Quantentheorie / Quantenmechanik

Ist ein Oberbegriff für jede physikalische Theorie, die im Unterschied zur klassischen Theorie, insbesondere zur klassischen Physik, die diskrete, quantenhafte Natur mikrophysikalischer Systeme und der auf ihnen beruhenden Phänomene berücksichtigt. Sie basiert auf dem experimentell gesicherten Dualismus von Welle und Teilchen und enthält das plancksche Wirkungsquantum h als grundlegende Naturkonstante; im Grenzfall h→0 folgen daher aus der Quantentheorie die Gesetzmäßigkeiten der zugehörigen klassischen Theorien (z.B. aus der Quantenmechanik die klassische newtonsche Mechanik). Umgekehrt geht eine klassische Theorie mithilfe von Quantisierungsvorschriften in eine Quantentheorie über; so entstehen durch Quantisierung klassischer Feldtheorien die verschiedenen Quantenfeldtheorien. Ein grundlegender Unterschied zwischen klassischen Theorien und Quantentheorien besteht darin, dass in der Quantentheorie bestimmte physikalische Größen, wie Ort und Impuls, nicht gleichzeitig beliebig genau gemessen werden können (heisenbergsche Unschärferelation), sodass die Quantentheorie über das Eintreten bestimmter Messergebnisse im Allgemeinen nur Wahrscheinlichkeitsaussagen trifft. Den Zugang zur Quantentheorie lieferte die 1900 von Max Planck formulierte Quantenhypothese, nach der Materie elektromagnetischer Strahlungsenergie nur in endlichen Beträgen, den Quanten, emittieren und absorbieren kann. Die Quantentheorie wurde von Albert Einstein (Lichtquantenhypothese, 1905), Nils Bohr (1913) und Arnold Sommerfeld (Atommodell) sowie L.de Broglie (Materiewellen, 1923/24), Wolfgang Pauli (Pauli-Prinzip, 1924) weiterentwickelt und von Werner Heisenberg, M.Born, P.Jordan, E.Schrödinger, P.A.M. Dirac u.a. (1925/26) zur Quantenmechanik ausgebaut.

Relativitätstheorie: Was ist Zeit und Raum?

Kaum eine wissenschaftliche Theorie ruft bis heute so viel Widerspruch hervor wie Albert Einsteins Relativitätstheorie. Schließlich macht sie geradezu paradoxe Aussagen, die dem gesunden Menschenverstand völlig zuwiderlaufen: Die Zeit vergeht nicht mehr überall gleich schnell, der Raum ist gekrümmt, und wer sich schneller bewegt, altert langsamer. Auch knapp 100 Jahre später, nachdem Einstein seine Theorie formulierte, scheinen solche Vorstellungen mit unserem normalen Weltbild kaum vereinbar.  

Energie  ,  Materie  ,  Zeit  ,  Raum  ,  Schwerkraft

(im Mikrokosmos und Makrokosmos)

Elementare Kräfte des Universums 

Zeit und Raum, vom fließen der Zeit

Was Raum und Zeit betrifft, so halten wir es für gewöhnlich immer noch mit Isaac Newton, der beide als unverrückbare Grundgrößen der Physik definierte. So schrieb er in seinem Hauptwerk, den „Philosophiae naturalis principia mathematica“, 1687: Die absolute, wahre und mathematische Zeit verfließt an sich und vermöge ihrer Natur gleichförmig und ohne Beziehung auf irgendeinen äußeren Gegenstand. Diese Definition prägte die Naturwissenschaft über zwei Jahrhunderte lang. Dabei beruht sie, genauer betrachtet, eigentlich auf einem Zirkelschluss. Denn wie könnte man das gleichförmige Fließen der absoluten Zeit anders überprüfen, als eben mit der absoluten Zeit selbst? Und wie könnte ihr Fluss in diesem Fall nicht gleichförmig erscheinen?

