Die große Krise fantastischer Theorien der Welt

Der Fortschritt eines neuen Verständnises unserer Welt ist ins Stocken gekommen. Wir haben eine Krise der theoretische Physik und ihren fantastischen Theorien der Welt, die weiter unten beschrieben wird.

Nachdem im 19. und 20. Jahrhundert bahnbrechende Entdeckungen gemacht und erfolgreiche Theorien aufgestellt wurden, befindet sich die Theoretische Physik spätestens seit den 80er Jahren des 20. Jahrhunderts in einer Stagnation.

Siehe Zeitleiste/Zeitstrahl der physikalischen Entdeckungen.
(zum Vergrößern hier klicken Zeitstrahl-Physik.jpg )

Ich behaupte nicht, dass es in den letzten Jahrzehnten keinen grossen technologischen Fortschritt gegeben hat. Neue Entwicklungen basieren aber weitgehend auf  "alten" Erkenntnissen. So konnte die Hoffnung auf eine schnelle Entdeckung eines neuen, umfassenderen Weltmodell nicht erfüllt werden. Stattdessen konkurrieren unterschiedlichste unvollständige Theorien miteinandern, die jedoch weder bestätigt noch widerlegt werden können.

Die größten Probleme finden sich bei diesen Themen:

1) Dunkle Materie
2) Dunkle Energie
3) Stringtheorie/M-Theorie
4) Quantentheorie der Gravitation
5) Multiversum
6) Kollaps der Wellenfunktion
7) Teilchenmasse Higgs-Feld
8) Quantelung von Raum und Zeit

1) Dunkle Materie
Messungen im Weltall haben ergeben, dass sich Galaxien nur bilden konnten, wenn es wesentlich mehr Materie im Weltraum gibt, behaupten die einen. Diese Materie, so die Theorie, sorgt durch ihre Anziehung dafür, dass sich die sichtbare Materie überhaupt zusammenballen kann. Galaxien rotieren erheblich schneller, als vorhandene Massen erlauben würde - nur die zusätzliche Schwerkraft der Dunklen Materie hält so die Sternsysteme zusammen. Gäbe es sie nicht, wäre die Materie gleichmässig im Universum verteilt und könnte keine Galaxien gebildet haben. Das dumme daran ist, dass dunkle Materie bis heute nicht nachgewiesen werden konnte. Ebenso ist unklar um was es sich bei Dunkler Materie handeln soll und warum sich diese Materie noch nicht durch ihre Gravitation zusammengeballt hat.
Andere Wissenschaftler sind deshalb der Meinung, dass das Gravitationsgesetz nicht auf große  Entfernungen angewendet werden darf. Die Theorie dafür wird mit "MOND" bezeichnet, was für "modifizierte Newtonsche Dynamik" steht. Daraus folgt, dass die Rotationsgeschwindigkeit im weiten Abstand konstant ist, und nicht mehr vom Abstand abhängt. Ebenso wie die Dunkle Materie läßt sich "MOND" durch Beobachtungen weder beweisen noch widerlegen.

2) Dunkle Energie
Dunkle Energie soll für die beschleunigte Expansion des Universums verantwortlich sein. Durch Messungen entfernter Objekte im Weltall wurde diese beschleunigte Ausdehnung nachgewiesen. Da Massen sich aber eigentlich anziehen, muss es eine Kraft geben, die der Gravitation entgegen wirkt, die Dunkle Energie. Nach Berechnungen soll sie ca. 70% der Gesamtmasse des Universums ausmachen. Genau wie bei der Dunklen Materie kann aber keine Aussage darüber getroffen werden, wie diese Energie aussehen soll.
Mittlerweile gibt es neue Hypothesen, die ohne eine Dunkle Energie auskommen. Nach Überzeugung einiger Wissenschaftler ist die sichtbare Materie im Weltall nicht gleich verteilt. Es gibt Bereiche, die einfach fast leer sind. In diesen Bereiche würde die Gravitation die ursprünglich beschleunigten Galaxien schwächer abbremsen als in anderen Raumgebieten, was zu "Ausbuchtungen" der Raum-Zeit führt und eine stärkere Expansion suggeriert.

