In die naturwissenschaftliche Landkarte ist – dies betrifft vor allem die Physik – in den letzten Jahren viel Bewegung gekommen. Die Rätsel der Dunklen Materie und der Dunklen Energie und die Widersprüche zwischen der deterministischen Makrophysik und der „eher zufälligen“ Quantentheorie drängen uns Wissenschaftler zu neuen Theorien wie die Quantengravitation oder anderen, dualistischen Ansätzen. Neue Erkenntnisse der Quantenmechanik trennen wieder Raum und Zeit und lassen einen Zeitpfeil erkennen.

Der quantenmechanische „Äther“ fordert geradezu eine Prüfung, ob Einsteins Spezielle Relativitätstheorie mit dem physikalischen Fortschritt noch vereinbar ist oder ihm sogar im Wege steht. Gibt es also doch einen Äther? Sind Schwarze Löcher der Schlüssel zur neuen Erkenntnis? Oder wird mit einer neuen Theorie mit dem eigenartigen Namen „Schleifenquantengravitation“ der wissenschaftliche Durchbruch gelingen?

Was ist Raum, was ist Zeit wirklich? Und woher kommt die Dynamik unserer Welt und Umwelt, die wir überall um uns herum wahrnehmen und der wir ausgesetzt sind?

  1. Dr. Martin Federspiel: „Die dunklen Geheimnisse unseres Universums“
    Schon in der „Physik des ganz Großen“ wird schnell deutlich, dass unser gegenwärtiges physikalisches Weltbild elementare Phänomene nicht erklären kann. So besteht die Welt vor allem aus etwas, das wir nicht sehen können („Dunkle Materie“), und sie wird angetrieben von etwas, das wir bisher nicht verstehen („Dunkle Energie“). Welche Beobachtungen existieren dazu?
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  2. Andreas Varesi: „Hatte Einstein wirklich recht?“
    Die Überprüfung des Michelson-Morley-Experiments – das vor über 100 Jahren die Grundlage der Entwicklung von Einsteins Spezieller Relativitätstheorie war – mit neuen Methoden computeranimierter Simulationen zeigt, dass möglicherweise Einsteins Theorie falsch ist. Wie es auch zahlreiche logische Widersprüche in der Speziellen Relativitätstheorie nahelegen. Damit würde aber die Forderung nach einer neuen „Äthertheorie“ wieder in den Vordergrund treten. Nur was ist dieser „neue Äther“?
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  3. Prof. Claus Kiefer: „Der Quantenkosmos“
    Kann man die Geometrie von Raum und Zeit gut mit Hilfe der Gravitation ausdrücken (Einsteinsche Feldgleichungen), gibt es allerdings Probleme mit dem Beginn unseres Universums (Quanteneffekte, Hyperinflation). Hierfür wird nach einer Theorie der Quantengravitation gesucht, die auch die ungewöhnlichen Eigenschaften im Quantenbereich (wie z.B. Dekohärenz) klären sowie die verschiedenen Wechselwirkungen vereinheitlichen und die Singularitätentheoreme der Schwarzen Löcher und des Urknalls neu deuten muss. Eine Quantenkosmologie zeichnet sich also ab. Als besondere Schwierigkeit zeigt sich aber das Phänomen der Zeit, die auf der fundamentalen Ebene der Quantengravitation völlig verschwindet.
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  4. Dr. Michael Harder: „Gibt es ZWEI Prinzipien in der Welt?“
    Interdisziplinäre Theorien legen nahe, dass die Komplementarität von Makrophysik und Quantenmechanik naturbedingt und unauflösbar ist. Aus dieser komplementären Dynamik folgt die Forderung nach einer dualistischen Theorie mit zwei komplementären Prinzipien (in etwa Drang zu Chaos + Drang zu Struktur / Ordnung). Auf diese Weise kann unser Universum durch einen Prozess der fortwährenden Entstehung von Planck-Quanten aus einer Art „Nichts“ beschrieben werden, was u.a. die Frage nach dem Wesen der Dunklen Energie lösen kann. Wie auch die Frage nach dem „neuen Äther“ – Einsteins Spezielle Relativitätstheorie wäre danach falsch und aufzugeben.
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  5. Prof. Dieter Schuch: „Die Zeit in der Quantenmechanik“
    Erste „Quantisierungsansätze", die schon bei den Pythagoreern bekannt waren, treten in neuem Gewand in der Quantenmechanik wieder auf. Und zwar im Zusammenhang mit einem Formalismus, der schon 1880 von dem Ukrainer Ermakov entdeckt wurde – also lange vor der Entwicklung der Quantenmechanik. Dieser Ansatz basiert auf einer Erhaltungsgröße, die auch dann noch als solche existiert, wenn die Energie des Systems zeitlich nicht mehr konstant ist.
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  6. Dr. Silke Britzen: „Vom Kleinsten zum Schwersten – die Entwicklungsgeschichte unseres Universums“
    Schwarze Löcher gehören zu den wichtigsten astronomischen Objekten. Sie spielen eine große Rolle in der Entstehungsgeschichte unseres Universums und sind ein bisher wenig erforschter Schlüssel zur Erkenntnis darüber, was Raum und Zeit und Materie wirklich sind. Man unterscheidet aktive und inaktive Schwarze Löcher, und besonders die aktiven Schwarzen Löcher faszinieren durch jetförmige Plasma- strahlen, die weit über Galaxien hinausgehen. Aber … welche Zukunft wartet auf ein Schwarzes Loch?
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  7. Dr. Tim Koslowski: „Was sagen uns Schleifen über die Quantengravitation?“
    Eine der ungewöhnlichsten und aussichtsreichsten Kandidaten für ein neues Weltbild ist die Schleifenquantengravitation (LQG = Loop Quantum Gravity). Sie basiert auf dem Phänomen der Optimierung der Wirkung in der Natur sowie auf Symmetriebetrachtungen. Und führt über Quanten- eigenschaften – in Verknüpfung mit der Gravitation – mathematisch zu einem neuen Modell der Raumzeit, die nun als Schaum von Raumzeitquanten darstellbar wird.
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