Mit der Quantenphysik lassen sich viele Phänomene im Mikrokosmos erklären. Wissenschaftler erhoffen sich mit dem Wissen der Quantenphysik neue Erfindungen wie z. B. Teleportation zu entdecken. Das Problem jedoch ist, dass es schwer ist, Quanten auf den Makrokosmos zu übertragen.
Die allgemeine Relativitätstheorie gilt in Galaxien und im Planetensystem. Eine große Rolle spielen hier die Gravitationskräfte. Durch die Raumzeitkrümmung, kreisen Planeten.
Die Quantengravitation versucht die allgemeine Relativitätstheorie (Makrokosmos) mit der Quantentheorie (Mikrokosmos) zusammen zu führen. Es gibt vier verschiedene Wechselwirkungen. Die Gravitation wird in der allgemeinen Relativitätstheorie beschrieben. Die anderen Kräfte, also die elektromagnetische, starke und schwache Wechselwirkung, lassen sich mit der Quantentheorie erklären.
Problem der Quantengravitation
Leider ist es nicht so leicht die beiden Theorien zu vereinen. So sind die Begriffe der Zeit unterschiedlich. Während bei der Gravitationstheorie die Zeit nicht wirklich als Zeit, wie wir sie kennen, behandelt wird, ist die Zeit in der Quantenphysik ein Taktgeber.
Möglichkeiten der Quantengravitation
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Die Quantengravitation soll eine einheitliche Theorie der Kräfte bilden.
Es gibt jedoch zwei Theorien, die als Ansatz der Quantengravitationstheorie gelten können. Dazu gehören die Stringtheorie und die Schleifen-Quantengravitation (Loop-Quantengravitation).
Schleifen-Quantengravitation
1987 wurde die Schleifen-Quantengravitation entwickelt. Hier bestehen der Raum und die Zeit aus kleinen ringförmigen Schleifen (Loops).
Diese bilden Spin Netzwerker in verschiedenen Größen und Flexibilitäten. Die Ausdehnung der Loops wird durch die Planck Länge bestimmt.
Die Zeit wird in Planck-Zeit angegeben, die einen sehr kleinen Zeitraum angibt. Die Erweiterung der Dimension des Raumes mit Zeit sorgt für einen Spin-Schaum.
Stringtheorie
Die Stringtheorie nutzt eine zehn- oder sogar höherdimensionale Welt. Die Materie besteht hier aus kleinen, schwingenden Strings.
Warum eine neue Theorie?
In der allgemeinen Relativitätstheorie (aRT) gibt es keine Quanteneffekte bei der Gravitation. Es gibt aber teilweise Überschneidungen z. B. bei dem Urknall. In der aRT wird der Urknall als Singularität beschrieben. Das ist ein Punkt, wo die Raumzeitkrümmung unendlich ist. Diese Größe der Unendlichkeit ist mit der Quantentheorie vergleichbar.
Ein weiteres Beispiel zeigt ein schwarzes Loch. Dieser schrumpft in eine winzige Größe zusammen, aufgrund der eigenen Schwerkraft. Hier handelt es sich auch um eine Singularität.
Forscher wollen also mit der Quantengravitation diese Singularitäten erklären. Außerdem geht man in der Quantengravitation davon aus, dass es sogenannte Gravitonen gibt. Man nimmt an, dass ein Graviton ein Austauschteilchen der Schwerkraft ist. Da die Gravitation aber eine sehr schwache Kraft ist, können Forscher die Existenz von einem Graviton bis jetzt nicht nachweisen.
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