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Einleitung

Das Wort „String-Theorie“ ist ein Oberbegriff für zahlreiche Theorien und wurde im Laufe der Jahre verändert. Die String-Theorie der 60er hat nur noch wenig mit der heutigen Formulierung zu tun. Veränderungen wie Supersymmetrie und Forschungen vieler Wissenschaftler haben die String-Theorie von Anfang an stark beeinflusst.

Bosonic String Theory

Die Geburt der Ursprungsversion der String-Theorie liegt in den 60er Jahren durch die Arbeiten von Gabriele Veneziano, einem wissenschaftlichen Mitarbeiter des CERN (Europäische Organisation für Kernforschung). Diese erste Version ist unter dem Namen „Bosonic String Theorie“ bekannt und beinhaltet 26 Dimensionen. Ihren Namen bekam sie durch den Umstand, dass diese Theorie nur Bosonen behandelte und Fermionen außer vor ließ. Das schloss sie als allumfassende Theorie aus. Noch schlimmer als die Fermionen wog aber die Voraussage des Tachyons, einem Teilchen mit negativer Masse, was die gesamte Theorie ad absurdum führte.

Superstring Theory

Die Superstring-Theorie oder Supersymmetrische String-Theorie fügte der vorhergehenden Version die Supersymmetrie hinzu und realisierte, dass bosonic patterns und fermionic patterns immer in Paaren auftreten. Auch hier stoßen wir also auf Symmetrien. Doch auch diese Theorie hatte ein Problem: es gab sie in fünf verschiedenen Varianten. Wie konnte das sein? Wie konnte eine Theorie, die dazu geschaffen war, die große vereinheitlichte Theorie zu bilden, in fünf verschieden Varianten kommen? Diese Theorien unterschieden sich nur in einigen Kleinigkeiten und alle kamen mit zehn Dimensionen daher, neun räumlichen und einer zeitlichen:

Type I
Typ I beinhaltet sowohl offene als auch geschlossene Strings. Sie erklärt dabei die beiden möglichen Orientierungen der Vibrationen in einem String (mit und gegen Uhrzeigersinn) als gleichwertig und ähnelt dabei Typ IIB.

Type IIA
In dieser Theorie werden Vibrationen im und gegen Uhrzeigersinn als entgegengesetzt angesehen. Dabei bezieht sich das Wort „entgegengesetzt“ entgegen dem landläufigen Sinn auf mathematisch sehr komplexe Beziehungen. Genauso geht man formulieren, das der Spin (ähnlich Eigendrehimpuls) der Teilchen in der Theorie gegenläufige Richtungen haben können.

Type IIB
Im Gegensatz zu Typ IIB wird die Richtung der Vibrationen nicht als entgegengesetzt denn als gleich behandelt. Der Spin der Teilchen würde also als gleichgerichtet behandelt.

Heterotic String Theory
Die heterotische String-Theorie ist deshalb sehr interessant, weil sie es schafft, bosonische Strings, die zehn Dimensionen benötigen, und die Supersymmetrie, die sechsundzwanzig Dimensionen braucht. Diese Kombination ist das Ergebnis aus den Vibrationenpattern, bei den angenommen wird, dass gegen Uhrzeigersinn laufende Vibrationen 26 Dimensionen einnehmen gegenüber zehn im Uhrzeigersinn. Dazu müssen die zusätzlichen sechzehn Dimensionen irgendwie in einem kreisförmigen Zustand zusammengefasst sein. Diese Struktur gibt es aber auf zweierlei Arten, weshalb es auch zwei unterschiedliche heterotische Theorien gibt, einmal O(32)[HO] und E8 X E8 [HE].

M-Theory

Das “M” in “M-theory” scheint für nicht wirklich zu stehen, auch wenn viele raten.

Die M-Theorie war das Ergebnis der zweiten Superstring Revolution 1995. Sie wurde durch Professor Edward Witten in einer unglaublichen Vorlesung an der Universität von Südkalifornien eingeführt und vereinigt die fünf verschiedenen Superstring-Theorien als auch die Supergravitation in einer einzigen neuen Theorie, der M-Theorie. Diese benötigt elf Dimensionen (zehn räumliche und eine zeitliche), wobei die vorher übersehene zusätzliche elfte Dimension die Verbindung der anderen fünf untereinander erlaubt. Zusätzlich führt sie eine ganze Reihe vollkommen neuer fantastischer Konzepte ein, wie zweidimensional vibrierende Membrane, sog. „three-branes“ (komplexe dreidimensionale Strukturen) und viele andere komplexe Ideen. Die M-Theorie ist zurzeit noch relativ unausgereift und benötigt noch eine Menge eingeherende Forschung. Darüber hinaus ist schon allein der Name der Theorie ein Phänom. Niemand weiß, ob das „M“ in M-Theorie wirklich für irgendetwas steht, auch wenn einige Vermutungen wie „Mysterie“ oder „Membran“ angestellt wurden.

Quellen und Links