Das hier ist die Rezension eines
Kapitels von “Der Stoff aus dem der Kosmos
ist” von Brian Greene. Links zu den Rezensionen der anderen Kapitel kann man hier finden.
Über die überraschenden Aussagen der Stringtheorie hat Greene im letzten Kapitel gesprochen. Nun, in Kapitel Nummer 13, wird es noch wilder. Hier taucht nun die “M-Theorie” auf – eine Theorie die so mysteriös ist, dass man noch nichtmal weiß, was ihr Name bedeutet 😉
Die Stringtheorie macht zwar äußerst elegante und faszinierende Vorhersagen und scheint ein vielversprechender Weg auf der Suche nach der Vereinheitlichung von Quantenmechanik und Gravitation zu sein. Aber, wie schon im letzten Kapitel angesprochen, gibt es auch Probleme. Ein sehr großes Problem ist die Tatsache, dass es nicht nur eine Stringtheorie gibt, sondern gleich fünf!
Die mysteriöse Theorie
Alle diese fünf Theorien beschreiben die dünnen, schwingenden Strings und alle sind sich auf gewissen Weise ähnlich. Aber es sind trotzdem verschiedene Theorien die verschiedene Aussagen machen und das ist bedenklich. Ok – man könnte einfach abwarten, bis wir mal Experimente machen können, die gut genug sind und dann schauen, welche der fünf Theorien stimmt und welche nicht. Aber das ist irgendwie unbefriedigend. Wir suchen ja eine vereinheitlichte Theorie. Eine Theorie, die Quantenmechanik und Relativitätstheorie zusammenfasst und den ganzen Kosmos beschreibt. Was machen wir dann mit den anderen vier Stringtheorien, die mathematisch und physikalisch genauso plausibel sind – aber halt nur die “falschen” Aussagen machen? Beschreiben diese Theorien dann andere Universen? Oder gibt es vielleicht noch sehr viel mehr Stringtheorien? Und warum ist dann genau die eine richtig, die anderen aber nicht?
Glücklicherweise braucht man sich darüber keine Gedanken machen. Denn in der “zweiten Superstringrevolution” konnte 1995 Edward Witten zeigen, dass die fünf Stringtheorien in Wahrheit gar keine unterschiedlichen Theorien sind sondern nur fünf verschiedene Möglichkeiten, eine einzige Theorie mathematisch zu untersuchen. Diese eine Theorie wurde “M-Theorie” genannt wobei niemand so genau weiß, was das “M” hier zu bedeuten hat. Master, Magisch, Mystisch, Majestätisch, Matrix – es gibt jede Menge Vorschläge aber bis jetzt hat man sich nicht festgelegt. Das ist auch gut so, denn eigentlich weiß man auch noch nicht so recht, was die M-Theorie eigentlich ist bzw. was sie beinhaltet. Man weiß, dass sie existiert – aber verstanden hat man sie bei weitem noch nicht!
Edward Witten konnte aber zumindest schon einige grundlegende Ergebnisse vorlegen. Zuerst einmal hat er gezeigt, dass die bisherigen Stringtheorien (die ja mathematisch gesehen auch nur Annäherungen an die M-Theorie waren) eine Zusatzdimension übersehen haben. Die M-Theorie benötigt zehn Raumdimensionen; insgesamt würden wir dann also in einer elfdimensionalen Raumzeit leben…
Die M-Theorie hat außerdem das Konzept der Strings erweitert. Die waren ja bisher eindimensionale Gebilde und das sind sie auch noch in der M-Theorie. Die sagt nun aber, dass auch zweidimensionale “Strings” existieren können. Also quasi kleine, schwingenden Flächenstückchen bzw. Membranen (die man hier meist 2-Branen nennt). Außerdem sind auch 3-Branen; also dreidimensionale Objekte möglich; 4-Branen, usw. Die Strings sind also nur ein möglicher Bestandteil einer Welt, die möglichweise voller p-Branen ist (“p” steht hier für jede beliebige Zahl zwischen 1 und 10).
In so einer Branwelt sind interessante Sachen möglich. Im letzten Kapitel hat Greene erklärt, dass die Strings der Stringtheorie extrem winzig sein müssen (und damit außerhalb der Reichweite aller Meßinstrumente). In der Branwelt könnte das vielleicht anders sein. Will man einen String bzw. eine Brane größer machen, dann muss man Energie reinstecken. Die Mengen an Energie, die dazu nötig wären können wir heute bei weitem nicht erzeugen – aber beim Urknall gab es die und da könnten vielleicht große Strings erzeugt worden sein. So ein großer kosmischer String könnte eventuell sogar beobachtbar sein!
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