Die Stringtheorie, einer der besten Kandidatinnen für eine Theorie von Allem, ist salonfähig geworden. Man begegnet ihr bisweilen sogar auf Firmenfeiern und bei Partygesprächen. Das ist durchaus überraschend, immerhin ist sie eine der anspruchsvollsten mathematischen Theorien der Physik. Um die mathematischen Details geht es mit dem Sektglas in der Hand aber eher selten, stattdessen spricht man über Lee Smolins Buch "Die Zukunft der Physik: Probleme der String-Theorie und wie es weitergeht" (2009) oder Peter Woits "Not even wrong" (2006). Beide Autoren wettern gegen die Stringtheorie – sie liefere keine eindeutigen Ergebnisse und sei damit so inhaltsleer, dass sie "nicht einmal falsch" ist.

Doch so schnell lässt sich die Stringtheorie nicht wegargumentieren, man kann sie schlicht zu gut begründen. Wer also wissen will, was für die Theorie spricht, der erfährt es in diesem Video auf dem YouTube-Kanal "Sixty Symbols", den Filmemacher Brady Haran für die University of Nottingham produziert – in einem fast zwanzig Minuten langen und gut verständlichen Interview mit Tony Padilla, einem Kosmologen der britischen Universität.

Padilla erklärt vieles, aber nicht alles. Worum geht es also? Während beispielsweise Newtons Gleichungen zu eindeutigen Lösungen führen, die wir im Experiment überprüfen und bestätigen können – ein einfaches Beispiel ist die Bewegung eines Objekts in einem Gravitationsfeld –, liefern die Gleichungen der Stringtheorie eine riesige Anzahl von Lösungen. Ob die richtige darunter ist – eine, die unser Universum als Ganzes beschreibt –, lässt sich wegen unüberwindlicher mathematischer Schwierigkeiten derzeit allerdings nicht feststellen. Dies untergräbt den Anspruch der Physik, eindeutige und im Sinne des einflussreichen Wissenschaftsphilosophen Karl Popper falsifizierbare Vorhersagen zu machen. Smolin, Woit und manchem Partygast gilt dies als klares K.-o.-Kriterium.

Tony Padilla argumentiert im Video jedoch, dass die Theorie aus demselben Ansatz hervorgeht wie die erfolgreiche Higgs-Theorie. Das mache sie zwar noch nicht korrekt – aber sehr plausibel. (Übrigens dauerte es auch im Fall der Higgs-Theorie rund ein halbes Jahrhundert, bis sie 2012 durch den Nachweis des Higgs-Bosons im Teilchenbeschleuniger LHC bestätigt wurde.)

Tatsächlich ist der Ursprung der Stringtheorie in der so genannten Streutheorie zu finden. Um das Verhalten von Teilchen vorherzusagen, die miteinander kollidieren, berechnet man so genannte "Streuamplituden" – mathematische Ausdrücke, die, wenn sie quadriert werden, Wahrscheinlichkeiten für die Streuung der Teilchen in bestimmte Raumwinkel angeben. Die Werte dieser Wahrscheinlichkeiten lassen sich im Experiment präzise messen, und tatsächlich stellte sich die Streutheorie als sehr genau und gut überprüfbar heraus.

Allerdings sorgte sie in den 1960er Jahren für Probleme. Bei der Untersuchung von Kollisionsprozessen mit hoher Energie, an denen das W-Boson (ein Träger oder "Botenteilchen" der schwachen Kernkraft) beteiligt war, ergab die Theorie plötzlich negative Wahrscheinlichkeiten. Doch die kommen in der Natur nicht vor. Weil die Streutheorie in allen anderen Fällen so gut funktionierte, strengten sich Physiker darum an, sie im Rahmen der Quanten- und Relativitätstheorie zu "reparieren".

Dazu führten sie relativistische Korrekturen ein, mathematische Zusatzterme also, die sie aus Einsteins Relativitätstheorie ableiteten. Und siehe da: Die Gleichungen funktionierten wieder. Und mehr noch: Als man untersuchte, welche physikalische Realität die zusätzlichen Terme beschreiben könnten, entdeckte man, dass sie ein neues Teilchen vorhersagten: das berühmte und mittlerweile nachgewiesene Higgs-Boson, dem alle anderen Elementarteilchen ihre Masse verdanken.

Was das W-Boson für die schwache Kraft, ist das – allerdings noch hypothetische – Graviton für die Gravitation. Darum schlugen der Argentinier Miguel Angel Virasoro und der US-Amerikaner Joel A. Shapiro 1969 vor, dass man für das Botenteilchen der Gravitation ebenfalls Zusatzterme einführen könnte. Und auch hieraus ergab sich eine Vorhersage: Die fundamentalen Teilchen des Universums müssen fadenförmig sein. Dies war die Geburtsstunde der Stringtheorie.

Bis heute aber ist unklar: Führen die Gleichungen von Virasoro und Shapiro zu einer eindeutigen, zwingenden Vorhersage? Oder könnte alles auch anders sein? Wenn ersteres der Fall wäre – dazu müsste jemand eines Tages mathematisch nachweisen, dass aus den Gleichungen nur genau diese eine Lösung hervorgeht –, dann wäre die Stringtheorie so gut wie bestätigt.

Noch ist es nicht so weit, doch die Aussichten stehen gut. Wer weitere starke Argumente für die Stringtheorie sucht, der starte jetzt das Video. Es ist eines der besten Interviews zum Thema, das ich kenne.