Erst Einstein wagte es, zu Anfang des 20.Jahrhunderts (1905) Newtons scheinbar so einleuchtende Vorstellung einer absoluten Zeit infrage zu stellen und gründlich umzustürzen. Der Ausgangspunkt seiner Überlegung war ein Experiment von Albert Michelson und Edward Morley, die 1887 versucht hatten, die Geschwindigkeit des Lichts zu messen. Da sich die Erde um die Sonne bewegt und auch die Sonne im Universum nicht unverrückbar fest steht, nahm man an, dass die Geschwindigkeit des Lichts von der Erde aus gesehen unterschiedlich sein muss, je nachdem, ob man sie in Richtung der Erdbahn misst, in entgegengesetzter Richtung oder senkrecht dazu. Doch zu ihrer Verblüffung stellten Michelson und Morley fest, dass die Lichtgeschwindigkeit in alle Richtungen gleich groß war.

Mit unseren üblichen Vorstellungen passt das nicht zusammen. Nehmen wir beispielsweise an, jemand wollte die Geschwindigkeit eines Balls messen, der in einem Zug geworfen wird. Das Ergebnis dieser Messung hängt davon ab, ob der Beobachter selbst mit dem Zug mitfährt, ruhig auf dem Bahndamm steht oder sich eventuell in entgegengesetzter Richtung von dem Zug wegbewegt. Beim Wechsel von einem Bezugssystem zu einem anderen, so drückt man dies in der Sprache der Physik aus, ändert sich die jeweils gemessene Geschwindigkeit. Würde man aber dasselbe Experiment mit Licht ausführen, so würde man, wie es das Michelson-Morley-Experiment nahe legte, in allen Fällen dieselbe Geschwindigkeit messen. Ein kaum zu glaubendes Ergebnis.

Während sich seine Zeitgenossen noch mühten, den verstörenden Befund im Rahmen der newtonschen Physik zu erklären, schlug der wenig bekannte Albert Einstein 1905 eine ebenso einfache wie radikale Lösung vor: Das Rätsel der konstanten Lichtgeschwindigkeit ließ sich dann lösen, wenn man von der scheinbar selbstverständlichen Vorstellung einer absoluten Zeit Abschied nimmt. Denn wenn sich beim Übergang von einem Bezugssystem zum anderen die Lichtgeschwindigkeit nicht ändert, wie Michelson und Morleys bewiesen hatten, dann muss sich etwas anderes ändern: die Zeit. In seiner Arbeit Zur Elektrodynamik bewegter Körper formulierte Einstein erstmals die Grundgedanken seiner speziellen Relativitätstheorie: Eine Zeitangabe gilt immer nur relativ zu einem bestimmten Bezugssystem, die Vorstellung einer absoluten Zeit ist eine Illusion.

Mit ausgeklügelten Gedankenexperimenten versuchte Einstein, sich selbst und seinen Zeitgenossen dies klarzumachen: Man stelle sich beispielsweise vor, man würde bei einem Gewitter zwei Blitzeinschläge beobachten. Befindet man sich genau zwischen den beiden Einschlagstellen, so erreicht einen das Licht beider Ereignisse zur selben Zeit, also würde man sagen, die Blitze schlugen gleichzeitig ein. Ein anderer Betrachter dagegen, der sich mit hoher Geschwindigkeit auf eine der beiden Einschlagsstellen zu bewegte, würde das Licht dieses Blitzes früher wahrnehmen, in seinem Bezugssystem sind die Ereignisse nicht gleichzeitig. Der Unterschied ist umso größer, je schneller sich dieser Betrachter bewegt. Könnte er gar die Geschwindigkeit des Lichts erreichen, so würde ihn das Licht des zweiten Blitzes nie erreichen. Im Licht steht gewissermaßen die Zeit still.

