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Wenige Begriffe in der theoretischen
Physik waren bislang so umstritten wie die im Jahre 1917 von Albert Einstein
eingeführte und später von ihm wieder verworfene kosmologische
Konstante L.
Als diese dann mittels der Quantenfeldtheorie mit der sogenannten Vakuumenergie
in Verbindung gebracht wurde, lebte die Diskussion über ihre physikalische
Bedeutung mit verstärkter Vehemenz wieder auf. Bis heute jedoch gibt
es für die kosmologische Konstante weder eine zufriedenstellende Begriffsdefinition,
noch eine eindeutige Festlegung ihres numerischen Wertes.
Die Kosmologen fordern einen von
Null abweichenden L-Wert
hauptsächlich deshalb, weil sie glauben, damit die Probleme der „flachen“
Raumzeit sowie des Weltalters lösen zu können.
Man hat versucht, mit Hilfe der
Quantenfeldtheorie einen Zahlenwert für die Energiedichte des Vakuums
und damit für die kosmologische Konstante zu berechnen. Dieser weicht
jedoch extrem (um den Faktor 10120!) von
der aufgrund astronomischer Beobachtungen zulässigen Vakuumenergiedichte
ab. Es wird vermutet, dass sich hinter dieser Unstimmigkeit ein viel grundlegenderes
Problem verbirgt. Und deshalb hat auch das Rätsel der kosmologischen
Konstante in der theoretischen Physik einen so hohen Stellenwert [7], S.
186: „bei den Physikern steht das <<Problem der kosmologischen
Konstante>> ganz oben auf der Liste der noch nicht gelüfteten wissenschaftlichen
Geheimnisse.“
2.4 Vereinheitlichung der Naturkräfte
Ein mathematisches Modell für
die Vereinheitlichung aller bekannten Naturkräfte (elektromagnetische,
schwache, starke und gravitative Wechselwirkung) hofft man - wie bereits
erwähnt - mittels der Superstring-Theorie zu finden. [3], S.220:
„Die Superstring-Theorie führt
uns zurück zum Ursprung der Zeit, als alle kosmischen Kräfte
vollständig symmetrisch waren und eine primäre Superkraft darstellten.“
Zur Planck-Zeit, als das Universum
etwa 10 -43 Sekunden alt war, fand
- der Supersymmetrie-Theorie zufolge – die erste Symmetriebrechung statt,
wobei sich die Gravitation als erste Kraft von den übrigen Naturkräften
trennte. Durch spätere Symmetriebrechungen verselbständigten
sich dann auch die anderen Naturkräfte (siehe Bild 1 auf S. 10).
1968 gelang den Theoretikern Weinberg,
Salom und Glashow auf der Grundlage einer Eichsymmetrie – der Yang-Mills-Theorie
– die Vereinheitlichung der elektromagnetischen mit der schwachen Kraft
zur elektroschwachen Kraft. Seither konnten keine größeren Fortschritte
mehr erzielt werden. Neuen Auftrieb erhielt die Vereinheitlichung aller
Naturkräfte dann erst wieder 1984 durch ein von Green und Schwarz
vorgestelltes Superstring-Modell, das genügend Symmetrie aufweist,
um gewisse Anomalien früherer String-Theorien auszuschließen.
Aber auch damit konnte der Durchbruch nicht erreicht werden.
[11], S. 225: „Man weiß
jetzt, dass es Tausende von Stringtheorien gibt, die mathematisch ebenso
konsistent sind wie die beiden Green-Schwarz-Theorien.“
Welche Stringtheorie und ob überhaupt
eine davon als Modell für die Beschreibung der realen Welt tauglich ist,
wissen wir bis heute nicht. So zählt die Vereinheitlichung aller Naturkräfte
weiterhin zu den großen ungelösten Rätseln in der theoretischen
Physik.
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