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

wissen, was existiert, und ein Gefühl für die Größen und Maßstäbe haben, die von verschiedenen Theorien beschrieben werden, um die physikalische Welt völlig zu verstehen.
    Später werden wir die verschiedenen Größenordnungen betrachten, die für den Raum, der einen Grenze unseres Wissens, relevant sind. Dieses Kapitel blickt zuerst nach innen, indem es mit vertrauten Maßstäben beginnt und tief im Inneren der Materie – der anderen Grenze unseres Wissens – endet. Ausgehend von Längenskalen, mit denen wir es gewöhnlich zu tun haben, über die inneren Bestandteile von Atomen (wo die Quantenmechanik entscheidend ist) bis zur Planck-Skala (wo die Gravitation so stark wie die anderen bekannten Kräfte würde), erkunden wir, was wir wissen und wie alles zusammenpasst. Begeben wir uns nun auf eine Entdeckungsreise in diese bemerkenswerte innere Landschaft, die kühne Physiker und andere im Lauf der Zeit entziffert haben.
    Die Vermessung des Universums
    Unsere Reise beginnt bei menschlichen Größenmaßstäben – bei denjenigen, die wir in unserem Alltagsleben sehen und berühren. Es ist kein Zufall, dass ein Meter – und nicht der millionste Teil eines Meters und auch nicht zehntausend Meter – in etwa die Größe einer Person angibt. Ein Meter ist etwa zweimal so groß wie ein Baby und halb so groß wie ein ganz ausgewachsener Mensch. Es wäre recht sonderbar, wenn wir feststellten, dass die grundlegende Einheit, die wir für gewöhnliche Messungen verwenden, ein Hundertstel der Größe der Milchstraße oder der Länge des Beines einer Ameise betragen würde.
    Dennoch wäre eine physikalische Standardeinheit, die mit Bezug auf einen ganz bestimmten Menschen definiert wäre, nicht besonders nützlich, da ein Maßstab eine Länge haben sollte, über die wir uns alle einigen können und die wir verstehen. [25]   Also legte 1791 die französische Akademie der Wissenschaften einen Standard fest. Ein Meter sollte entweder als die Länge eines Pendels, das für eine Halbschwingung eine Sekunde benötigt, oder als der zehnmillionste Teil der Länge eines Meridians der Erde entlang eines Quadranten (d.h. der Entfernung vom Äquator zum Nordpol) definiert werden.
    Keine der beiden Definitionen hat viel mit uns Menschen zu tun. Die Franzosen versuchten einfach, ein objektives Maß zu finden, auf das wir uns alle einigen und mit dem wir uns arrangieren könnten. Sie entschieden sich für die letztere Definition, um Ungenauigkeiten zu vermeiden, die durch die auf der Erdoberfläche leicht variierende Gravitationskraft zustande kommen.
    Die Definition war willkürlich. Sie sollte die Länge eines Meters präzisieren und zu einem Standard machen, so dass jedermann sich darauf einigen konnte. Aber der zehnmillionste Teil war kein Zufall. Nach der offiziellen französischen Definition ist ein Meterstab etwas, das man bequem in der Hand halten kann.
    Die meisten von uns nähern sich in ihrer Körpergröße eher zwei Metern an, aber niemand ist zehn oder auch nur drei Meter groß. Ein Meter ist ein menschlicher Maßstab, und wenn Gegenstände diese Größe haben, dann fühlen wir uns mit ihnen ganz wohl – zumindest was unsere Fähigkeit, sie zu beobachten und mit ihnen zu interagieren, angeht (wir halten uns jedoch von Krokodilen fern, die einen Meter lang sind). Wir kennen die Regeln der Physik, die hier gelten, da das diejenigen sind, die wir in unserem Alltagsleben erfahren. Unsere Intuition beruht auf lebenslanger Beobachtung von Gegenständen, Menschen und Tieren, deren Größe einigermaßen gut in Metern ausgedrückt werden kann.
    Manchmal finde ich es bemerkenswert, wie beschränkt unsere Wohlfühlzone sein kann. Der NBA-Basketballspieler Joakim Noah ist ein Freund meines Cousins. Meine Familie und ich werden nie müde, Kommentare zu seiner Größe abzugeben. Wir können Fotos oder Markierungen auf einem Türrahmen anschauen, die seine Größe zu verschiedenen Zeiten wiedergeben, und darüber staunen, wie er den Wurf eines kleineren Spielers blockt. Joakim ist unheimlich groß. Aber Tatsache ist auch, dass er nur 15 Prozent größer als der Durchschnittsmensch ist, und sein Körper funktioniert eigentlich genauso wie der von allen anderen. Die genauen Proportionen mögen zwar verschieden sein, wodurch manchmal ein Kräftevorteil entsteht, aber manchmal auch nicht. Doch die Regeln, denen seine Knochen und Muskeln folgen, sind so ziemlich dieselben wie die, die für Ihre Knochen und Muskeln gelten.
    Newtons