Warum ist das Universum dreidimensional?

Begann alles mit einem kosmischen Kabelsalat?

“Das Universum ist dreidimensional weil es nach dem Urknall total verknotet war”, berichtete das US-Magazin Newsweek im vergangenen Monat.

Nun, der faktische Ton ist hier zweifellos ein wenig übertrieben, aber der wahre Kern der Nachricht ist, dass das European Physical Journal kürzlich einen Artikel veröffentlicht hat, in dem wir tatsächlich die These vom kosmischen Kabelsalat diskutieren und als eine mögliche Erklärung für die offensichtliche Dreidimensionalität des Universums vorschlagen.

“Wir” – das sind in diesem Fall die Kosmologen Arjun Berera und João Rosa von den Universitäten in Edinburgh (Schottland) und Aveiro (Portugal), die eher mathematisch ausgerichteten Theoretiker Tom Kephart von der Vanderbilt University (Nashville USA) und Roman Buniy (Chapman University, Kalifornien/USA) und ich. Berera, Buniy und ich waren alle zu verschiedenen Zeiten Postdocs bei Tom Kephart an der Vanderbilt University, und Rosa war wiederum Bereras Postdoc in Edinburgh. Unser Projekt hatte also ein bisschen was von einem Klassentreffen.

Was genau wollen wir dabei erklären? Nun, jeden Ort im Raum können wir durch drei Zahlen oder Koordinaten beschreiben, nämlich Höhe, Länge und Breite. Das zugehörige Koordinatensystem hat folglich drei Achsen, deshalb sprechen wir davon, dass das Universum drei Raumdimensionen aufweist. Zusammen mit der Zeit bilden sie die 3+1-dimensionale Raumzeit der Relativitätstheorie.

Aber warum gerade 3? Kurioserweise ist die Dreidimensionalität unseres Universums ein Problem, das eher selten diskutiert wird, und das obwohl populäre Entwürfe für Quantengravitationstheorien oft annehmen, die Welt habe eigentlich mehr oder weniger Raumdimensionen. So postuliert die Stringtheorie [1], gelegentlich schon als heißer Kandidat für eine “Theorie für Alles” gehandelt, 6-7 zusätzliche Raumdimensionen. Diese überflüssigen Dimensionen sind dann deshalb nicht beobachtbar, weil sie entweder mikroskopisch klein aufgerollt sind, oder weil wir und unsere Umgebung auf einer niederdimensionalen Fläche, einer sogenannten “Brane”, kleben. In der Loop-Quantengravitation wiederum wird die Raumzeit durch Schleifen eindimensionaler Objekte erzeugt, sogenannte Spin-Netzwerke. Und in der “kausalen dynamischen Triangulation” erscheint die Raumzeit auf sehr kleinen Skalen plötzlich zweidimensional oder fraktal.
mehr:
- Warum ist das Universum dreidimensional? (Heinrich Päs, Spektrum – SciLogs, 29.11.2017)

Gottes Geburt Formel der Welt Teil 1

Veröffentlicht am 28.06.2013

Hollie Weiss

Eine Weltformel, oder eine Theorie von Allem (englisch theory of everything, ToE oder TOE) ist eine hypothetische Theorie gebildet aus theoretischer Physik und Mathematik, die alle bekannten physikalischen Phänomene erklären und verknüpfen soll. Mit der Zeit ist der Begriff in die Popularisierungen der Elementarteilchenphysik eingeflossen, die zu einer Theorie erweitert werden soll, welche durch ein einziges allumfassendes Modell die Theorien aller grundlegenden Wechselwirkungen der Natur erklären würde.Die Vereinheitlichung der drei Grundkräfte elektromagnetische, schwache (vereinheitlicht in elektroschwacher SU(2) × U(1) Eichtheorie) und starke Wechselwirkung (Quantenchromodynamik, QCD) ohne die Gravitation wird als große vereinheitlichte Theorie bezeichnet (Grand Unified Theory, GUT). Die Möglichkeit dieser Vereinheitlichung wird aufgrund der Ähnlichkeit in der mathematischen Struktur der drei Theorien angenommen.