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Quantenphysik: Eine klassische Quantenwelt

Seit mehr als hundert Jahren rätseln Physiker, was sich wirklich auf mikroskopischer Ebene abspielt. Denn das Verhalten kleinster Teilchen widerspricht unserer Intuition. Eine alternative Beschreibung der Quantenmechanik könnte einige Verständnisprobleme lösen und möglicherweise einen Weg zu einer lang ersehnten Theorie der Quantengravitation weisen.
Sieht so die Raumzeit aus?

Die Quantenmechanik ist eine der größten Errungenschaften der modernen Physik. Sie hat es ermöglicht, zahlreiche Phänomene zu erklären und extrem genau vorherzusagen. Und doch debattieren Wissenschaftler seit mehr als 100 Jahren noch immer darüber, wie die Theorie zu interpretieren ist. Denn sie sagt nichts darüber aus, was sich auf mikroskopischer Ebene wirklich abspielt.

Einige Forscher geben sich damit zufrieden; ihnen zufolge besteht die einzige Aufgabe einer Theorie darin, experimentelle Ergebnisse vorauszusagen. Demnach sei es sinnlos, einem Modell mehr abzuverlangen. Allerdings teilen nicht alle diese Meinung. Wie Johann Wolfgang von Goethe schon in »Faust« vermerkte, streben Wissenschaftler danach, zu »erkennen, was die Welt im Innersten zusammenhält.« Deshalb sollten Experimente vorgeschlagene Theorien testen – und nicht bloß ihr Dasein berechtigen.

Wenn man versucht, die Quantenwelt zu verstehen, stößt man schnell auf Schwierigkeiten. Daher haben Forscher etliche verschiedene Interpretationsmöglichkeiten entwickelt, um die Probleme zu überwinden …

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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.

  • Quellen

Bricmont, J.: Quantum Sense and Nonsense. Springer, 2017

Dürr, D., Teufel, S.: Bohmian Mechanics. Springer, 2009

Norsen, T.: Foundations of Quantum Mechanics : An Exploration of the Physical Meaning of Quantum Theory. Springer, 2017

Oriols, X. et al.: Applied Bohmian Mechanics. The European Physical Journal D 68, 2014

Struyve, W.: Pilot-wave approaches to quantum field theory. Journal of Physics: Conference Series 306, 2011

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