Das elegante Universum. Superstrings, verborgene Dimensionen und die Suche nach der Weltformel [Gebundene Ausgabe]

Eine der paradoxen Feststellungen der modernen Physik lautet: "In ihrer momentanen Formulierung ist es nicht möglich, dass die allgemeine Relativitätstheorie und die Quantenmechanik richtig sind". Beide sind in ihrem jeweiligen Bereich überaus präzise: Die Relativitätstheorie erklärt das Verhalten des Universums im großen Maßstab, während die Quantenmechanik das Verhalten subatomarer Teilchen beschreibt. Unter extremen Bedingungen wie Schwarzen Löchern kollidieren beide Theorien allerdings. Brian Greene, ein Spezialist in der Quantentheorie, glaubt, dass beide Pfeiler der Physik in der Superstring-Theorie vereinigt werden können, einer Theorie für alles. Die Superstring-Theorie ist bereits als Teil der Physik des 21. Jahrhunderts bezeichnet worden, der zufällig bereits im 20. Jahrhundert aufgetaucht ist. Mit anderen Worten: Sie ist noch nicht ganz fertig. Trotz aller Unsicherheiten -- "String-Theoretiker suchen nach ungefähren Lösungen für ungefähre Gleichungen" -- gibt Greene eine Tour d'String, die auch wissenschaftlichen Ansprüchen standhält.

Obwohl Ed Witten vom Institute for Advanced Study in vielerlei Hinsicht der menschliche Held von Das elegante Universum ist, ist dies keine Geschichte über die menschliche Seite der Physik. Greene konzentriert sich auf die Wissenschaft und vermittelt Nicht-Fachleuten zumindest den Eindruck, zu verstehen -- oder eine Ahnung von alldem, was man nicht weiß. Und dies ist bekanntlich ja der erste Schritt zum Wissen... --Mary Ellen Curtis

Unterwegs zur Weltformel

Spe. Als die Stringtheorie Anfang der siebziger Jahre aus der Taufe gehoben wurde, stiess sie bei den wenigsten Physikern auf Resonanz. Zu abwegig schien die Vorstellung, dass es sich bei Quarks, Elektronen und anderen Elementarteilchen lediglich um Schwingungsmuster von winzigen Saiten handelt, die in einem zehndimensionalen Raum vibrieren. 30 Jahre später hat sich die Haltung gegenüber der Stringtheorie gewandelt. Sie gilt heute als der aussichtsreichste Kandidat für eine «Theory of everything» – für eine Theorie also, die eine einheitliche Beschreibung unseres Universums von den kleinsten bis zu den grössten Dingen liefern soll. Weshalb sich die Einstellung gegenüber der Stringtheorie gewandelt hat, obwohl man bis heute noch nicht eine exakte Vorhersage aus ihr ableiten konnte, versucht der amerikanische Physiker Brian Greene in seinem Buch «Das elegante Universum» plausibel zu machen.

Greene ist selbst einer der führenden Forscher auf dem Gebiet der Stringtheorie. Und er hat ein erstaunliches Talent, griffige Bilder für komplizierte Sachverhalte zu finden. Das erlaubt es ihm, die Schönheit und die Eleganz der Stringtheorie so herauszuarbeiten, dass sie sich auch dem Laien erschliesst. Zur Beurteilung einer Theorie scheinen ästhetische Kategorien unangemessen zu sein. Was in den Naturwissenschaften zählt, sind experimentell überprüfbare Behauptungen. Wo es jedoch (vorläufig noch) an Fakten mangelt, gewinnen ästhetische Argumente an Gewicht. Zwar würden Mathematiker und Physiker niemals behaupten, dass richtig sein muss, was schön ist. Die Vorstellung, dass nur das Schöne richtig sein kann, ist jedoch tief in ihrem Denken verwurzelt. Das und die Tatsache, dass weit und breit kein anderer Kandidat für eine «Theory of everything» in Sicht ist, ist einer der Hauptgründe für die gewandelte Einstellung gegenüber der Stringtheorie.

Greene verschweigt nicht, dass die Stringtheorie auch nach zwei «Revolutionen» weit davon entfernt ist, eine einheitliche Beschreibung des Mikro- und des Makrokosmos zu liefern. Was man heute in Händen hält, sind seiner Meinung nach die schattenhaften Umrisse einer noch umfassenderen Theorie. Die Durchbrüche der letzten Jahre lassen ihn aber hoffen, dass man mit dieser Theorie auf dem richtigen und möglicherweise endgültigen Weg zur Weltformel ist.

Fieberhaft arbeiten Physiker und Mathematiker auf der ganzen Welt an einer der ehrgeizigsten Theorien, die jemals entwickelt wurden: die Superstringtheorie. Mit ihrer Hilfe hofft man, alle grundlegenden physikalischen Gesetze unseres Universums in einer Art "Weltformel" zusammenfassen zu können. Brian Greene, einer der führenden Physiker auf dem Gebiet der Superstrings, nimmt uns mit auf eine faszinierende Reise zu den Grenzen unseres Verständnisses von Zeit, Raum und Materie. Was ist Raum? Was ist Zeit? Warum ist unser Universum, wie es ist? Und weshalb ist die Vorstellung, da? Alle Materie aus vibrierenden Superstrings besteht, so revolutionär? Weil sie ein Dilemma lösen könnte, an dem nicht nur Einstein gescheitert ist. Die theoretische Physik stützt sich auf zwei Grundpfeiler: die allgemeine Relativitätstheorie, die den Makrokosmos, das Universum, zu erklären versucht, und die Quantenmechanik, die das innere der Materie, den Mikrokosmos, zu verstehen hilft. Beide Theorien sind experimentell mit großer Genauigkeit bestätigt worden. Aber so, wie sie gegenwärtig formuliert sind, können sie nicht beide richtig sein. Jahrzehnte lang scheiterten alle Versuche, sie zu einer einheitlichen Theorie der "Quantengravitation" zusammenzufügen. Um so spektakulärer, wenn dies der Superstringtheorie gelänge! "Das elegante Universum" ist ein Kompendium unseres physikalischen Wissens. Es erzählt von der Schönheit und den Grundlagen der Stringtheorie, von den Erwartungen und Hoffnungen, die sich an sie knüpfen, aber auch von den herausragenden Wissenschaftlern, die sich der Suche der Weltformel verschrieben haben. Mit seiner klaren, bildhaften Sprache gelingt es Greene, auch die abstraktesten Hypothesen der modernen Physik einer breiten Öffentlichkeit zugänglich zu machen. Die amerikanische Presse feierte das Buch als "unterhaltsam, brillant geschrieben und die wahrscheinlich verständlichste populäre Darstellung dieses komplexen Themas"(Kirkus Review).

"Der Physiker Greene öffnet dem naturwissenschaftlichen Laien bildhaft und unterhaltsam zugleich die atemberaubende Welt der theoretischen Physik."
VDI-Nachrichten

Brian Greene zählt zu den führenden Physikern auf dem Gebiet der Superstrings. Er studierte in Harvard und promovierte in Oxford. Seit 1990 lehrt er an verschiedenen Universitäten und ist heute Professor für Physik und Mathematik an der Columbia University in New York.