die nte Dimension: neue physik: geburt der string-theorie

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Einleitung

Die String-Theorie hat sich nicht einfach in dem letzten Jahrzehnt einfach so ergeben. Sie hat eine bewegte Geschichte mit vielen Tief- aber auch noch mehr Höhepunkten hinter sich. Aufgrund ihrer Entwicklung parallel zu einigen anderen prominenten Ideen dieses Jahrhundert wie dem Standardmodell oder der Quantenmechanik blieb sie der großen Masse verborgen. Schauen wir deshalb nun auf die lange Geschichte dieser Theorie.

Kaluza - Klein Theorie

Kaluza dachte darüber nach, was für Konsequenzen eine extra Dimension zusätzlich zu unseren vier Dimensionen (drei räumliche und eine zeitliche) hätte.

Die Ursprünge der String-Theorie liegen in den Arbeiten von Theodor Kaluza von 1919 von der Universität Königsberg. Er dachte darüber nach, was für Konsequenzen eine extra Dimension zusätzlich zu unseren vier Dimensionen (drei räumliche und eine zeitliche) hätte. Er fand, dass diese die Möglichkeit hätte, die Gravitation und die elektromagnetischen Kräfte zu vereinigen. Nach diesem Durchbruch schickte er seine Arbeiten an Albert Einstein, welcher die Theorie jedoch weitestgehend ablehnte, da aus seiner Sicht keine Notwendigkeit für eine zusätzliche Dimension bestand. 1926 zeigte der schwedische Mathematiker Oskar Klein, dass sich auf Basis von Kaluzas Arbeiten eine Quantenfeldtheorie aufbauen lies. Zu dieser Zeit realisierte Kaluza, dass das Universum aus ausgedehnten und zusammengerollten Dimensionen besteht. Wir können zwar die ausgedehnten Dimension wahrnehmen, wie unsere Zeit und Raum, nicht aber die zusammengerollten, da sie sich auf viel zu kleine Raumbereiche erstrecken. Die Arbeiten von Kaluza und Klein wurden lange Zeit nicht beachtet, da zwischenzeitlich immer neue Kräfte gefunden wurde. Die Konsequenzen aus der Kaluza-Klein Theorie waren neue, zusätzliche Dimensionen, um die neuen Kräfte aufzunehmen, wobei wir heute bei exakt elf Dimensionen angelangt sind.

Früher Beginn

Die String-Theorie wurde in den 60er Jahren aufgrund von Arbeiten an starken Kernkräften und Hadronen (Teilchen, die der starken Wechselwirkung unterworfen sind) eingeführt. Doch ungeachtet von fünf Jahren harter Arbeiter schien die Quantenchromodynamik, ein Teilfeld der Quantenmechanik, besser mit diesen Problemen umzugehen. Ein Durchbruch gelang 1971, als es gelang, die Supersymmetrie in die String-Theorie mit einzubeziehen, um so Superstrings zu schaffen, die in zehn räumlichen Dimensionen existieren konnten. Doch es sollte noch mehr als dreizehn Jahre dauern, bis der nächste Durchbruch endlich die Aufmerksamkeit der physikalischen Gesellschaft auf die String-Theorie lenkte.

Die erste Revolution

Damit einher gingen bis zum Ende von 1985 fünf verschiedene String-Theorien, wobei jede für sich gesehen korrekt war

Dieses, als „erste Revolution“ bekannte Ereignis ergab sich 1984, als die Arbeiten von Green und Schwarz die Konsistenz (Widerspruchsfreiheit) der String-Theorie bewies. Damit einher gingen bis zum Ende von 1985 fünf verschiedene String-Theorien, wobei jede für sich gesehen korrekt war. Das hielt bis 1994 bestand.

Die zweite Revolution

Diese „zweite Revolution“ fand auf Basis der Arbeiten von Seiberg und Professor Edward Witten statt, die zeigten, dass alle die verschiedenen Theorien einfach nur unterschiedliche Formulierungen einer Theorie, der von Ihnen entwickelten M-Theorie, war. Diese beiden Revolutionen haben uns schlussendlich zu unserem heutigen Verständnis geführt.

Quellen und Links

Quellen
  • “A Brief History of Superstrings.” Viewed: August 2004. < http://www.theory.caltech.edu/people/jhs/strings/string13.html >.
  • “String Theory in a Nutshell.” Viewed: August 2004. .
  • “Why Did String Enter the Story.” The Official String Theory Web Site. Viewed: August 2004. < http://superstringtheory.com/basics/basic3.html >.
  • Greene, Brian. “The Elegant Universe.” Vintage Books, New York: 2003.
  • Gribbin, John. “The Search for Superstrings, Symmetry, and the Theory of Everything.” Little, Brown and Company: Boston, 1998.
Links

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