Allerdings ist die Lichtgeschwindigkeit mit 299792 Kilometern pro Sekunde so hoch, dass wir uns solcher Effekte im Alltag nie bewusst werden. Schalten wir eine Lampe ein, so scheint uns ihr Licht augenblicklich zu erreichen. Nur mit ausgetüftelten Apparaturen lässt sich nachweisen, dass auch das Licht eine begrenzte Geschwindigkeit besitzt. Entsprechend klein ist auch der Effekt der Zeitdehnung, den Einsteins Theorie vorhersagt. Erst im Zeitalter der Düsenjets und der Atomuhren konnte gezeigt werden, dass eine mit Überschallgeschwindigkeit bewegte Uhr und eine Uhr auf der Erde tatsächlich unterschiedlich schnell laufen.

Die Krümmung des Raums

In seiner allgemeinen Relativitätstheorie, deren endgültige Formulierung von 1915 stammt, unterzog Albert Einstein auch die newtonsche Gravitationstheorie und unsere Vorstellung vom Raum einer gründlichen Revision. Galt vorher der Raum gleichsam als unveränderliche Bühne, auf der sich die verschiedenen physikalischen Kräfte entfalten, so bezog Einstein den Raum selbst in das Geschehen mit ein. Die gegenseitige Anziehung von Objekten, beispielsweise der Sonne und der Planeten, deutete Einstein als Deformation oder Krümmung des Raums und sagte unter anderem voraus, dass Lichtstrahlen auf ihrem Weg durch das All gebogen werden. Anlässlich einer Sonnenfinsternis 1919 konnte Arthur Eddington diese Lichtablenkung tatsächlich beobachten. Heute ist Einsteins Theorie durch eine ganze Reihe eindrücklicher Beispiele bestätigt. Allerdings lässt sie sich nur in wenigen Situationen nachweisen, etwa dann, wenn annähernd Geschwindigkeiten im Bereich der Lichtgeschwindigkeit auftreten: in den modernen Teilchenbeschleunigern oder in der kosmischen Höhenstrahlung. Dort konnte man beobachten, dass Elementarteilchen, die normalerweise schnell zerfallen, aufgrund ihrer hohen Geschwindigkeit länger leben als im Ruhezustand. Für diese Teilchen scheint sich, von der Erde aus betrachtet, die Zeit zu dehnen. Auch eine andere Voraussage Einsteins fand mittlerweile ihre Bestätigung: Laut der Relativitätstheorie sollten zwei sich umkreisende Massen Gravitationswellen aussenden. Über 50 Jahre später konnten Joseph Taylor und Russel Hulse diesen Effekt an einem Doppelsternsystem im Sternbild Adler nachweisen. Sie erhielten dafür 1993 den Nobelpreis ein später Triumph auch für Einstein. Die Voraussagen der Relativitätstheorie erwiesen sich dabei als so exakt, dass sie inzwischen als die am besten bestätigte Theorie gilt.

Spezielle  Relativitätstheorie

E = m c²

Energie ist gleich der Masse eines Körpers mal dem Quadrat der Lichtgeschwindigkeit

Relativitätstheorie und die Einheit von Raum und Zeit

In der klassischen Mechanik gilt die Annahme, dass sowohl der dreidimensionale Raum als auch die Zeit vorgegebene und unabänderliche Phänomene darstellen. Insbesondere Newton prägte den Begriff des absoluten Raums und der absoluten Zeit, die unabhängig vom Beobachter im Universum existieren. Eine Konsequenz dieses universellen Charakters von Raum und Zeit ist die Tatsache, dass die Geschwindigkeit eines Körpers im Raum abhängig vom Beobachter ist. Die Geschwindigkeit ist demzufolge immer relativ, also relativ zu einem Beobachter, und ändert sich, wenn der Beobachter wechselt. So wird ein Beobachter auf der Erde die Geschwindigkeit eines Autos, das an ihm vorbeifährt, stets anders beurteilen als ein Raumfahrer, der neben der Geschwindigkeit des Fahrzeugs auch die Umdrehungsgeschwindigkeit der Erde berücksichtigen muss. Bewegen sich Erde und Auto in der gleichen Richtung, kann der Raumfahrer die Geschwindigkeit beider addieren und erhält so die Geschwindigkeit des Fahrzeugs relativ zu seiner eigenen Position.

