Wie erklärt sich die Stringtheorie, für den allgemein durchschnittlichen Verstand und darüber hinaus? Worin mag der Fehler liegen, dass man auch weiterhin darüber keinen tieferen Einblick in die Struktur von Raum und Zeit erzielen konnte?
Vorrede:
Ich mache mal einen Versuch. Und bitte die echten Physik-Experten, nicht direkt auf mich einzuschlagen (Ich bin nur Nebenfächler). Die Antwort bezieht sich auf die gestellte Frage, und nicht auf die allgemeine Frage "Was ist Stringtheorie". Könnte ich auch beantworten, will ich aber gerade nicht.
Antwort:
Aus der Relativitätstheorie kennen wir die Weltlinien von Teilchen, die beschreiben, wie sich diese Teilchen durch die Raumzeit bewegen. Die Relativitätstheorie ist klassische Physik: Jedes Objekt hat seinen genauen Ort, und auch eine genau bestimmbare Eigenzeit. Wenn wir jetzt ein wenig Quantenphysik dazutun löst sich das auf. Die Heisenbergsche Unschärferelation und die Quantenmechanik sagen uns: irgendwie ist da vielleicht noch ein Teilchen, aber wir wissen nicht mehr genau, wo es ist. Es löst sich in eine Art Wolke auf, mit der man aber noch gut rechnen kann. Die mathematische Struktur hinter dieser Wolke ist eine stehende Welle (zumindest bei Teilchen, die wir beobachten können).
Aus der Weltlinie würden mit der Wolke jetzt Röhren, mit ausgefransten Rändern. Und die Wellen werden zu schwingenden Saiten, die sich entlang der Weltlinie bewegen und die Röhre erzeugen.
So, jetzt sind wir zumindest ideell ganz nah bei der Stringtheorie: In der Quantenfeldtheorie hat man natürlich keine konkreten Teilchen mehr, sondern nur noch Anregungszustände von Quantenfeldern. Wenn man die im gleichen Sinne wie oben jetzt weiter auflöst kommt man Saiten und Membrane, die Eigenschwingungen haben und damit physikalische Eigenschaften repräsentieren. Was die Erfinder der Stringtheorie fasziniert haben muss, ist die Tatsache, dass dieser Schritt der Schlüssel ist zu einem ungeheuer umfangreichen mathematischen Werkzeugkasten: Analysis und Geometrie Riemannscher Flächen.
Es gelang wohl sehr schnell, alle vorhandene Physik unter diesem Dach zu vereinigen, aber seitdem stockt der Zug etwas. Ein Problem ist, dass die durch die Stringtheorie vorhergesagten zusätzlichen Teilchen so superschwer sind, dass man sie experimentell wohl hier auf der Erde nicht beobachten kann. Auch nicht mit einem Giga-Super-Collider als LHC-Nachfolger. Man hat das mathematische Instrumentarium bei weitem noch nicht ausgeschöpft; aber ohne einen experimentellen Wegweiser bleibt Physik aber dann doch ein Stück weit spekulativ. Die Erwartung an den LHC war ja, dass er Hinweise auf eine "neue Physik" liefern würde - also experimentelle Befunde, die mit dem Standardmodell nicht kompatibel sind. Damit könnte man entscheiden, welche der vielen Ideen und Theorien, die in den vergangenen 50 Jahren geboren wurden, valide ist, und welche nicht. Leider Fehlanzeige. Alles was LHC misst, ist Standardmodell-kompatibel.