Dieser Artikel ist Teil einer fortlaufenden Besprechung des Buchs “Die perfekte Theorie: Das Jahrhundert der Genies und der Kampf um die Relativitätstheorie”* (im Original “The Perfect Theory: A Century of Geniuses and the Battle over General Relativity”* von Pedro Ferreira. Jeder Artikel dieser Serie beschäftigt sich mit einem anderen Kapitel des Buchs. Eine Übersicht über alle bisher erschienenen Artikel findet man hier
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Im ersten Kapitel des Buchs haben wir erfahren, was eigentlich das allgemeine an der Allgemeinen Relativitätstheorie ist und wie Albert Einstein überhaupt auf die Idee kam, sie zu entwickeln. Im zweiten Kapitel hat Einstein dann mühsamer Rechnerei endlich herausgefunden, wie er diese Theorie formulieren kann. Das dritte Kapitel hat gezeigt, dass wir aus der allgemeinen Relativitätstheorie überraschend viel über die Entstehung des Universums lernen können. Kapitel 4 hat erklärt, dass man aus ihr auch faszinierende Erkenntnisse über sterbende Sterne erhalten kann. In Kapitel 5 ging es um Einsteins Gegner und die zweifelten in Kapitel 6 sogar den Urknall an; den größten Erfolg der Relativitätstheorie. In Kapitel 7 erzählt Ferreira wie die Relativitätstheorie langsam wieder an Fahrt aufnahm und sich nun auch die Astrophysiker mit ihr beschäftigten mussten und Kapitel 8 zeigte, dass das eine gute Idee war, denn die komischen Phänomene die Einsteins Theorie vorhersagte, schienen im Kosmos tatsächlich zu existieren. In Kapitel 9 haben sich die Forscher wieder dem Versuch gewidmet, die “Theorie von allem” zu finden, die schon Einstein selbst finden wollte. In Kapitel 10 hat man mit den Gravitationswellen endlich ein Anwendungsgebiet der Allgemeinen Relativitätstheorie gefunden, mit dem sich ordentlich experimentieren lässt. Und in Kapitel 11 kehrte die ungeliebte kosmologische Konstante auf einmal wieder zurück in die Physik und das neue dunkle Universum.
In Kapitel 12 widmet sich Ferreira zum dritten Mal in diesem Buch ausführlich dem Thema der Vereinheitlichung von Gravitation und Quantenmechanik. Durchaus zu Recht, denn dieses große Ziel bestimmt die Physik heute noch so wie damals. Schon Einstein war klar, dass seine Relativitätstheorie nicht das Ende des Wegs gewesen sein konnte und er probierte eine Theorie zu finden, die noch allgemeiner ist und Gravitation und Elektromagnetismus auf die gleiche Weise beschreibt. Und auch den Forschern in den nachfolgenden Generationen war klar, dass sie Einsteins Theorie irgendwann verbessern mussten.
Die Relativitätstheorie wurde in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts immer wichtiger und es war langsam an der Zeit ihre Isolierung zu beenden und sie mit den anderen großen Theorie der Physik zusammenzuführen. WIE stark der Status der Relativitätstheorie gewachsen war, wurde 1979 klar, als der berühmte Lucasianische Lehrstuhl für theoretische Physik der Universität Cambridge, den zuvor schon Wissenschaftler wie Isaac Newton und Paul Dirac innegehabt haben, an einen Relativitätsforscher vergeben wurde: Stephen Hawking. In seiner Antrittsrede machte Hawking klar, wie optimistisch er war, dass die große Vereinheitlichung der Physik bald vollendet sein würde und gab ihr den Titel “Ist das Ende der theoretischen Physik in Sicht?”
Die Gravitation ließ sich zwar weiterhin nicht auf die gleiche Art und Weise beschreiben wie die anderen drei Kräfte aber in den 1980er Jahren kristallisierten sich zwei neue, aber grundlegend unterschiedliche öglichkeiten heraus, wie sich die Sache mit der Vereinheitlichung der Kräfte lösen lassen könnte. Wieder war Bryce DeWitt, den wir schon in den vorherigen Kapiteln immer wieder getroffen haben, maßgeblich beteiligt. DeWitt skizzierte zwei verschiedene Ansätze, um eine Theorie der Quantengravitation aufzustellen. Der klassische, sogenannte kanonische Ansatz beschrieb die Raumzeit nicht mehr als untrennbare Einheit, sondern als Entwicklung des Raums im Laufe der Zeit. DeWitt wollte Gravitation und Quantenmechanik zusammenführen, in dem er eine Wellenfunktion für den Raum selbst suchte die analog zu den Wellenfunktionen in der Quantenmechanik die Wahrscheinlichkeit angeben, mit der sich eine bestimmte Geometrie des Raums entwickelt.
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