Probleme ergeben sich jedoch, wenn man statt eines mechanischen Körpers einen Lichtstrahl betrachtet. Nach den Gesetzen der klassischen Mechanik müsste die Geschwindigkeit des Lichts ebenfalls vom Beobachter abhängen. Licht, das von einem fahrenden Wagen in Richtung der Geschwindigkeit des Wagens ausgestrahlt wird, sollte sich bezüglich eines ruhenden Beobachters schneller bewegen als Licht, das von einem ruhenden Wagen ausgestrahlt wird. Verschiedene Experimente zeigten jedoch, dass sich die Geschwindigkeit des Lichts nicht ändert und in jedem Bezugssystem festliegt. Die Geschwindigkeit des Lichts ist eine universelle Naturkonstante, kein Teilchen kann sich je schneller als das Licht bewegen.

Damit ist die Gültigkeit der klassischen Mechanik begrenzt. Sie gilt nicht für Bewegungen von Körpern, deren Geschwindigkeiten an die Lichtgeschwindigkeit heranreichen. Albert Einstein realisierte als Erster im Jahr 1905, dass man diese Unstimmigkeit nur aufheben kann, wenn man die grundlegenden Konzepte von Raum und Zeit neu interpretiert. Nach Einsteins Spezieller Relativitätstheorie, die heute durch zahlreiche Experimente erhärtet ist, hängt der Fluss der Zeit vom Bewegungszustand des Beobachters ab. In einem schnell bewegten System wird die Zeit gedehnt (Zeit-Dilatation).

Auch der Raum ist veränderlich. Beim Übergang von einem ruhenden Bezugssystem zu einem bewegten Bezugssystem verkürzt sich der Raum in der Bewegungsrichtung (Raum-Kontraktion). Dies widerlegt Newtons Prinzip des absoluten Raums und der absoluten Zeit. Raum und Zeit kann man nicht getrennt nebeneinander betrachten. Sie bilden eine Einheit. Bei einem Übergang von einem ruhenden zu einem bewegten Bezugssystem werden Raum und Zeit ineinander verdreht. Allerdings spielen diese Phänomene für die normale klassische Mechanik keine Rolle, da hier die Geschwindigkeiten in den meisten Fällen sehr klein gegenüber der Lichtgeschwindigkeit sind.

In den großen Teilchenbeschleunigern, erreichen die beschleunigten Elementarteilchen dagegen nahezu Lichtgeschwindigkeit. Wollen die Physiker das Verhalten eines Teilchenstrahls im Beschleuniger genau beschreiben, müssen sie bei dieser Geschwindigkeit die relativistischen Effekte berücksichtigen. Eine Konsequenz der Relativitätstheorie ist, dass die Geschwindigkeit eines beschleunigten Teilchens, das bereits nahezu die Lichtgeschwindigkeit erreicht hat, faktisch nicht mehr steigt, wenn Energie zugeführt wird. Die Energie des Teilchens erhöht sich also, ohne dass sich die Geschwindigkeit ändert.

