Weltformel oder separabler Aufbau?

Schüler · Anmeldungsdatum: 05.05.2006 Beiträge: 175

Hallo
Dies ist eher eine Diskussion als ein richtig physikalisches Thema

Jedem Physiker dürfte bekannt sein, dass die Physik danach bestrebt ist eine allumfassende Theorie zu finden, um die gesamte Physik unter einen Hut zu bringen, auch als Weltformel bekannt.

Mir ist jetzt nur Idee gekommen, ob das Universum vielleicht separabel aufgebaut ist, sich also nicht alles einheitlich beschreiben lässt.

Die Tastatur mit der ich schreibe und der Computerbildschirm kommunizieren miteinander, existieren jedoch unabhängig voneinander. Die Tastatur ist allerdings ohne einen Computerbildschirm nutzlos, mit einem Computerbildschirm kann man ohne die nötigen Bedienelemente auch recht wenig anfangen. Zusammen ergibt dies allerdings etwas nützliches und sinnvolles.

Vielleicht existiert so die gravitative Wechselwirkung unabhängig von den anderen Wechselwirkungen gemäß vorhin geschildertes Analogon.
Das eine hat also mit dem anderen nichts zu tun, kann allerdings miteinander wirken
Die gravitative Wechselwirkung lässt sich jedenfalls am schwierigsten mit den anderen Wechselwirkungen vereinigen.
Man kann es wohl nicht experimentell bestätigen, weshalb man hierzu wohl nur eine Meinung haben kann, vielleicht irre ich mich und man ist da weiter.
Was denkt ihr darüber?

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Natürlich wäre es denkbar, dass die Gravitation nicht mit den anderen Wechselwirkungen zusammenhängt, ich persönlich fände das allerdings ziemlich erstaunlich.

Denn nachdem die Physik nunmehr in so vielen Fällen die Puzzleteile, die aus Experimenten und zugehörigen Theorien gewonnen werden konnten, durch weiteres Forschen und das dabei gewonnene tiefere Verständnis zusammenfügen konnte, finde ich die gefühlsmäßige Erwartung vieler Physiker, dass sich auch die Gravitation einmal als nahtlos zusammenhängender Teil ein- und desselben Bildes, als eine der verschiedenen Erscheinungsformen ein- und derselben zugrundeliegenden Theorie herausstellen wird, sehr plausibel.

Man hat Quantentheorien der elektromagnetischen Wechselwirkung (Quantenelektrodynamik), der schwachen Wechselwirkung (Quantenfeldtheorie der schwachen Kraft) und der starken Wechselwirkung (Quantenchromodynamik) gefunden (in denen die Wechselwirkungen durch Austauschteilchen (virtuelle Photonen, schwache Eichbosonen, Gluonen) vermittelt werden), und es ist gelungen, zu zeigen, dass die ersten beiden dieser drei Wechselwirkungen nichts anderes als verschiedene Erscheinungsformen ein- und derselben Sache (der elektroschwachen Wechselwirkung) sind, die bei ausreichend hohen Energien (also bei hinreichend kleinen Abständen) gleich sind.

Die Vorhersagen dieser Theorien sind bis zu den heute zugänglichen Energien experimentell gut überprüft, und sie sind Bestandteil des Standardmodells der Teilchenphysik.

Die Bestrebungen, eine Quantentheorie auch der Gravitation zu finden (Schleifen-Quantengravitation und M-Theorie/Stringtheorie (Die fünf möglichen Varianten der Stringtheorie sind Näherungen ein- und derselben Theorie namens M-Theorie, wie Edward Witten 1995 zeigte)), einerseits, und die heutigen experimentellen Möglichkeiten andererseits müssen wohl in der Tat noch Fortschritte machen, bis eine experimentelle Überprüfung der Theorien zur Quantengravitation möglich wird.

Spannend finde ich allerdings, dass viele Dinge schon jetzt, ausgehend von sehr elementaren Modellannahmen der Quantengravitationstheorien, sehr gut zusammenpassen. So enthält die Stringtheorie automatisch in jeder ihrer Varianten ein Schwingungsmuster der Strings (also eine Anregungsmode der eindimensionalen schwingenden Fäden) mit Masse Null und Spin 2, also genau mit den Eigenschaften, die das Graviton, das Austauschteilchen der Quantentheorie der Gravitation, haben muss.

(Ein (sogar auch ohne mathematische und physikalische Vorbildung lesbares!) Buch zur Stringtheorie, das ich sehr empfehlen kann, ist "Das elegante Universum" von Brian Greene. Diese sehr anschauliche, didaktisch geschickte und gleichzeitig wissenschaftlich sehr exakte und tiefgreifendes Verständnis vermittelnde Darstellung physikalischer Erkenntnisse (von Relativitätstheorie über Quantentheorie bis Stringtheorie/M-Theorie) hat mich schwer beeindruckt smile

)

mitschelll · Anmeldungsdatum: 06.12.2007 Beiträge: 362

Ich glaube, bei diesem Thema gehört eine Menge Optimismus dazu. Als Physiker muss man ersteinmal davon ausgehen, dass sich irgendwann eine Theorie findet, die alle Kräfte miteinander kombiniert. Der "worst-case" für die Physik wäre sicherlich, dass die Gravitation einfach nicht zu packen ist. Das würde z.B. bedeuten, dass die Vorgänge in schwarzen Löchern auf ewig ein Geheimnis blieben.

Die Stringtheorie ist mit Sicherheit ein Kandidat für die einheitliche Beschreibung aller Kräfte. Doch hat sie den "Nachteil", dass sie mittlerweile nach fast 40 Jahren Forschung zu den Klassikern gehört und bisher noch nicht experimentell bestätigt werden konnte. Das kann für eine Theorie tödlich sein, und der Hype um diese Theorie nimmt auch merklich ab.
Wahrscheinlich braucht die Physik einfach wieder einen Einstein und eine geniale Idee, welche die Stringtheorie sicherlich ist.