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Einheitliche Feldtheorien verfolgen das Ziel, alle Materie und Kraftfelder des Universums in einer Formel, dem "vereinheitlichten Feld" oder "einheitlichen Feld", zusammenzufassen. Eine einheitliche Feldtheorie, auch Weltformel genannt, sollte die Zusammenhänge zwischen allen Wechselwirkungen und die Eigenschaften (Spin, Masse, Ladung) der Elementarteilchen erklären. Historisch gesehen wurde eine erste Stufe der Vereinheitlichung durch die Theorie Maxwells erreicht. Maxwell konnte mit den vier Maxwellgleichungen elektrische und magnetische Phänomene einheitlich erklären, und - was noch wichtiger ist - zeigte die enge Verknüpfung von Elektrizität und Magnetismus. Die in den Maxwellgleichungen versteckten Symmetrien führten zu der sogenannten Lorentz-Transformation und somit später zur Entdeckung der speziellen Relativitätstheorie von Albert Einstein. Einstein formulierte danach eine relativistisch korrekte Theorie der Gravitation, die Allgemeine Relativitätstheorie. Ab den 1920ern verbrachte Einstein den Rest seines Lebens damit, nach einer Vereinheitlichung von Elektromagnetismus und Gravitation zu suchen. Ein Ansatz, dem Einstein nachging, war die sogenannte Kaluza-Klein-Theorie, welche versucht, eine einheitliche Feldtheorie in Räumen mit mehr als vier Dimensionen zu finden. Die Kaluza-Klein Theorie gilt als Vorläufer der heute populären Stringtheorie. Die Versuche von Einstein stellten gleichzeitig das Ende des Bemühens um eine "klassische" einheitliche Feldtheorie dar. Mit der Entdeckung der Quantenmechanik und zweier weiterer Wechselwirkungen - der starken Kernkraft und der schwachen Kernkraft - in den 1930ern rückte das Ziel einer vereinheitlichten Theorie in weite Ferne. Die Verbindung von Relativitätstheorie und Quantenmechanik führte zur Quantenfeldtheorie. In den 1950ern und 1960ern versuchte man ausgehend von der Dirac-Gleichung eine nichtlineare Feldtheorie abzuleiten. Damit sollte die große Anzahl der neu entdeckten Elementarteilchen erklärt und geordnet werden. Dieses Vorgehen stellte sich jedoch später als Sackgasse heraus. Gell-Mann brachte mit dem Eightfold Way schließlich auf ganz andere Art und Weise Ordnung in den "Teilchenzoo". Heute sind Quantenfeldtheorien für drei der vier Wechselwirkungen gut bekannt. Nur für die älteste bekannte Wechselwirkung, die Gravitation, gibt es keine Quantentheorie. Die Quantenelektrodynamik und die Quantenflavordynamik wurden in den 1970ern von Steven Weinberg, Sheldon Lee Glashow und Abdus Salam zur Elektroschwachen Theorie vereinheitlicht. Weitere Ansätze zur Vereinheitlichung der Elektroschwachen Theorie mit der Quantenchromodynamik schlugen fehl (s. z.B. Protonenzerfall) Heute ist der vielversprechendste Ansatz die Superstring-Theorie, auf der unter dem Namen M-Theorie in den 1990ern große Fortschritte erzielt wurden. Hier scheint es möglich, alle vier Wechselwirkungen tatsächlich zu vereinheitlichen, jedoch befindet sich die Theorie noch in einem frühen Anfangsstadium. Ein Ansatz zur Formulierung einer Quantentheorie der Gravitation ist die sogenannte Schleifenquantengravitation. Internationale Forschungseinrichtungen wie CERN in Genf oder DESY in Hamburg werden mit hohem finanziellem Aufwand betrieben, um diesen einheitlichen Grundlagen aller Materie und Energiefelder auf die Spur zu kommen. Literatur
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