Nach der klassischen Newton Mechanik nimmt die Energie eines bewegten Objekts um das Vierfache zu, wenn man die Geschwindigkeit verdoppelt. Bei einem Teilchen, dessen Geschwindigkeit nahezu Lichtgeschwindigkeit beträgt, würde sich bei einer Vervierfachung der Energie die Geschwindigkeit nur noch ganz wenig ändern. Je mehr Energie zugeführt wird, umso näher rückt die Geschwindigkeit des Teilchens an die Lichtgeschwindigkeit heran. Nur im Grenzfall von unendlich hoher Energie erreicht das Teilchen letztlich die Lichtgeschwindigkeit. In der Realität bedeutet dies jedoch, dass kein massives Teilchen jemals die Lichtgeschwindigkeit erreichen kann. Die Lichtgeschwindigkeit ist demnach nicht nur die Geschwindigkeit des Lichts in der Natur, sondern stellt auch eine unüberwindbare Hürde für massive Teilchen dar. Ein Raumschiff, das mit mehrfacher Lichtgeschwindigkeit durch das All fliegt, ist demzufolge ein Fantasieprodukt.

Energie und Masse

Der Speziellen Relativitätstheorie liegt die Einheit von Raum und Zeit zugrunde. In der klassischen Mechanik sind die Begriffe Energie und Zeit eng miteinander verbunden. Die Erhaltung der Energie ist ein Ausdruck der Homogenität in der Zeit. Eine neue Interpretation des Zeitbegriffs, wie dies Einstein in der Speziellen Relativitätstheorie gelang, hat deswegen notwendigerweise Konsequenzen für unser Verständnis von Energie. Die Bewegungsenergie eines Teilchens in Ruhe ist in der Newton Mechanik gleich null. In der relativistischen Mechanik ist dies nicht der Fall. Die Vereinheitlichung von Raum und Zeit führt deshalb dazu, dass auch einem ruhenden Teilchen ein gewisses Energieäquivalent zugeordnet werden muss. Es ist gegeben durch Einsteins Beziehung: E = mc². Die Energie eines ruhenden Körpers der Masse m entspricht demnach der Energie, die man erhält, indem man die Masse mit dem Quadrat der Lichtgeschwindigkeit multipliziert. Betrachtet man geläufige mikroskopische Masseeinheiten, etwa die Masse von einem Kilogramm, so erhält man wegen der Größe der Lichtgeschwindigkeit sehr große Energiemengen. Ein Kilogramm Materie entspricht demzufolge 25 Milliarden Kilowattstunden (25 ⁹ KWh), eine Energie, die ein großes Kraftwerk in einem Jahr produzieren kann. Ebenso wie Raum und Zeit in der Speziellen Relativitätstheorie eine Einheit bilden, so bilden auch die Begriffe Masse und Energie eine Einheit.

Die Zuordnung eines gewissen Energiebetrags zu einer bestimmten Menge an Masse bedeutet noch nicht, dass diese Energie tatsächlich auch umgesetzt werden kann. Das Massenäquivalent, das etwa bei chemischen Reaktionen umgesetzt wird, ist so klein, dass man es vernachlässigen kann. Eine typische Umwandlung von Masse in Energie findet jedoch bei nuklearen Reaktionen in Sternen statt. Die Größenordnung der Umwandlung liegt hier bei etwa einem Prozent der beteiligten Massen.

Raum – Zeit – Gravitation

Eine Besonderheit der Newton Theorie der Massenanziehung besteht darin, dass ein massiver Körper in einem vorgegebenen Gravitationsfeld sich so bewegt, als würde seine Masse keine Rolle spielen. Zwar ist die Gravitationskraft auf einen doppelt so schweren Körper doppelt so groß, jedoch lässt sich der schwerere Körper auch schwerer in einem Gravitationsfeld ablenken, sodass die Beschleunigung des Körpers dieselbe ist. Wenn man vom Luftwiderstand absieht, ist etwa die Beschleunigung einer Bleikugel und einer Holzkugel im Schwerefeld der Erde gleich groß, obwohl die Kugeln sich erheblich in ihrer Masse unterscheiden. Dieses Phänomen ergibt sich in der Newton Theorie der Gravitation als Zufall, ohne tiefere Begründung.

