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Abelpreis: Chaos auf dem Billardtisch

Die norwegische Akademie der Wissenschaften verleiht den hoch dotierten Abelpreis in diesem Jahr an den russischen Mathematiker Jakow Sinai, dessen Lebenswerk sich vor allem mit der mathematischen Durchdringung undurchschaubarer physikalischer Systeme befasst.

Man versetze sich in die Situation eines Physikers, der mit einem ihm unbekannten Objekt experimentiert und über sehr beschränkte Beobachtungsmöglichkeiten verfügt. Er kann nur in gewissen Zeitabständen den Zustand des Objekts messen, und das Messergebnis ist eine von zwei Möglichkeiten, die man traditionell mit 0 und 1 bezeichnet. Auf die Dauer gewinnt er damit eine Folge von Nullen und Einsen und versucht, darin ein System zu erkennen – ein erster Schritt zur Vorhersage zukünftiger Messungen und vielleicht zum Verständnis des Objekts.

Dieser Versuch ist zum Scheitern verurteilt, wenn es sich bei der Messung um den Wurf einer fairen Münze handelt (0 steht für "Kopf" und 1 für "Zahl"). In diesem Fall kann man aus vergangenen Messungen nichts über die Zukunft erschließen, weil jeder einzelne Wurf unabhängig von den anderen vom Zufall bestimmt ist. Bemerkenswerterweise gilt der Umkehrschluss nicht: Wenn die Folge der Messwerte keine Regelmäßigkeit erkennen lässt, schließt das nicht aus, dass der dahinterstehende physikalische Prozess ein deterministisches dynamisches System ist – das heißt eines, bei dem man nur einen Anfangszustand vollständig kennen muss, um sein Verhalten in alle Zukunft vorhersagen zu können. ...

Kennen Sie schon …

Spektrum - Die Woche – Von der Entropie zur Quantengravitation

Die Verbindung von Schwerkraft und Quanten ist ein zentrales Rätsel der Physik. Die Informationstheorie liefert Antworten – und vielleicht den Schlüssel zur Quantengravitation. Außerdem: Eine Revolution des Bauens? Carbonbeton benötigt im Vergleich zu Stahlbeton nur einen Bruchteil des Materials.

Sterne und Weltraum – Raumzeit: Experimente zur Quantennatur

Die Relativitätstheorie Albert Einsteins ist das Meisterwerk zur Beschreibung der Schwerkraft. Seit Jahrzehnten steht aber die Frage im Raum, ob die Gravitation auf submikroskopischen Längenskalen modifiziert werden muss. Gibt es quantenhafte Austauschteilchen, die Gravitonen? In unserem Titelbeitrag stellen wir Überlegungen vor, wie man experimentell eine Quantennatur der Raumzeit testen könnte. Im zweiten Teil unseres Artikels zur Urknalltheorie beleuchten wir alternative Ansätze zur Dunklen Energie: das Local-Void- und das Timescape-Modell. Außerdem: Teil zwei unserer Praxistipps für die Astrofotografie mit dem Smartphone – Mond und Planeten im Fokus, die Ordnung im Chaos des Dreikörperproblems und woher stammen erdnahe Asteroiden?

Spektrum der Wissenschaft – Eine Theorie von allem: Lassen sich Quantenphysik und Schwerkraft vereinen?

Lassen sich Quantenphysik und Schwerkraft vereinen? In der aktuellen Ausgabe der PMT haben wir Beiträge für Sie zusammengestellt, in denen Forscherinnen und Forscher über die Ergebnisse ihrer Suche nach einer fundamentalen Theorie unserer Welt berichten. Entstanden ist eine erkenntnisreiche Sammlung an Beiträgen über die Quantennatur der Raumzeit, denkbaren Experimenten zum Nachweis von Gravitonen, Schwarzen Löchern, der Theorie der Quantengravitation, teleparalleler Gravitation und vielem mehr. Lesen Sie, welche Fortschritte es in den letzten Jahren gab, die Gesetze der Quantenwelt mit den geometrischen Konzepten von Raum und Zeit zu vereinigen, und welche Hürden dabei noch zu überwinden sind.

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