3) Stringtheorie/M-Theorie
Nach den Erkenntnissen der Physik sind sowohl Einsteins Relativitätstheorie, die Quantentheorie und das Standardmodell der Materie unvollständig. Es fehlen grundlegende Theorien, die die starke Wechselwirkung mit elektromagnetischer und schwacher Wechselwirkung vereinheitlichen sowie die Quantentheorie der Gravitation. Die Stringtheorie versucht diese Schwächen der "alten" Modelle zu beseitigen. Demnach entspricht jedes Elementarteilchen einem String, dessen Eigenschwingung die Eigenschaft des Teilchens hervorbringt. Dazu benötigt das mathematische Modell allerdings 10 - 26 Dimensionen. Stings wechselwirken mit sogenannten Branen (von engl. Brane - Membrane). Unter bestimmten Bedingungen, wird postuliert, kann eine solche Brane zu einem Universum expandieren.
Bezeichnenderweise gibt es nicht DIE Stringtheorie sondern fünf Stringtheorien an der Zahl die in der sogenannten M-Theorie aufgehen sollen. Mit dieser Theorie hofft man alle bekannten Naturkräfte einheitlich beschreiben zu können.
Bis heute sind weder das mathematische Modell der Stingtheorien vollständig noch eröffnet sich eine Möglichkeit, ihre Vorhersagen nachzuweisen.

4) Quantentheorie der Gravitation
Die sogenannte Quantengravitation widersetzt sich bis heute allen Versuchen für sie ein Quantenmodell zu entwickeln. Im Quantenmoldell werden alle Kräfte elementar in kleine Portionen geteilt, nämlich quantisiert. Gravitation lässt sich bis heute nicht auf diese bekannt weise zerlegen. Dies bedeutet im Rückschluss, dass sowohl die Quantentherie als auch die Einsteinsche Relativitätstheorie unvollständige Theorien sind, die sich nicht auf alle Grundkräfte der Welt verallgemeinern lassen. Eine vereinheitlichte Theorie wird verzweifelt gesucht. Mögliche Ansätze einer Lösung könnten Stringtheorie oder Loop-Quantengravitation sein. sh. 8)

5) Multiversum
Die Existenz von Multiversen sind aus der Quantentheorie abgeleitet. Es ist ein scheinbarer Ausweg aus dem Dilemma, dass sich in der Quantenphysik die Wahrscheinlichkeiten zur Messung eines jeden Messwertes zu jeder Zeit genau vorhersagen lassen, aber nicht das Ergebnis einer einzelnen Messung. Darauf basierend kam man auf die Idee, dass es beliebig viele Universen geben könnte in denen sich unterschiedliche Resultate von Messungen abbilden liesses. Das beliebige Ergebnis jeder Messung würde sich jeweils in einem anderen Universum ereignen. - Nicht nachweisbar und wohl eher Science Fiction

6) Kollaps der Wellenfunktion
Eine Eigenschaft von Elementarteilchen, Atomen bis zu Molekülen ist, dass sie zwitterhaft sowohl als Welle als auch als echtes Teilchen auftreten. Ein einziges Elektron kann als Welle in der sogenannten "Superposition" gleichzeitig durch 2 Spalten einer Messapparatur laufen. In dem Moment aber wo man die Position des Teilchens misst, bricht die Welleneigenschaft zusammen und wir "sehen" nur noch das Teilchenverhalten. Der Kollaps der Wellenfunktion bleibt bis heute ein Mysterium

7) Teilchenmasse Higgs-Feld
Das Higgs-Feld ist eine theoretisches skalares Feld, welches in Wechselwirkung mit der uns umgebenden Materie, für deren Masse verantwortlich ist. Ohne diese Hilfskonstruktion lässt das Standardmodell der Materie keine Masse zu. Das Teilchen des Higgs-Feldes ist das Higgs-Teilchen, was im neuen LHC am Forschungszentrum CERN demnächst nachgewiesen werden soll (Mehr als 45 Jahre nach seiner Vermutung!). Wenn man es nicht finden sollte, stellt dies ein grosses Problem der theoretischen Physik dar.

8) Quantelung von Raum und Zeit
Die Theorie basiert auf der Frage, ob Raum und Zeit in kleinsten Einheiten "glatt", also unendlich teilbar, oder gequantelt sind. Die Loop-Quantengravitation geht davon aus, dass keine unendliche Teilung möglich sein kann. Da Prozesse in den Elementarteilchen mit so großer Geschwindigkeit ablaufen, muss dieser Zeitraum für ein Quantum Zeit winzig klein sein. Er ist für Menschen unvorstellbar klein. Können wir diesen Zeitraum aber physikalisch definieren, so finden wir damit auch den kleinsten sinnvollen Zeitraum innerhalb des Begriffes Zeit. Ein kleinerer Zeitraum würde physikalisch überhaupt keinen Sinn ergeben. Als Ergebnis muss man vermuten, dass Zeit in "Stücken" abläuft, also "gequantelt" ist und ebenso der Raum. Die Theorie, die das beschreibt wird Schleifenquantengravitation oder Loop-Quantengravitatation genannt und steht im Gegensatz zur Stringtheorie. Nach dieser Theorie ist Zeit „Die Abfolge von Ursachen und Wirkungen“. - Diese Theorie erscheint sehr wahrscheinlich hat aber grosse Konsequenzen auf die bestehende Physik.