Hyperspace: eine Reise durch den Hyperraum und die zehnte Dimension ; [Einsteins Rache]

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       Tatsächlich stellte die Quantentheorie Einstein auf den Kopf. In fast jeder Hinsicht ist die Quantentheorie das Gegenteil seiner Theorie. Einsteins allgemeine Relativität ist eine Theorie des Kosmos, eine Theorie der Sterne und Galaxien, die durch das kontinuierliche Gewebe von Zeit und Raum zusammengehalten werden. Dagegen beschäftigt sich die Quantentheorie mit dem Mikrokosmos, in dem subatomare Teilchen durch teilchenartige Kräfte zusammengehalten werden – ein Tanz auf der neutralen Bühne der Raumzeit, die als völlig leerer Schauplatz des Geschehens gilt. Damit befinden sich die beiden Theorien in geradezu feindseligem Gegensatz. Tatsächlich erstickte der Siegeszug der Quantenrevolution mehr als ein halbes Jahrhundert lang jeden Versuch, die Naturkräfte geometrisch zu verstehen.
       Immer wieder bin ich in diesem Buch auf mein Hauptthema zurückgekommen: daß die physikalischen Gesetze in höheren Dimensionen einfacher und einheitlicher erscheinen. Doch ab 1925 stellt das Auftreten der Quantenhäresie diese These erstmals ernsthaft in Frage. Bis Mitte der achtziger Jahre, also während der nächsten sechzig Jahre, sollte die Sichtweise der Quantenhäretiker die physikalische Welt beherrschen und die geometrischen Ideen von Riemann und Einstein unter einer Lawine nicht zu leugnender Erfolge und verblüffender Experimentalsiege nahezu vollständig verschütten.
       Ziemlich rasch lieferte uns die Quantentheorie ein umfassendes Bezugssystem, in dem sich das sichtbare Universum beschreiben ließ: Danach besteht es aus Atomen und ihren Bestandteilen. Es gibt ungefähr einhundert verschiedene Arten von Atomen oder Elementen, aus denen sich alle bekannten Formen der Materie auf der Erde oder im All zusammensetzen lassen. Die Atome bestehen ihrerseits aus Elektronen, die die Kerne umkreisen, und diese Kerne sind aus Neutronen und Protonen gebildet. Die Hauptunterschiede zwischen Einsteins ästhetisch so ansprechender geometrischer Theorie und der Quantentheorie lassen sich jetzt wie folgt zusammenfassen:

    1. Kräfte werden durch den Austausch diskreter Energiepäckchen, sogenannter Quanten, geschaffen.

    Im Gegensatz zu Einsteins geometrischem Bild der »Kräfte« wird in der Quantentheorie das Licht in winzige Stücke zerlegt. Diese Lichtpäckchen bezeichnet man als Photonen, die sich weitgehend wie Punktteilchen verhalten. Wenn zwei Elektronen kollidieren, stoßen sie einander nicht aufgrund der Raumkrümmung ab, sondern weil sie ein Energiepäckchen, ein Photon, austauschen.
       Gemessen wird die Energie dieser Photone in Einheiten einer Größe, die man als Plancksche Konstante bezeichnet (h – icr 2 ? erg sec). Aus der verschwindend kleinen Größe der Planckschen Konstante folgt, daß die Quantentheorie winzige Korrekturen an den Newtonschen Gesetzen vornimmt. Diese sogenannten Quantenkorrekturen lassen sich vernachlässigen, wenn man unsere vertraute makroskopische Welt beschreibt. Deshalb können wir die Quantentheorie meist vergessen, wenn von Alltagsphänomenen die Rede ist. Doch wenn es um die mikroskopische, subatomare Welt geht, beginnen die Quantenkorrekturen, jeden physikalischen Prozeß zu beherrschen, denn sie erklären die bizarren, vernunftwidrigen Eigenschaften subatomarer Teilchen.

    2. Verschiedene Kräfte werden durch den Austausch verschiedener Quanten verursacht.

    Beispielsweise entsteht die schwache Kernkraft durch den Austausch eines anderen Quantentyps, des W Teilchens (wobei W ftir englisch weak, »schwach«, steht). Entsprechend geht auch die starke Kernkraft, die die Protonen und Neutronen im Kern zusammenhält, auf den Austausch subatomarer Teilchen, sogenannter S -Mesonen, zurück. Sowohl W-Bosonen als auch S -Mesonen hat man in Atomzertrümmerern experimentell nachgewiesen und damit die grundsätzliche Richtigkeit dieses Ansatzes unter Beweis gestellt. Die subnukleare Kraft schließlich, die Protonen, Neutronen und sogar S Mesonen zusammenhält, wird durch Gluonen hervorgerufen.
       So haben wir ein neues »vereinheitlichendes Prinzip« für die Naturgesetze. Wir können die Gesetze des Elektromagnetismus, der schwachen und der starken Kernkraft vereinigen, indem wir eine Vielfalt verschiedener Quanten postulieren, die sie vermitteln. Mithin kann die Quantentheorie drei der vier Kräfte (mit Ausnahme der Gravitation) vereinigen – eine Vereinigung ohne Geometrie, die der Grundthese dieses Buches und allem, was wir bisher betrachtet haben, zu