Auf der tiefsten Ebene allen Seins ist das All nur Schaum
	Relativitätstheorien und Quantenmechanik passen - doch sie vertragen sich nicht
	Das Problem der modernen Physik: Albert Einsteins Relativitätstheorien sind gut bestätigt, die Quantenmechanik auch. Beide machen hochpräzise bestätigte Vorhersagen. Aber beide können nicht richtig sein. Physiker sind darum auf der Suche nach einer Theorie, die beide vereinigt. Das ist nicht neu in der Physik: Die Theorien Newtons hatten auch ihr eigenes Versagen vorhergesagt und unsinnnige Werte geliefert. Dennoch nutzen wir sie noch heute, weil sie im Alltag noch stimmen.

Wirklich falsch werden sie nur in extremen Situationen wie bei hohen - relativistischen - Geschwindigkeiten. Die Newtonsche Theorie ist in der Einsteinschen enthalten - als Spezialfall, wenn man ein paar Terme der Formeln vernachlässigt. Gleiches könnte auch für die Große Vereinheitlichende Theorie gelten: Sie muss Relativitätstheorien und Quantenmechanik irgendwie enthalten. Doch die beiden versagen, wenn es extrem wird. Das ist allerdings genau der Bereich, in dem sie sich berühren. Die Relativitätstheorien arbeiten mit großen Massen, wie sie im unendlich Großen, dem All, auftreten. Die Quantenmechanik befasst sich mit dem unsagbar Kleinen, Welten unterhalb der Größe eines Atoms. Die Gravitation als schwächste der vier Grundkräfte spielt hier keine Rolle - ebensowenig, wie die Quantenmechanik bei den Relativitätstheorien berücksichtigt ist, weil ihre Effekte hier nicht auftreten. Und doch gibt es Gelegenheiten, wo Groß und Klein aufeinander treffen: Das Vakuum, nach Einstein einfach leerer, uninteressanter Raum, müsste auf Quantenebene schäumen und brodeln. Hier müssen Energien und Massen entstehen und vergehen, die sich gravitativ bemerkbar machen müssten, ist doch Energie nichts anderes als Masse und Masse nichts als Energie, wie das berühmte E=m·c2 sagt. Oder Schwarze Löcher: Unverstellbar hohe Massen - Domäne der Relativitätstheorien - sind hier auf die Singularität konzentriert, einem punktförmigen Fleck - hier herrscht die Quantenmechanik. Versucht man beide gleichzeitig hierauf anzuwenden, versagen beide und liefern unendliche Werte. Eine neue vereinheitlichende Theorie muss also her, und manche Physiker hoffen sie in der Stringtheorie gefunden zu haben: Sie reden nicht mehr von kleinen Kügelchen in der submikroskopischen Welt, sondern von schwingenden Fäden, den Strings. Die können sich um Risse der Raumzeit legen und sie so glätten - die Unendlichkeiten aus den Ergebnissen könnten so elegant verschwinden. Ganz nebenbei könnte die Stringtheorie vielleicht sogar erklären, warum ein Elektron seine Ladung hat und seine Masse - diese Werte wie die aller Grundkonstanten des Universums kann man nicht berechnen, sondern muss sie messen und in die Formeln einbauen. Dabei ist das Universum zudem noch so fein abgestimmt, dass eine Änderung in der Größenordnung von 10-60 in den Naturkonstanten unser Universum gar nicht erst hätte entstehen lassen, zumindest nicht in der Form, wie wir es kennen und beobachten können. Leben hätte es in solch veränderten Universen nicht gegeben. Doch diese Hoffnung mancher Physiker hat auch ihre Schattenseiten: Zum einen fordern die Stringtheorien - man hat gleich mehrere -, wenn man sie vereint, 26 Raumzeit-Dimensionen. Wir kennen aber nur vier. Die anderen müssten gleichsam "aufgerollt" sein, so dass wir sie nicht sehen können. Und schlimmer noch: Die Formeln der Stringtheorien sind so kompliziert, dass wir von ihnen nur Näherungen haben, keine exakten Formeln. Näherungen kennen die Physiker: Schon bei den simplen Newtonschen Gleichungen kann man das Dreikörper-Problem nicht mehr berechnen, wie sich beispielsweise die drei Körper Sonne, Erde und Mond im Spiel der Schwerkraft verhalten. Zur Lösung dieser Gleichung müssen Physiker mit Näherungen und in Schritten, Iterationen, arbeiten. Bei der Stringtheorie sind aber noch nicht einmal die Gleichungen genau bekannt.

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09.04.2008 / mp

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