Über die Quantenwelt hinaus


Noch immer ist die allumfassende Theorie für Quanten und Gravitation nicht in Sicht. Dieses Buch rollt den Grundlagenstreit auf.

Michael Springer | Spektrum

In der modernen Physik koexistieren zwei grundverschiedene Theoriegebäude. Einsteins allgemeine Relativitätstheorie beschreibt die Schwerkraft als kontinuierliche Krümmung der Raumzeit.

Die Quantenmechanik, begründet unter anderem von Niels Bohr, postuliert hingegen körnige Strukturen, die sich – was gemäß der klassischen Physik unmöglich wäre – abwechselnd einmal wie Wellen, einmal wie Teilchen verhalten. Beide Theorien sind in ihrer jeweiligen Domäne ungemein erfolgreich: Die Gravitationstheorie erfasst kosmologische Phänomene, die Quantenmechanik subatomare Teilchenprozesse mit größter Genauigkeit.

Diese Zweiteilung der Grundlagenphysik wird spätestens dann problematisch, wenn die zwei Bereiche einander ins Gehege kommen. Zum einen spielen Quantenprozesse in der heutigen Kosmologie eine wichtige Rolle, um Vorgänge kurz nach dem Urknall, die Struktur der kosmischen Hintergrundstrahlung oder das Verhalten Schwarzer Löcher zu erklären. Zum anderen bezweifelt heute kaum ein Physiker, dass die Gravitationswellen, die zum Aufspüren und Abbilden Schwarzer Löcher in gigantischen Observatorien zur Überlagerung gebracht werden, ähnlich quantisiert sind wie etwa das elektromagnetische Feld: Den Quanten des Letzteren, den Photonen, entsprechen beim Schwerefeld die – vorderhand hypothetischen – Gravitonen.

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