TV-Doku: Die Strings in der Quantengravitation

Alexander Westphal spricht mit Susanne Päch im Studio-Talk „Vom Punkt zur Linie – Die String-Theorie und das Quant der Raumkrümmung“  über die Probleme, die für Fundamentaltheoretiker bei der Quantengravitation bestehen. Bis heute ist es nicht möglich, die beiden Säulen der Physik – das Standardmodell der Teilchenphysik und die Allgemeine Relativitätstheorie – dafür mathematisch zur Deckung zu bringen.

Die Stringtheorie ist einer dieser in der Wissenschaft derzeit kontrovers diskutierten Lösungsansätze. Einerseits gelingt es mit ihr, die Raumkrümmung als Quant zu beschreiben, andererseits kann heute kein Physiker berechnen, ob sie mit ihren 27 Dimensionen die heute gültige Quantenfeldtheorie tatsächlich korrekt abbildet. Aber selbst wenn sie sich als falsch herausstellen sollte, so ist sie als neuer Denkansatz, der das vierdimensionale Universum in Frage stellt, zweifellos ein bedeutsamer Ansatz.

Für Außenstehende sind die für die Verbindung beider Theorien tief liegenden theoretischen Verwerfungen mit bisher unlösbaren Problemen kaum noch verständlich.  Sie drehen sich auch darum, was Masse und was Zeit im Universum tatsächlich sind. Westphal kann berichten, dass die Stringtheorie zwar einige Fragen beantworten kann, dafür aber neue Probleme aufwirft.  Irgendwo müssen also noch theoretische Fehler sitzen.

Aber wo? – in der geometrischen Beschreibung der Gravitationskraft als Raumzeit-Kontinuum oder in der gequantelten Welt der drei Kräfte, die Welle und Teilchen zugleich sind und sich zudem ganz spektakulär verhalten: Denn diese Kraftteilchen können im Quantenfeld aus dem scheinbaren Nichts spontan entstehen und wieder verschwinden – und sie können sogar gleichzeitig an zwei verschiedenen Orten existieren.

Für Westphal ist es noch zu früh zu sagen, welche der beiden theoretischen Ansätze auf dem Weg zur Quantengravitation mehr aufgeben muss. Wahrscheinlich liegen in beiden theoretischen Ansätzen der Weltbeschreibung noch Ungenauigkeiten,  die sich allerdings  nur noch in den extremen Situationen von Raum und Zeit auswirken: in Schwarzen Löchern, bei der Entstehung des Universums oder auch in der kleinsten von der Wissenschaft erschlossenen Größe des Kosmos:  dem Quant.

Ein großes Problem, mit dem die Theoretischer solcher Fundamentaltheorien zu kämpfen haben: noch gibt es keine Experimente, die für Widerlegungen oder zumindest vorläufige Bestätigung konkurrierender Ansätze sorgen könnten. Denn der Ereignishorizont und das Innenleben von Schwarzen Löchern ist für die Wissenschaft derzeit ebenso unbeobachtbar wie die Welt in einem Quant.

Ansprechpartner:

Dr. Susanne Päch

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