Die theoretischen Beschreibungen von elektroschwacher und starker Kraft wurden später zum Standardmodell der Teilchenphysik zusammengefasst und jetzt fehlte eigentlich nur noch die Gravitation. Die erwies sich aber als harter Brocken. Bryce DeWitt, den wir schon im vorletzten Kapitel kennengelernt haben, wollte es aber unbedingt schaffen und war dafür sogar bereit, einen Schritt zurück zu machen und Einsteins elegante Beschreibung der Gravitation zumindest formal zu verwerfen.
Einsteins grandiose Idee bei der Entwicklung der Allgemeinen Relativitätstheorie war es ja, sie nicht als Kraft auf die gleiche Art wie zum Beispiel den Elektromagnetismus zu betrachten, sondern als Auswirkung der Geometrie der Raumzeit. Die elektromagnetische Kraft kann man sich vermittelt durch Teilchen vorstellen, die Photonen. Sie sausen zwischen den Atomen und Molekülen hin und her und je nach Ladung werden sie angezogen oder abgestoßen. DeWitt wollte diese Beschreibung auf die Gravitation übertragen und sie so beschreiben, wie es auch bei den anderen Kräften (die alle ebenfalls entsprechende Austauschteilchen besitzen) der Fall war. Er führte dazu ein neues Teilchen ein, das Graviton und hoffte, die Gravitation damit auf die gleiche Art beschreiben zu können wie es Feynman und seinen Kollegen mit der QED gelungen war.
Nur leider funktionierte die Methode der Renormierung bei der Gravitation nicht. Ohne Renormierung liefern die Theorien der anderen Kräfte sinnlose Vorhersagen und behaupten zum Beispiel, ein Elektron hätte eine unendlich große Masse. Die Renormierung aber entfernt diese Unendlichkeiten und macht die Theorien praktikabel, so dass sie korrekte Vorhersagen liefern. Renormiert man aber die Gravitation, dann verschwinden die Unendlichkeiten nicht, sondern tauchen anderswo wieder auf. Die Sache mit der Quantengravitation funktionierte einfach nicht – die Gravitation schien einfach irgendwie anders zu sein als die anderen drei Kräfte und sperrte sich gegen jeden Versuch, sie zu vereinheitlichen.
Selbst nach dem Tod von Stalin war die Sache mit der Einheit knifflig… (Bild: Einheit Sonderheft März 1953. Dietz Verlag Berlin, public domain)
Erst 1974 gab es einen kleinen Lichtblick. Da hielt Stephen Hawking einen Vortrag und sprach von dem, für das er heute (neben vielen anderen Dingen) berühmt ist. Hawking zeigte, dass schwarze Löcher nicht völlig schwarz sind, wie man bisher dachte. Sie haben eine Temperatur und sie geben Strahlung ab, wenn auch sehr wenig. Und er kam zu dem Ergebnis, in dem er Quantenmechanik und Relativitätstheorie kombinierte. Die Geschichte der “Hawking-Strahlung” möchte ich jetzt nicht noch einmal komplett nacherzählen (Ferreira erklärt das im Buch sehr anschaulich und wer lieber Videos schaut kann sich das hier oder das hier ansehen).
Hawkings Entdeckung, dass Quanteneffekte in der Nähe von schwarzen Löcher dazu führen, dass sie Strahlung abgeben, darf aber nicht mit einer, wenn auch nur ansatzweisen, Vereinheitlichung von Relativität und Quantenmechanik verwechselt werden. Hawking hatte speziell schwarze Löcher betrachtet und sich nicht mit einer allgemeinen Beschreibung der Gravitation beschäftigt. Aber er hatte gezeigt, dass seltsame Dinge passieren, wenn beide Theorien kombiniert werden und das eine Theorie der Quantengravitation dringend nötig wäre, um diese seltsamen Dinge vernünftig zu erklären. Und währenddessen machten sich die Astronomen daran, ein paar der anderen seltsamen Effekte zu beobachten, die Einsteins Theorie vorhersagte…
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