Raum und Zeit lösen sich auf – Einsteins Theorie der Schwerkraft wird mit der Quantenwelt versöhnt

Raum und Zeit sind nicht fundamental, sondern werden von grundlegenderen Strukturen erzeugt. Dieses geheime Netzwerk der Welt ist der Baustoff von allem, berichtet das Wissensmagazin „bild der wissenschaft“ in seiner neuesten Ausgabe.

Würde Albert Einstein noch leben, hätte er seine Freude an den Forschungen von Abhay-Ashtekar. Der Physik-Professor der amerikanischen Pennsylvania State University hat die Allgemeine Relativitätstheorie in einer neuen mathematischen Sprache formuliert. Und es gelang ihm, sie so zu erweitern, dass sie mit der Quantentheorie – der anderen Säule der modernen Physik – vereinbar ist. Diese beschreibt die subatomare Welt des Allerkleinsten. Damit ist Einsteins Traum von einer einheitlichen Theorie der Schwerkraft und des Mikrokosmos zum Greifen nah.

Die überraschende Konsequenz der neuen Theorie, die Ashtekar Quantengeometrie nennt: Raum und Zeit sind auf kleinstem Maßstab nicht mehr kontinuierlich, „glatt“ und „fließend“, sondern ein so genanntes Spin-Netzwerk. Ashtekar vergleicht es mit einem Gewebe aus winzigen Fäden. Könnte man die Natur mit maximal möglicher Vergrößerung betrachten, würden sich Raum und Zeit auflösen und das Spin-Netzwerk käme zum Vorschein. Dass der Raum uns dennoch homogen erscheint, liegt an unserem beschränkten Auflösungsvermögen: Ähnlich wie beim Betrachten eines Fotos, dessen einzelne Bildpunkte wir aus der Distanz nicht erkennen können. Mit dem Unterschied, dass es 10 hoch 68 Quantenfäden sind, die das Papier einer DIN A4-Seite durchziehen.

Die Bewährungsprobe der Quantengeometrie sind nun die rätselhaften Schwarzen Löcher und der Urknall selbst. „Die Quantengeometrie ist so weit ausgereift, dass sie diese Probleme jetzt direkt angehen kann“, sagt Ashtekar zu bild der wissenschaft. „Die Quantenphysik macht am Urknall nicht Halt. Die klassische Raumzeit löst sich im Urknall auf, aber das Spin-Netzwerk ist noch da. Es gab also keine Entstehung des Universums aus dem Nichts, weil das Nichts schlichtweg nicht existiert. Es gab immer schon etwas.“