aus spektrum.de, 12. 4. 2022
Quantengravitation zu Jochen Ebmeiers Realien
Woraus besteht die Raumzeit?
Raum
und Zeit könnten aus fundamentalen Bausteinen hervorgehen, die von ganz
anderer Art sind als die bekannten Teilchen und Wechselwirkungen. Auf
einem Weg zu einer Quantentheorie der Schwerkraft gilt es
herauszufinden, welche genau das sind.
von Adam Becker
- Die
Raumzeit könnte sich aus noch grundlegenderen Komponenten als den
bekannten Teilchen ergeben. Auf dieser Ebene wären vielleicht endlich
Relativitäts- und Quantentheorie vereinbar.
- Unter verschiedenen Herangehensweisen ist die Stringtheorie besonders populär. Sie offenbart Zusammenhänge zwischen Quanteninformationen und der Gravitation in einem Modelluniversum.
- Gleichzeitig werden konkurrierende Ansätze weiter ausgearbeitet. Klare experimentelle Hinweise lassen auf sich warten. So bleibt nur die Hoffnung auf einen mathematischen Durchbruch.
Wenn die theoretische Physikerin Natalie Paquette von der
University of Washington in Seattle versucht, eine zusätzliche Dimension
heraufzubeschwören, beginnt sie mit kleinen Kreisen. Sie sind überall
in Raum und Zeit verstreut und führen mittels ihrer Krümmung immer
wieder zurück zum Ausgangspunkt. Dann zieht Paquette die Schlaufen
zunehmend enger, und es kommt zu einer merkwürdigen Verwandlung: Die
Extradimension erscheint plötzlich nicht mehr winzig, sondern wird
riesengroß. »Wir schrumpfen eine Raumrich-tung«, erläutert Paquette.
»Aber wenn wir versuchen, das über eine bestimmte Grenze hinaus zu tun,
entsteht eine neue, ausgedehnte Dimension.«
Paquette
ist beileibe nicht die Einzige, die über solche seltsamen Verwandlungen
nachdenkt. In zahlreichen Fachbereichen drehen sich unterschiedliche
theoretische Ansätze um die Annahme, dass der Raum und sogar die Zeit
keine fundamentalen Erscheinungen sind. Stattdessen könnten sie
»emergent« sein, das heißt sich aus der Struktur und dem Verhalten noch
grundlegenderer Komponenten ergeben. Auf dieser tieferen Ebene der
Realität gäbe es auf Fragen nach dem Wo und dem Wann vielleicht
überhaupt keine sinnvollen Antwor-ten mehr. »Vielen physikalischen
Beobachtungen zufolge ist die Raumzeit, so wie wir sie heute verstehen,
nicht der Weisheit letzter Schluss«, bekräftigt Paquette.
Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum der Wissenschaft Der Ursprung von Raum und Zeit
Solche radikal erscheinenden Vorstellungen sind die jüngste Fortsetzung der seit einem Jahrhundert laufenden Suche nach einer Theorie der Quantengravitation. Diese soll die beste verfügbare Beschreibung der Schwerkraft, Albert Einsteins allgemeine Relativitäts-theorie, mit der Quantenphysik vereinen. Erstere beschreibt, wie Masse das Gefüge aus Raum und Zeit verzerrt, Letztere dreht sich um die Eigenarten von subatomaren Teilchen. Beide Konstrukte haben sich bei zahllosen zunehmend ausgefeilten Experimenten bewährt, die zu ihrer Überprüfung entwickelt wurden. Man könnte meinen, sie müssten lediglich zu-sammengeführt werden und schon hätte man eine »Theorie von allem«.
Aber für die beiden Konzepte findet sich partout kein gemeinsamer Rahmen
Nota. - Unsere alltägliche Vorstellung von Zeit und Raum hat sich über Millionen und Milli-arden von Jahren ausgebildet aus dem Erleben der Generationen, aus denen wir schließlich hervorgegangen sind. Sie ist es, die uns seit gut zehntausend Jahren erlaubt, uns, wie die Bi-bel uns auftrug, die Welt, nämlich den Raum, den wir bewohnen, so einzurichten, dass es uns dort zunehmend leichter und angenehmer wird.
Die Frage, ob diese Vorstellungen der Wahrheit entsprechen, ist nicht in diesem tätigen Le-ben aufgekommen. Sie ist ein Einfall von Philosophen. Denn überhaupt ist die Vorstellung von einer Wahrheit im Unterschied zu unserem Erleben eine philosophische Idee. Der erste große Schock, der aber inzwischen längst in der Ecke der akademisch Gebildeten ruhigge-stellt ist, war Kants Erkenntnis, dass es Raum und Zeit gar nicht an sich gebe, sondern nur als zwei Formen, unter denen wir die Welt anschauen.
Das war aber ein rein theoretischer Sophismus. Praktisch macht es keinen Unterschied, ob es Raum und Zeit wirklich gibt oder nur als Vorstellung: Wenn es nur eine Vorstellung ist, die wir alle notwendig teilen, läufts auf dasselbe hinaus.
Ein noch größerer Schock, der bis ins Alltgsbewusstsein gedrungen ist, war Einsteins Ein-sicht, dass Raum und Zeit im Grunde Erscheinungen ein und derselben Sache sind, des "Raum-Zeit-Kontinuums" - ähnlich wie Masse und Energie. Das ist nun nicht mehr Philo-sophie, sondern Realwissenschaft, die als solche zur Grundlage von technischen Nutzan-wendungen werden kann und längst geworden ist.
Wie das möglich ist, würden wir uns gerne vorstellen können, weil es heute schon in unser Alltagsleben eingreift. Aber unser Vorstellungsvermögen hat sich in einem dreidimensio-nalen Raum entwickelt und in einer gerichteten, messbaren Zeit, und wo Masse und Ener-gie einander fremder sind als Tag und Nacht, die regelmäßig ineinander übergehen. Unser Vorstellen stammt weder aus dem Makrokosmos der Relativitätstheorie noch aus dem Mi-krokosmos der Quantenphysik, sondern aus unserer Mesosphäre von Stunden und Zenti-metern.
Wir müssen nicht beklagen, dass unsere Vorstellung nicht in Dimensionen vordringt, aus denen wir keine eigenen sinnlich-analogen, sondern nur symbolisch verschlüsselte digital-diskursive Meldungen haben, sondern darüber staunen, dass wir mit unserm Denken in Regionen vordringen, von wo wir keine Bilder haben.
Die Kenntnis der Kant'schen Kritik ist für eine solche Bescheidung hilfreich.
JE
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