Vor allem bei dem Versuch, die Phänomene der vierten Wechselwirkung, nämlich der Gravitation, und die Quantentheorie unter einen Hut zu bringen, stößt man an eine harte mathematische Grenze. Um sie zu überwinden, gibt es heute verschiedene Ansätze, vor allem die Stringtheorie und die Schleifen-Quantengravitation (Loop Quantum Gravity).
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Die Stringtheorie geht davon aus, dass sich alle Elementarteilchensorten – sowohl die Leptonen wie das Elektron als auch die Quarks, aus denen sich Protonen und Neutronen zusammensetzen – als unterschiedliche Anregungszustände einer einzigen Art von Objekten, den Strings, manifestieren. Diese Fäden schwingen wie Saiten einer Gitarre (daher auch der englische Name string) in einem Raum, der zehn oder elf Dimensionen hat.
Die Schleifen-Quantengravitation braucht diese Vieldimensionalität nicht. Sie bleibt in unseren gewohnten vier Dimensionen von Raum und Zeit, postuliert jedoch, dass diese nicht kontinuierlich sind, sondern aus Quanten (kleinsten, unteilbaren Einheiten) bestehen – eben den Loops oder Schleifen. In ihrer Bildsprache kann man sich die Welt vorstellen, als habe sie eine Gewebestruktur: Der Raum ist also nicht glatt wie eine Plastikfolie, sondern gerastert wie ein Frotteestoff. Das Gleiche gilt dann für die Zeit: Sie besteht aus kleinsten Zeitschritten, unter die eine weitere Auflösung nicht mehr möglich und auch nicht mehr sinnvoll ist.
Warum haben wir von dieser Struktur bisher nichts mitbekommen? Die Antwort: Sie ist extrem fein. So hat die kleinste Einheit, also eine Schleife, die Länge von etwa 10 hoch minus 33 Zentimetern; man nennt dies die Planck-Länge. Sie ergibt sich rechnerisch aus den Naturkonstanten der Lichtgeschwindigkeit, des Planck’- schen Wirkungsquantums und der Gravitationskonstanten.
Analog entspricht ein Zeitquant der Spanne, die ein lichtschnelles Teilchen bräuchte, um ein Raumquant zu durchfliegen. Zur Verdeutlichung: Die Fläche eines DIN-A4-Blattes ließe sich demnach aus rund 10 hoch 68 – das entspricht einer Eins mit 68 Nullen – solcher Schleifen zusammensetzen.
Stand: 16.06.2006
