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Quantengravitation: Das fraktale Quantenuniversum

© MPI für Gravitationsphysik / Milde Science Communication
Wie sind Raum und Zeit entstanden? Wie haben sie die glatte vierdimensionale Leere gebildet, die unserer physikalischen Welt als Bühne dient? Wie sehen sie im allerkleinsten Maßstab aus? Solche Fragen streifen die äußersten Grenzen der modernen Wissenschaft und treiben die Suche nach einer Theorie der Quantengravitation voran; sie wäre die lang ersehnte Vereinigung von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie mit der Quantenphysik.

Die Relativitätstheorie beschreibt, wie die Raumzeit im Großen unzählige verschiedene Formen anzunehmen vermag und das hervorruft, was wir als Schwerkraft wahrnehmen. Hingegen beschreibt die Quantentheorie die physikalischen Gesetze im atomaren und subatomaren Maßstab, wobei sie Gravitationseffekte völlig ignoriert. Eine Theorie der Quantengravitation soll das Wesen der Raumzeit in den kleinsten Größenordnungen – die Lücken zwischen den kleinsten bekannten Elementarteilchen – durch Quantengesetze beschreiben und womöglich durch gewisse fundamentale Bausteine erklären.

Oft wird die Superstringtheorie als aussichtsreichster Kandidat für diese Rolle angeführt, aber sie hat noch keine der drängenden Fragen zu beantworten vermocht. Vielmehr enthüllt sie aus ihrer inneren Logik heraus noch komplexere Schichten voll neuer, exotischer Zutaten und Beziehungen, die zu einer verwirrenden Vielfalt möglicher Resultate führen. Seit einigen Jahren entwickelt unser Team eine viel versprechende Alternative zu dieser dicht befahrenen Autobahn der theoretischen Physik. Wir folgen einem fast peinlich simplen Rezept: Man nehme ein paar einfache Zutaten, füge sie nach wohl bekannten Quantenregeln zusammen – nichts Exotisches –, rühre gut um, lasse den Teig ruhen, und fertig ist die Quantenraumzeit ...

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