Unser Universum hat vielleicht mit einem "Big Bounce" begonnen – mit einem großen Sprung oder Rückprall. Der Urknall wäre demnach die explosive Folge einer noch früheren Implosion, verursacht durch exotische Quanteneffekte.
Dass es Atome gibt, ist heute so selbstverständlich, dass wir uns kaum vorstellen können, wie radikal diese Idee einst war. Als die Naturforscher vor zwei Jahrhunderten den antiken Atombegriff wieder aufnahmen, dachten sie nicht im Traum daran, etwas so Kleines je beobachten zu können – und viele bezweifelten seinen wissenschaftlichen Charakter. Doch allmählich mehrten sich die Indizien für den atomaren Aufbau der Materie, bis Albert Einstein schließlich 1905 damit die brownsche Bewegung – das zufällige Zittern von Stäubchen in einer Flüssigkeit – erklären konnte. Dennoch dauerte es noch 20 Jahre, bis die Physiker mit der Quantenmechanik eine Theorie der Atomstruktur entwickelten, und nochmals 30 Jahre, bis der deutsch-amerikanische Physiker Erwin Wilhelm Müller einzelne Atome abzubilden vermochte. Heute beruhen ganze Industriezweige auf den charakteristischen Eigenschaften atomarer Materie.
Einen ähnlichen Weg verfolgen Physiker neuerdings, wenn sie die Zusammensetzung von Raum und Zeit verstehen wollen. Das Verhalten der Raumzeit legt nahe, dass ihr eine körnige Struktur zu Grunde liegt – entweder ein Mosaik aus raumzeitlichen "Atomen" oder eine andere filigrane Struktur. Materielle Atome sind die kleinsten unteilbaren Einheiten der chemischen Verbindungen, und ebenso bilden die hypothetischen Raumatome die kleinsten Entfernungseinheiten. Vermutlich sind sie nur 10– 35 Meter groß – viel zu klein für die Auflösung der stärksten Instrumente, die heute bei 10– 18 Meter Halt machen. Darum zweifeln viele Forscher, ob die Idee einer atomar strukturierten Raumzeit überhaupt wissenschaftlich genannt werden darf. Doch andere suchen hartnäckig nach Möglichkeiten, solche Atome indirekt nachzuweisen. Am meisten verspricht dabei...
Seit einem Jahrhundert versuchen Fachleute, die Quantenphysik mit der Schwerkraft zu vereinen. Wie könnte eine solche Weltformel aussehen? Zum Auftakt der Serie »Quantengravitation« geben wir einen Überblick über die Entwicklungen der wichtigsten Ansätze. Weiterhin berichten wir über das Verfahren, der Luft Kohlendioxid zu entziehen. Kann diese Entziehungskur die Klimakatastrophe abwenden? In der RNA-Forschung zeigt sich immer deutlicher, dass die im Erbgut enthalten Bauanweisungen für RNA-Moleküle, die nicht für Proteine codieren, offenbar maßgeblich an der Genregulation beteiligt sind. Erfahren Sie weiterhin, welche neuen Erkenntnisse die Wissenschaft aus den Untersuchungen der Brandruine von Notre-Dame de Paris gewann.
Spektrum der Wissenschaft – Vielfältige Quanten
Wir tauchen ein in die Welt der Quanten, die uns noch immer zahlreiche Rätsel aufgibt. Forscher entwickeln ständig neue Modelle und hinterfragen Grundlegendes, wie beispielsweise das Konzept der Zeit. Gleichzeitig macht die Entwicklung neuer Quantencomputer große Fortschritte und könnte unsere Verschlüsselungssysteme bedrohen. Experten arbeiten an neuen Methoden, um unsere Daten zu schützen. Erfahren Sie, wie diese Herausforderungen gemeistert werden und ob Kryptografen den Wettlauf gegen die Zeit gewinnen können.
Spektrum der Wissenschaft – Eine neue Weltformel
Rund 100 Jahre währt die Suche der theoretischen Physik nach einer Quantentheorie der Schwerkraft. Doch vielleicht kann die Gravitation in einer Weltformel so bleiben, wie sie ist – zumindest fast. Experimente könnten die neue Theorie schon bald testen. Außerdem im Heft: Die Bedeutung der Böden der Erde wurden lange unterschätzt. Zahlreiche Organismen im Boden zersetzen abgestorbenes organisches Material und fördern so den globalen Kohlenstoffkreislauf. Gammastrahlenblitze mischen gelegentlich die irdische Ionosphäre durch. Aber brachten kosmische Explosionen das Leben auf der Erde schon einmal an den Rand der Existenz? Selbst unter dem Eis des arktischen Ozeans findet man Lava speiende Vulkane und Schwarze Raucher. Dies bietet einen neuen Blick auf die geologischen Vorgänge in unserem Planeten.
Spektrum der Wissenschaft – Quantengravitation
Seit einem Jahrhundert versuchen Fachleute, die Quantenphysik mit der Schwerkraft zu vereinen. Wie könnte eine solche Weltformel aussehen? Zum Auftakt der Serie »Quantengravitation« geben wir einen Überblick über die Entwicklungen der wichtigsten Ansätze. Weiterhin berichten wir über das Verfahren, der Luft Kohlendioxid zu entziehen. Kann diese Entziehungskur die Klimakatastrophe abwenden? In der RNA-Forschung zeigt sich immer deutlicher, dass die im Erbgut enthalten Bauanweisungen für RNA-Moleküle, die nicht für Proteine codieren, offenbar maßgeblich an der Genregulation beteiligt sind. Erfahren Sie weiterhin, welche neuen Erkenntnisse die Wissenschaft aus den Untersuchungen der Brandruine von Notre-Dame de Paris gewann.
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