Eine tiefer reichende Begründung liefert erst Albert Einsteins Theorie der Gravitation, die Allgemeine Relativitätstheorie. Diese Theorie, die mittlerweile durch viele experimentelle Untersuchungen erhärtet ist, beschreibt das Phänomen der Gravitation nicht als normale physikalische Kraft, wie die elektrische Kraft, sondern als indirekte Konsequenz einer Krümmung der Geometrie von Raum und Zeit. Der Ablauf der Zeit hängt nicht nur vom Zustand des Beobachters ab, wie dies die Spezielle Relativitätstheorie besagt, sondern auch vom Gravitationsfeld. In der Nähe eines schweren Körpers geht eine Uhr anders als in großer Entfernung. Zwei Uhren, die im Keller und im Boden eines Hauses untergebracht sind, unterscheiden sich um einen allerdings sehr geringen Betrag in ihrem Gang. Das Netz der Raum-Zeit wird durch die Gegenwart von gravitierenden Massen gekrümmt. Die Erde bewegt sich also nicht um die Sonne, weil die Sonne sie direkt mit ihrer Masse anzieht, sondern weil die Raum-Zeit-Struktur durch die Gegenwart der Sonne so gekrümmt wird, dass der Erde nichts anderes übrig bleibt, als der gekrümmten Raum-Zeit zu folgen. Die Ellipsenbahn der Erde um die Sonne ist damit eine natürliche Konsequenz der Verkrümmung der Raum-Zeit.

Einstein stellte in seiner Allgemeinen Relativitätstheorie Gleichungen für das Gravitationsfeld auf, wobei er zeigen konnte, dass die Newton Gravitationstheorie unter bestimmten Bedingungen aus seinen Gleichungen abgeleitet werden kann. Sobald das Gravitationsfeld eine gewisse Stärke übersteigt, zeigen sich jedoch erhebliche Abweichungen zur Newton Theorie der Gravitation.

Ein Phänomen, dass sich mit den Gleichungen nach Einstein erklären lässt, sind die Schwarzen Löcher. Diese bilden sich, sofern Materie so stark verdichtet wird, dass zugleich das Gravitationsfeld sehr stark werden kann. In diesem Fall erhält man ein Gebilde, das zwar Materie und Lichtstrahlen aufsaugen kann, Letztere jedoch nicht mehr ausgestrahlt werden können. Schwarze Löcher stellen Singularitäten der Raum-Zeit dar. Ihre Masse kann variieren und beispielsweise nur wenige Sonnenmassen betragen. Möglicherweise befinden sich jedoch insbesondere in den Zentren von großen Galaxien, etwa der Milchstraße, ein oder vielleicht auch mehrere massive Schwarze Löcher, deren Masse Milliarden von Sonnenmassen beträgt. Letztere sind in der Lage, Sterne einzufangen und dabei sehr große Energiemengen abzustrahlen.

Erschütterungen im Raum-Zeit-Gefüge

Die Wechselwirkung zwischen der Raum-Zeit-Struktur und der Materie beschreiben die Gleichungen nach Einstein der Allgemeinen Relativitätstheorie. Mathematisch gesehen handelt es sich dabei um komplizierte Differenzialgleichungen, die nur in den einfachsten Fällen überhaupt lösbar sind. So lässt sich selbst ein vergleichsweise einfaches physikalisches System, beispielsweise die Sonne mit ihren Planeten, mit den Methoden der Allgemeinen Relativitätstheorie nicht exakt lösen. Selbst der Einsatz von Computern hilft nicht, alle physikalischen Aspekte dieses Systems befriedigend zu enträtseln. Deshalb kann es auch nicht gelingen, obwohl die zugrunde liegenden Naturgesetze bekannt sind, die künftige Entwicklung des Systems zu berechnen. Voraussagen sind also nur eingeschränkt möglich. Deutlich wird dies am Beispiel der Gravitationswellen: Im Rahmen der Allgemeinen Relativitätstheorie ist das Phänomen der Gravitation eine Folge der Verkrümmung der Raum-Zeit. Jede Bewegung von Massen führt deshalb zu Erschütterungen des Raum-Zeit-Gewebes, die sich wellenförmig und mit Lichtgeschwindigkeit wegbewegen. Solche Gravitationswellen sendet etwa ein Doppelsternsystem aus, also ein System aus zwei Sternen, die sich gegenseitig anziehen und sich umeinander bewegen. Diese Schwerewellen verlaufen analog den elektromagnetischen Wellen. Im Gegensatz zu den Letzteren sind die Gravitationswellen jedoch nicht linear. Dies bedeutet, dass beim Zusammentreffen zweier Gravitationswellen komplizierte Überlagerungsprozesse stattfinden, die man nur in speziellen Fällen berechnen kann.

