Brian Greene - Das elegante Universum

Superstrings, verborgene Dimensionen und die Suche nach der Weltformel 

Das war mein Einstieg in die Stringtheorie und was für einer. Ein Buch das mich über drei Monate Zeit und Nerven gekostet hat. Trotz all der Symmetrien, Strings, Dimensionen, mathematischen Konstrukten und schäumenden Quantenfeldern war ich komplett fasziniert von dieser Theorie. Sie ist so anders als alles was ich gelernt habe, zwar noch nicht bewiesen, wie andere Modelle aber irgendwas ist dran. Denn das ist es ja gerade, die Mathematik die dahinter sitzt funktioniert. Sie liefert Ergebnisse die zu Vorhersagen passen, es geht alles auf. Man weiß im Grunde nur nicht, was es zu bedeuten hat und ganz ehrlich, es gibt kaum spannenderes als eine Theorie, bei der man nicht im Ansatz weiß, wo die Reise hingeht. 

 Brian Greene hat hier ein Grundlagenwerk veröffentlicht, dass es mir als Laiin ermöglicht eine grobe Ahnung davon zu bekommen, was die theoretischen Physiker im Bereich der Stringtheorie so machen. Die Erstauflage des Buches ist von 1999, ändert aber nichts an den dargestellten Grundzügen der Theorie. Spoiler Alert direkt vorweg: bisher gibt es noch keinen experimentellen Beweis für die String Theorie. Es wird vereinzelt noch im Bereich der Supersymmetrie geprüft ob im Large Hadron Collider (Teilchenbeschleuniger in der Schweiz) die dazu nötigen Teilchen auftauchen oder bereits aufgetaucht sind und es wird auch weiterhin gerechnet, denn wie bereits erwähnt, man weiß noch nicht wo all die Stränge hingehen. Mathematisch ergibt es Sinn die Frage ist nur wofür. 

Es sind keine spezifischen Vorkenntnisse nötig. Relativitätstheorie, sowie Räume, Dimensionen und auch die Symmetrien werden ausführlich und gut erklärt. Gerade ab dem Punkt Supersymmetrie und wenn mehr als drei Dimensionen auftauchen war Google mein bester Freund.  Könnt ihr die drei Raumdimensionen in unserer Welt benennen? (Auflösung gibt es ganz unten, Funfact, denn klar benennen konnte ich die auch erst nach dem Buch.) Allgemein gibt es drei Raumdimensionen und eine Zeitdimension. In den verschiedenen String Theorien sind von allen Dimensionen aber mehr vorhanden und nötig.

Kurzer und allgemeiner Überblick der Stringtheorie: Sie besagt, dass unsere Punktteilchen (die wir kennen und im Teilchenbeschleuniger sehen können) aus noch kleineren Strings bestehen. Diese Strings sind die Grundlage für alles. Verschiedene Impulse und Schwingungen sorgen für eine Variabilität die alles möglich macht. Verschiedene und zahlreiche Raumdimensionen sorgen dafür, dass genug Strings vorhanden sind um alles, was wir sehen wahrnehmen können, abzubilden. Die Strings sind unterhalb der Planck Grenze und so klein, dass sie bisher für uns nicht sichtbar sind. Rein mathematisch funktioniert diese Theorie aber ziemlich gut und wird deshalb gern als Weltformel bezeichnet. Denn, Strings funktionieren auf kleinstem Raum, sind aber auch in der Lage Risse in der Raumzeit zu fixen und schwarze Löcher rein theoretisch zu erklären. Zudem bietet die Theorie eine Vereinbarkeit von Gravitation und Quantenmechanik. Die M-Theorie hat sich gebildet, nachdem man herausgefunden hat, dass die verschiedenen Typen der Theorie (es gibt insgesamt fünf Typen der von Strings: Typ I, Typ IIA, Typ IIB, o-heterotisch und e-heterotisch) dual zueinanderstehen. Sprich, es hängt alles irgendwie zusammen. 

Das ist von mir nur ganz grob zusammengefasst und dabei habe ich die mathematischen Räume, wie den Calabi-Yau-Raum (auch Calabi-Yau-Mannigfalt genannt), oder die theoretischen Teleports oder Flops von Strings nicht mal angerissen. Das ist so ein weites Feld und ich hatte sehr viel Spaß daran mich in das Thema einzubuddeln. Es ist teilweise ultrakompliziert, selbst mit der deutschen Übersetzung. Dieses Buch braucht Zeit und ist richtig Arbeit, das will ich gar nicht schön reden. Auf Sätze und Fragestellungen wie den folgenden müsst ihr euch einstellen: 

"Wenn der Raum des Calabi-Yau-Raums unseres Universums einem raumzerreißenden Flop-Übergang unterworfen wäre, wie würde dieser Vorgang aus Sicht des gespiegelten Calabi-Yau-Raums aussehen?" (S. 311)

Antwort darauf? Ich habe lediglich eine grobe Vorstellung. Und man kann mir wahrscheinlich schon weiter oben im Text vorhalten, dass meine Ausführungen nicht akkurat sind. Sie vermitteln aber genau das was erreichen will. Eine kleine Einsicht in einen riesigen Bereich, der wahnsinnig spannend ist und vielleicht auch spannend für jemanden von euch ist. Quantenmechanik, Quantengeometrie, Symmetrie und Symmetriebrüche... ich mag es einfach so sehr in diesen Bereichen rumzuhängen und mir alles anzuschauen und anzueignen. Denn die Frage aller Fragen ist noch offen. 

Was ist das alles? 

Da ich nicht so der spirituelle Typ bin, bietet die theoretische Physik genug Material für mich um der Antwort auf alles irgendwann näher zu kommen. Mir reichen die populärwissenschaftlichen Publikationen und die Überblickswerke. Daher dieser Buchtipp, der bestimmt nicht für jeden etwas ist aber eine Nische abdeckt, in der ich immer mal wieder zu finden bin. Ich checke auch in unregelmäßigen Abstand ob es Neuigkeiten in Bezug auf die M-Theorie oder dem Nachweis der String Theorie gibt (besonderes Augenmerk liegt da auf der Supersymmetrie). Die Faszination hat das Buch von Brian Greene ausgelöst und ich bin sehr dankbar dafür. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(Unsere drei Raumdimensionen: Oben, unten; links, rechts; vorne, hinten)