Relativität und Quanten

Die allgemeine Relativitätstheorie ist eine der Säulen der modernen Physik. Ihre Gesetze bestimmen, was auf großräumigen Skalen im Kosmos geschieht, von der Bewegung der Planeten im Sonnensystem über Sterne und Galaxien bis hin zur Entwicklung des Gesamtuniversums, die wir im vorangehenden Abschnitt kennengelernt haben.

Es gibt aber noch eine weitere, mindestens ebenso grundlegende Säule: die Quantentheorie, die unabdinglich ist, um das Verhalten der Materie auf mikroskopischen Größenskalen zu beschreiben. Fast zeitgleich mit der speziellen Relativitätstheorie am Anfang des 20. Jahrhunderts entstanden, liegt die Quantentheorie der modernen Elementarteilchenphysik zugrunde, der Atomphysik und der Festkörperphysik, und ihre Anwendungen haben in Form der Laser von CD-Spielern und der Transistoren jeglicher Elektronik längst Einzug in den Alltag gehalten.

Für den Elektromagnetismus und die elementaren Kräfte, die Atomkerne zusammenhalten und für radioaktive Zerfälle verantwortlich sind, haben die Physiker längst eine genaue Beschreibung als Quantenkräfte formulieren können, die sich in Teilchenbeschleuniger-Experimenten bestens bewährt.

Nur die Gravitation hat sich einer Quantenbeschreibung bislang erfolgreich widersetzt - wie eine Theorie der Quantengravitation aussieht gehört trotz vielversprechender Ansätze zu den offenen Fragen der Physik.