Die unendliche Dimension

News: Die unendliche Dimension

Wenn Science-fiction-Darsteller in eine andere Dimension reisen, sieht das so einfach aus wie U-Bahn fahren. Trotzdem (oder gerade deshalb?) haben Physiker so etwas nie ernst genommen.Die Tatsache, daß es weitere räumliche Dimensionen geben könnte, wird von Wissenschaftlern schon seit einigen Jahren diskutiert. Bisher ist man immer davon ausgegangen, diese könnten stark komprimiert sein - zusammengerollt zu winziger Größe. Doch nun kommen Wissenschaftler mit einer radikalen Idee: Sie meinen, es sei durchaus möglich, daß wir in mehr als drei räumlichen Dimensionen leben. Allerdings seien die zusätzlichen Dimensionen nicht wahrnehmbar, da sie keinen Einfluß auf Experimente haben.

Viele Physiker hoffen, daß die String-Theorie Quantenmechanik und Allgemeine Relativitätstheorie miteinander vereinigen könnte. Dieses Gedankengebäude benötigt nicht weniger als neun räumliche Dimensionen. Seine Befürworter gehen davon aus, daß mit Außnahme der drei bekannten Dimensionen alle übrigen komprimiert vorliegen und nur durch hochenergetische Partikelzusammenstöße zugänglich sind. Als Alternative zu den hoch komprimierten Dimensionen beschreiben Lisa Randall von der Princeton University und Raman Sundrum von der Stanford University eine bisher unentdeckte unendliche Dimension (Physical Review Letters vom 6. Dezember 1999).

Andere Forscher wiesen für den Fall weiterer Dimensionen darauf hin, daß alle Kräfte inklusive deren zugehörige Teilchen, in einem dreidimensionalen Unterraum einer höheren, dreidimensionalen Welt agieren würden. Ähnlich wie die Perlen einer Kette auf einem Tisch wären die Partikel beschränkt auf ihre eigenen Dimensionen und nicht in der Lage, zwischen ihnen zu wechseln. Mit der Gravitation verhält es sich anders: Sie geht auf Verzerrungen der Raum-Zeit zurück, die alle Dimensionen zugleich betreffen. Randall und Sundrum konstruierten eine Welt aus vier räumlichen Dimensionen, in denen die Gravitation die einzige Kraft ist, die in allen Dimensionen existiert. Sie gehen davon aus, daß wir in einer dreidimensionalen Welt leben, die entlang der vierten räumlichen Dimension fest lokalisiert ist.

Nachdem die Forscher die Gleichung aus Einsteins Relativitätstheorie für diesen Zustand gelöst hatten, stellten sie fest, daß die Gravitation nicht überall im Universum gleich stark ist. Die sogenannten Gravitonen, die Träger der Gravitationskraft, seien auf die zusätzliche Dimension beschränkt und könnten nur selten in unsere dreidimensionale Welt streuen. Dadurch würde die Gravitation mit wachsender Entfernung schwächer werden. Doch noch wichtiger sei, so die Forscher, daß die Experimente in unserer dreidimensionalen Welt sehr gut mit Newtons Gravitationsgesetz übereinstimmten, da das Graviton, welches wir beobachten, wenig durch die anderen Dimensionen beeinflußt wird. Die Effekte zu beobachten, die zusätzliche Dimensionen mit sich bringen, ist schwierig, erklärt Randall, aber sie und ihre Kollegen hoffen, daß sie den richtigen Weg dafür finden werden. "Das erstaunliche ist, wie gut sich diese Theorie der experimentelle Aufdeckung entzieht", sagt sie.

Dieser Beitrag "ändert unsere gesamte Perspektive", sagt Mark Wise vom California Institute of Technology in Pasadena. Wenn es wirklich eine unendliche Dimension gibt, sind er und seine Kollegen davon überzeugt, daß sie sich experimentell nachweisen lassen wird. "Das ist eine geniale Idee", sagt er und fügt hinzu, sie sei so simpel, daß er sich wundere, nicht selber darauf gekommen zu sein.

Siehe auch

Spektrum der Wissenschaft 3/96, Seite 42
"Duale Strings – Elemente einer allumfassenden Theorie?"
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