Einstein, Quantenspuk und die Weltformel (German Edition)

bestimmt massgeblich die physikalischen Eigenschaften der Elementarteilchen, die daraus entstehen, wie die Teilchenmasse oder die Teilchenladung. Wenn es der Stringtheorie gelingen würde, die Teilchenmasse oder eine andere fundamentale Eigenschaft eines Elementarteilchens vorherzusagen, wäre dies ein erstes gewichtiges Indiz, dass sie stimmt. Die Frage, warum die Elementarteilchen genau die Masse haben und nicht irgendeine andere, gehört zu den grössten Rätseln der Physik. Das Standardmodell weiss darauf keine Antwort. Es beschreibt zwar die Wechselwirkung der Grundkräfte (ausser der Gravitation) und der Elementarteilchen, bezieht sich dabei aber auf achtzehn Parameter, die durch Experimente ermittelt werden müssen. Aus der Stringtheorie müssten diese Parameter wie auch die Teilchenmassen und zahlreiche weitere physikalische Eigenschaften, die wir bisher als gegeben annehmen (beispielsweise die Lichtgeschwindigkeit, den Wert der Gravitationskonstante oder die Ladung des Elektrons), als logische Folge eines fundamentaleren Prinzips ableitbar sein. Die Vorhersage eines bisher unbekannten Elementarteilchens und dessen Nachweis im Teilchenbeschleuniger wäre ein möglicher experimenteller Beweis der Stringtheorie. Aufgrund mathematischer und physikalischer Unzulänglichkeiten, auf die wir später noch zu sprechen kommen, ist dies bisher nicht möglich.
    Es gibt zwei Arten von Strings: Offene und geschlossene Strings. Offene Strings haben einen Anfangs- und Endpunkt, ähnlich einem Stück Faden. Bestimmte Schwingungsmoden können dabei als Photonen oder Gluonen identifiziert werden.
    Geschlossene Strings sind ringförmig, das heisst in einem Kreis geschlossen. Eine bestimmte Schwingungsmode kann dabei als das Graviton, das vermutete Übertragungsteilchen der Gravitation, identifiziert werden. Die Schwingungsmode mit der geringsten Energie wird als Tachyon verstanden, also dem Teilchen, das immer mit Überlichtgeschwindigkeit fliegt und sich somit in die Vergangenheit bewegt.
    Im Jahr 1995 setzte sich anlässlich eines Vortrags von Edward Witten an der Universität Kalifornien die Vermutung durch, dass die Stringtheorien in ihrer bisherigen Form nur Annäherung an die eigentliche Weltformel sind. Bis dato hatten sich nämlich fünf zehndimensionale Stringtheorien und eine elfdimensionale Supergravitationstheorie herauskristallisiert. Diese Theorien sollten demnach allesamt nur Annäherung an eine noch höhere Theorie, die M-Theorie sein, etwa so, wie die Newtonformeln eine Annäherung an die Relativitätstheorie waren. Ob die M-Theorie die gesuchte Weltformel ist oder nur eine Annäherung an eine noch höhere Stufe naturwissenschaftlicher Erkenntnis, wird sich aus der intensiven Forschungsarbeit zeigen, die in diesem Gebiet derzeit an Universitäten und Einrichtungen weltweit geleistet wird. Die M-Theorie gilt unter Physikern jedenfalls als derzeit aussichtsreichster Kandidat, um die Quanten- und Relativitätstheorien zu vereinen und damit der Weltformel einen Schritt näher zu rücken.

5 Ausblick ins 3. Jahrtausend
5.1 Das 22. Jahrhundert
    Wenn wir einen Rückblick auf die vorangegangenen Kapitel werfen, stellen wir fest, dass wir von Phänomenen erfahren haben, die in unglaublichen Technologien münden könnten. Technologien, die wir bisher ins Reich der Fantasie, der Science-Fiction, verbannt haben. Die Vorstellung, quer durch das Universum zu reisen, andere Zeiten oder Dimensionen zu besuchen, klingt verlockend, beängstigend oder einfach faszinierend. Natürlich sind wir noch weit davon entfernt, diese Technologien wirklich umsetzen zu können. Schliesslich dauerte es auch über 300 Jahre, bis das erste Flugzeug in der Luft war, obwohl die theoretischen beziehungsweise konzeptionellen Grundlagen durchaus bis auf Leonardo da Vinci zurückreichen. Da Vinci war ein genialer Denker, der seiner Zeit weit voraus war. Er erarbeitete Skizzen und Konzepte, die als Vorläufer des Hubschraubers gelten können. Was ihm fehlte, war der Motor und die mechanischen Fertigkeiten, um die komplexe Konstruktion im Endeffekt herstellen zu können. Heute befinden wir uns in einer ähnlichen Situation. Wir verfügen über eine bisher nie da gewesene Fülle theoretischer Konzepte, die uns in völlig neue Sphären befördern könnten. Wir wissen heute, dass Zeitreisen oder „Sprünge“ im Raumzeit-Gefüge durchaus machbar sind. Zumindest erlaubt sie die Allgemeine Relativitätstheorie. Ebenso sind wir dabei, in der Quantenphysik