig wurde?
    Heute geht meine Überraschung in die entgegengesetzte Richtung. Ich bin verblüfft darüber, wie viel wir jetzt im Hinblick auf das Universum und seine Geschichte messen können. Wir kennen nicht nur das Alter des Universums viel genauer als je zuvor, sondern wir wissen auch, wie das Universum mit der Zeit wuchs, wie sich Kerne bildeten und wie Galaxien und Galaxienhaufen ihre Entwicklung begannen. Vorher hatten wir ein qualitatives Bild des Geschehens. Jetzt haben wir ein exaktes