Die Astrophysiker erwarten, dass besonders starke Gravitationswellen bei der Kollision von sehr massiven Sternen oder sogar von massiven Schwarzen Löchern auftreten. Auch hier erweist es sich, dass es nicht möglich ist, die Größe und die Form der dabei erzeugten Gravitationsstrahlung genau zu berechnen. Obwohl also die zugrunde liegende Theorie bekannt ist, ist ihre Voraussagekraft wegen der komplizierten Gleichungen stark eingeschränkt. Die Astrophysik setzt alles daran, mehr über diese Phänomene zu erfahren. Die Suche nach Gravitationswellen und ihr Studium, insbesondere von Erschütterungen des Raum-Zeit-Gefüges, die bei großen kosmischen Katastrophen auftreten, etwa Supernova-Explosionen, Kollisionen von Schwarzen Löchern untereinander oder mit massiven Sternen, zählen deshalb zu den wichtigsten Problemen der physikalischen Grundlagenforschung am Beginn des 21. Jahrhunderts.

Die Suche nach der Weltformel

Auch wenn der Normalbürger solche Effekte nie zu spüren bekommt, ist die Relativitätstheorie doch zum unabdingbaren Rüstzeug der Elementarteilchenforscher und der Astrophysiker geworden. Die Erforschung des Allerkleinsten und des Allergrößten wäre ohne Einsteins Vorstellung vom Raum-Zeit-Kontinuum unvorstellbar. Dennoch ist das Weltbild der Physik unvollständig. Bis heute ist es nicht gelungen, die allgemeine Relativitätstheorie mit der ebenfalls in den 20er-Jahren entwickelten Quantenmechanik zu verbinden. Viele glauben, dass erst diese Synthese den Weg zu einer Art Weltformel ebnen würde. Eine solche allgemeine Feldtheorie hat auch Albert Einstein zeit seines Lebens (vergeblich) gesucht.

Gibt es ein Wissen nach Einsteins Break in der Wissenschaft (nach dem Motto was Einstein noch nicht wusste)

Stringtheorie

Die Theorie, die als fundamentale Gebilde submikroskopische, schwingende Strings (Fäden) betrachtet. Diese werden als Urgebilde des Weltalls angesehen und sollen nach einer möglichen Stringtheorie als geschlossene Schleifen (Umfang 10^-33ÿcm) einen zehndimensionalen Raum bilden, in dem sie miteinander in Wechselwirkung stehen. Möglicherweise gestattet die Stringtheorie beziehungsweise die mit Anwendung der Supersymmetrie entstandene Superstringtheorie eine einheitliche Quantenfeldtheorie aller Wechselwirkungen der Elementarteilchen.

M-Theorie  (Matrix oder Mystisch oder Magisch oder ...)

Fasst die 5 verschiedenen Stringtheorien zusammen (oder besser lässt 4 weg, immer in bezug auf eine), und setzt einen 10+1 Dimensionalen Raum voraus. Vorgestellt auch von Edward Witten, sollte Sie als eine Alternative zur Quantengravitation gesehen werden. Die Quantengravitation ist ein Modell zur Erklärung des Universums als Vereinigung von Quantentheorie und allgemeiner Relativitätstheorie.

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