Jenseits von Raum und Zeit

Raum und Zeit sind nicht fundamental, sondern werden von grundlegenderen Strukturen erzeugt. Dieses geheime Netzwerk der Welt ist der Baustoff von allem, berichtet "bild der wissenschaft" in seiner neuesten Ausgabe.
Würde Albert Einstein noch leben, hätte er bestimmt seine Freude an den Forschungen von Abhay Ashtekar. Der Physik-Professor und Direktor des Center for Gravitational Physics and Geometry der Pennsylvania State University hat die Allgemeine Relativitätstheorie in einer neuen mathematischen Sprache formuliert. In einem zweiten Schritt hat er sie dann so verändert, dass sie mit der anderen Säule der moderenen Physik vereinbar ist ? der Quantentheorie, die die subatomare Welt des Allerkleinsten beschreibt. Damit ist Einsteins Traum von einer einheitlichen Theorie der Schwerkraft und dem Mikrokosmos zum Greifen nah. Ashtekar nennt seine Theorie Quantengeometrie.

Die überraschende Konsequenz: Raum und Zeit sind auf kleinsten Skalen nicht mehr kontinuierlich, "glatt" und "fließend", sondern entstehen durch ein sogenanntes Spin-Netzwerk. Ashtekar vergleicht es mit einem Gewebe aus winzigen Fäden. Könnte man die Natur mit maximal möglicher Vergrößerung betrachten, würden sich Raum und Zeit auflösen und das körnige Geflecht des Spin-Netzwerks käme zum Vorschein. Dass der Raum uns dennoch homogen erscheint, ist kein Wunder. Denn das Auflösungsvermögen unserer Wahrnehmung ist beschränkt ? ähnlich wie beim Betrachten eines Fotos, dessen einzelne Bildpunkte wir aus der Distanz auch nicht erkennen können. Mit dem "kleinen" Unterschied, dass es sage und schreibe 10 hoch 68 Quantenfäden sind, die das Papier einer DIN A4-Seite durchziehen.

Die Bewährungsprobe der Quantengeometrie sind nun die rätselhaften Schwarzen Löcher und der Urknall selbst, mit dem unser Universum vor 13,7 Milliarden Jahren ins Dasein kam. "Die Quantengeometrie ist so weit ausgereift, dass sie diese Probleme jetzt direkt angehen kann", sagt Ashtekar in bild der wissenschaft. "Die Quantenphysik macht am Urknall nicht Halt. Die klassische Raumzeit löst sich im Urknall auf, aber das Spin-Netzwerk ist noch da. Es gab also keine Entstehung des Universums aus dem Nichts, weil das Nichts schlichtweg nicht existiert. Es gab immer schon etwas."

Mehr über die verblüffenden Erkenntnisse der Quantengeometrie und ihre Erklärung der Schwarzen Löcher lesen Sie in der aktuellen Titelgeschichte über Naturgesetze von bild der wissenschaft 12/2003.

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Rüdiger Vaas, Astronomie- und Physik-Redakteur von bild der wissenschaft


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