Physik: Noch kleiner als klein – die Stringtheorie.

Albert Einstein hat nicht, wie die meisten annehmen, den Nobelpreis für seine spezielle oder allgemeine Relativitätstheorie erhalten, sondern für seine Arbeit über Licht. Er war, ob er es wollte oder nicht, einer derjenigen, die grossen Einfluss auf die Quantentheorie hatten mit dieser Nobelpreisarbeit und anderen Veröffentlichungen. Quantenphysik ist die unglaubliche Situation, dass Photonen und andere ultrakleine Teilchen sowohl Welle als auch Teilchen sind. Die Quantenphysik beginnt dort, wo die Maßstäbe so klein sind, dass die Newtonsche Physik keine Ergebnisse hervorbringt. Quantenphysik ist das Tummelfeld von Quarks & Co..

Lange dachten die Forscher das die Atome aus 3 weiteren Bausteinen bestehen: dem Elektron und den beiden Bausteinen im Atomkern, dem Proton und dem Neutron. Inzwischen gibt einen fast unüberschaubaren Teilchenzoo aus dem diese Bausteine wiederum zusammengesetzt sind. Quarks, Mesonen, Hardonen, Barionen, Leptonen, Neutrinos und so weiter und so weiter. Und hier stellt sich die entscheidende Frage? Sind zum Beispiel Quarks die kleinsten, sprich unteilbaren Teilchen, oder bestehen diese wiederum aus noch kleineren Teilchen?Als Einstein starb hatte man die Vielzahl dieser Teilchen noch nicht entdeckt. Viele warten heute noch auf den Nachweis. Dennoch hat sich Einstein in den letzten Jahrzehnten intensiv mit der Suche nach der einheitlichen Formel der Physik beschäftigt. Eine Formel, die sowohl das Kleinste als auch das Grösste erklären kann. Eine Formel, die die Vorgänge auf sub-atomarer Ebene beschreibt, als auch ein ganzes Universum berechenbar werden lässt. Immer wieder stoßen die Wissenschaftler auf einen Bruch zwischen der Quantenwelt und deren Regeln und der Makrowelt, der Astronomie und allem was wir wahrnehmen können. Und immer wieder ist es sogar gerade die Relativitätstheorie, die eine Weltenformel für alles behindert.

Alle suchen die Weltenformel. Die grosse einheitliche Formel.

Einstein hat keine Lösung gefunden und auch noch niemand nach ihm. Man sucht und forscht und wird irgendwann einen Ansatz finden, der zu dieser Formel führt. Der Favorit unter verschiedenen Ansätzen ist heutzutage die Stringtheorie. Genauer gesagt, ein Konzentrat aus verschiedenen Stringtheorien, die so genannte M-Theorie. Ich bin erst am Anfang zu verstehen wie das alles funktioniert. Deshalb werde ich hier und heute keine Erklärung dafür bieten können. Ich habe nur das Konzept als solches verstanden und denke über die Konsequenzen solcher Strings nach. Wirklich verstehen können es eh nur sehr wenige. Das hat unter anderem damit zu tun, dass die Stringtheorie mehr als nur die drei für uns fassbaren Dimensionen erfordert. Tatsächlich funktioniert die Mathematik der Stringtheorie nur mit sechs oder sieben weiteren räumlichen Dimensionen und wie immer der einen bisher bekannten Zeitdimension. Dann jedoch scheint es zu gelingen wesentliche Zusammenhänge zu beschreiben, die mit den bisherigen Formel nicht zusammen zu führen sind.

Der wesentliche Ansatz ist, dass die Stringtheorie nicht davon ausgeht, dass die kleinsten unteilbaren Teilchen masselos und punktförmig sind, sondern gerade dass sie eine, wenn auch sehr sehr kleine Masse besitzen. Das sie so ähnlich wie Gittarensaiten sind und wie eine solche Saite schwingen. Dabei werde zwei unterschiedliche Stringtypen unterschieden: offene und geschlossene Strings. Die geschlossenen sind sozusagen an den beiden Enden verbunden und haben somit kein Anfang und kein Ende. Sie können in jeder beliebigen Form vorkommen, mit unendlich vielen Ausbuchtungen oder als perfekter Kreis. Die offenen besitzen hingegen Anfang und Ende und können beliebig lang sein, unter Umständen auch unendlich lang. Sie können in einem Universum schwingen oder auch durch mehrere Universen und Dimensionen. Gerade die offenen Strings sind ein Hoffungsträger für die Gravitation. Und dann hält die M-Theorie noch ein Leckerbissen für uns bereit, welches mein Vorstellungsvermögen übersteigt. Die Strings sind nämlich nur ein-dimensional. Heisst, dass die keine Tiefe haben und keinen Raum einnehmen können.

Verwirrend und völlig anders als unsere Alltagserfahrungen

Ich weiss, dass ist alles sehr verwirrend und gleichzeitig auch sehr wenig was ich hier schreibe. Ich will jedoch auch keinen Aufsatz über die Stringtheorie verfassen, was ich auch noch nicht könnte, sondern, eine Grundinformation zur Verfügung stellen. Ich denke viel über die Möglichkeiten nach, die uns das Konzept der Strings bietet und werde in diesem Blog immer wieder Gedankenansätze publizieren, die eine Richtung vorschlagen sollen, der die Forscher und Mathematiker folgen können. Ich selber habe zu wenig Spass an der Mathematik um mich mit mehrdimensionalen Formeln rum zu schlagen. Ich glaube jedoch an das alte Sprichwort, dass man vor lauter Bäumen den Wald nicht mehr sieht. Und das ist mein Ansatz. Ich bin nicht im Wald, sprich, ich kann mit den Formeln nichts anfangen und gerade deshalb kann ich vielleicht Lichtungen im Wald sehen, die der Mathematiker, der gerade eine 11-dimensionale Formel berechnet, nicht sieht; mehr noch, eine Lichtung, von der Forsche keine Ahnung hat, dass sie existieren könnte.