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Quantenmechanik, Relativitätstheorie und
Stringtheorie
Die Quantentheorie beschreibt die mikroskopischen
Eigenschaften des Universums, die Welt der Elementarteilchen.
Die allgemeine Relativitätstheorie beschreibt astronomische
Grössenverhältnisse wie die Bewegung der Planeten
auf Ihren Umlaufbahnen, Raumkrümmungen und zusätzliche
Dimensionen.
Die grösste Herausforderung der heutigen Physik ist nun beide
Theorien miteinander zu verknüpfen und eine einheitliche Weltformel zu finden,
die sowohl im Mikrokosmos, wie auch im Makrokosmos ihre Gültigkeit behält.
Mit den Mitteln der momentanen Mathematik ist das jedoch nicht ohne weiteres
möglich.
In der Quantentheorie arbeitet man mit Punktteilchen.
Wird eine Masse, die nicht gleich Null ist, auf einen
Punkt zusammengepresst, auch Singularität genannt,
bedeutet dies jedoch nach der allgemeinen Relativitätstheorie
eine unendliche Krümmung des Raums.
Mit der Relativitätsteorie ist es nicht möglich
mikroskopisch kleine Abstände zu erfassen.
Die Relativitätstheorie beschreibt statt Punktteilchen
einen verschwommenen Quantenschaum, der sich aus der
Aufenthalts-Wahrscheinlichkeit von Punktpartikeln ergibt
(lt. Heisenberg's Unschärferelation).
Die Allgemeine Relativitätstheorie kann Singularitäten
und Zeitschleifen nicht beschreiben, während die
Quantenmechanik die Gravitation nicht erklären kann.
Die Stringtheorie bietet Werkzeuge, um die Welt im kleinsten zu beschreiben und steht
trotzdem nicht im Widerspruch zur allgemeinen Relativitätstheorie.
Die Stringtheorie führt hierzu eine minimale Längeneinheit
ein, die sogenannte Planklänge (10-33).
Die Stringtheorie beschreibt die kleinsten möglichen
unteilbaren Einheiten nicht als Punktteilchen, sondern als schwingende
Stringbänder. Strings sind somit die "atomarsten" Bausteine der Natur, aus
denen die Quarks aufgebaut sind.
Je nachdem mit welcher Frequenz ein String schwingt, weist er eine
bestimmte Energie und somit auch eine Masse auf (nach Einsteins
E = m*c2), die direkt einem
Elementarteilchen entspricht. So beschreibt die Stringtheorie sogar
das Graviton, und liefert uns somit eine
quantenmechanische Beschreibung der Gravitation.
Durch die Möglichkeiten, in Form von Strings die Gravitationskraft
in das quanten- mechanische Modell einzugliedern und dieses dann mit der
Relativitätstheorie zu vereinigen, hat die Stringtheorie alle
Eigenschaften der bislang vergeblich gesuchten Weltformel.
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