Wer sich
heute in den Gefilden der Physik einen kleinen Überblick verschaffen möchte, der wird
unter Umständen nicht sehr weit kommen, wenn er hierfür nur irdische Maßstäbe, wie
einst Isaac Newton ansetzt. Sehr schnell wird er mit der allgemeinen Relativitätstheorie
von Albert Einstein konfrontiert, oder geistig mit auf die Suche nach einer einheitlichen
Weltformel genommen. Dabei wird er neue Dimensionen kennen lernen, doch was ist eigentlich
eine Dimension?
Betrachten wir uns den
Begriff Dimension etwas näher. Eine Dimension ist ja vom Prinzip her nichts anderes als
eine berechenbare Einheit und spiegelt den Zusammenhang einer mathematischen oder
physikalischen Größe, zu den Grundgrößen des verwendeten Maßsystems wieder.
Vereinfacht könnte eine Definition etwa so aussehen: Eine Dimension ist die messbare und
berechenbare Eigenschaft einer Größe. In der Physik ist beispielsweise der Meter eine
physikalische Raumgröße, ebenso die Stunde als Zeitgröße. Im Bankwesen wäre somit
auch der Euro eine Größe und Dimension.
Das es so ist, dies beweist
eigentlich eine einfache Feststellung. Um uns im Leben nicht eingeengt zu fühlen oder
unter stetigen Stress zu leiden, muss unser Leben sich mindestens in einem
fünfdimensionalen Lebensraum abspielen. Unser dreidimensionaler Raum, in dem wir uns
bewegen, besteht aus Länge x Breite x Höhe. Einschränkungen hierbei, zum Beispiel in
Form einer Gefängniszelle, würden unserem Gemüt nicht sehr bekommen. Weiterhin muss uns
ausreichend genug Zeit zur Verfügung stehen, um uns in unserem Lebensraum ohne ständige
Hast und Eile bewegen zu können. Letztendlich muss auch die finanzielle Größenordnung
(in Euro gemessen) stimmen, damit wir uns befriedigend in unserem, scheinbar nur
dreidimensionalen Raum, bewegen können.
Wie man an diesem kleinen
Beispiel sieht, obwohl wir nur in einem dreidimensionalen Raum leben, wird unser Leben in
diesem dreidimensionalen Raum jedoch von vielen weiteren Dimensionen beeinflusst, ohne
deren Einbeziehung zum Beispiel keine Berechnung der eigentlichen Lebensqualität erfolgen
könnte. Wollten wir diese Lebensqualität auch nur annähernd genau in Form einer
Nährungsgleichung berechnen, müssten wir noch sehr viele Dimensionen mit einbeziehen.
Doch bleiben wir bei der
Physik. Viel wichtiger und hier spricht man von vornherein von einem vierdimensionalen
Raum oder vierdimensionalen Raumzeitgefüge, wird diese Einbeziehung von weiteren
Dimensionen, wenn wir uns mit den Vorgängen im Universum beschäftigen. Darüber wurde
bereits sehr viel geschrieben, oder in populärwissenschaftlichen Sendungen berichtet, das
wir hier wohl dieses vierdimensionale Raumzeitgefüge unter Allgemeinwissen abgelegen
können. Einige Anregungen zur Dimension Zeit und zum Wesen der Zeit folgen jedoch noch
auf den nächsten Seiteen.
Nun steht die Wissenschaft
nicht still und seit dem letzten Jahrhundert bemühen sich namhafte Wissenschaftler
vergebens eine einheitliche Weltformel zu finden, bisher eher erfolglos. Um diesem Ziel
jedoch ein wenig näher zu kommen, war und ist man bemüht eine Brücke zwischen den
wissenschaftlichen Forschungsergebnissen auf den Gebieten des Mikrokosmos und des
Makrokosmos zu schlagen. Wie der Name schon andeutet, bei den wissenschaftlichen
Disziplinen des Mikrokosmos beschäftigt man sich mit den physikalischen Eigenschaften
kleinster Teilchen, auch unter dem Begriff Quantenphysik hinreichend geläufig. Bei den
Forschungen auf der Ebene und im Bereich Makrokosmos geht es um die Relativitätstheorie,
sowie damit verbundene Zusammenhänge.
Zu den ersten
Wissenschaftlern die erkannten, dass auch eine Relativitätstheorie sich nur dann mit
befriedigen Ergebnissen durchrechnen lässt, wenn weitere Dimensionen hinzugezogen werden,
gehörten Theodor Kaluza und Oskar Klein. Bereits im Jahre 1921 rechnete Kaluza die
allgemeine Relativitätstheorie nicht mit 4, sondern mit 5 Dimensionen durch und erhielt
nur durch die Zuhilfenahme dieser 5. Dimension befriedigende Ergebnisse in seinen
Gleichungen. Oskar Klein erweiterte später diese Theorie dahingehend, dass diese 5.
Dimension nicht erkennbar wäre, da diese zusätzliche Dimension sich wie eine aufgerollte
Dimension verhielt. Der Leser könnte sich diese aufgerollte Dimension etwa wie ein
aufgerollter Wollknäuel vorstellen. Ein Wollknäuel würde der Mensch aus der Entfernung
auch nur als Punkt wahrnehmen, ohne die eigentliche Dimension der Länge des Pfaden zu
erkennen.
Doch zurück zur
einheitlichen Weltformel und den Dimensionen des Mikrokosmos und des Makrokosmos.
Vermutlich würde man bei den vielen großen, und in genauso vielen Teilbereichen auch
noch weitgehend ungelösten Fragen nach der Entstehung, Entwicklung und natürlichen
Gesetzmäßigkeiten unseres Universums kaum einen Schritt weiter kommen, würden beide
Bereiche dieser wissenschaftlichen Disziplinen getrennt voneinander betrachtet und
behandelt. Eine Brücke, als gemeinsame Grundlage, sollte geschlagen werden.
Um diese Brücke auch nur
ansatzweise schlagen zu können, reichten 4 Dimensionen bei weiten nicht aus. Es mussten
weitere Dimensionen zur Hilfe mit einbezogen werden, sollten Gleichungen auch nur
annähernd aufgehen. Unter anderem wurde hierzu die String-Theorie entwickelt, die heute
von der Mehrheit der Quantenphysiker anerkannt ist. Diese String-Theorie besagt, das jedes
Quark als Urteilchen der uns bekannten Materie 6 Ladungen besitzt und diese sechs Ladungen
6 Dimensionen bilden. Daraus ergeben sich dann folgende Dimensionen für unser heutiges,
derzeitiges Weltbild, wobei die aufgerollte Dimension von Kaluza und Klein sich nicht
durchsetzen konnte:
01. Länge
02. Breite
03. Höhe
04. Zeit
05. aufgerollte Dimension
06. Spinnladung
07. schwache Ladung
08. elektrische Ladung
09. Farbladung
10. schwere Ladung
11. Leptonenladung |
Diese Ladungen sollen sich in einem sechsdimensionalen Ladungsraum befinden. Gesehen
hat diesen Ladungsraum zwar noch niemand, doch mit Quantenzahlen lässt sich dieser halt
berechnen und definieren und hier werden dann auch wieder aufgerollte Dimensionen in der
Stringtheorie verwendet. Das sich nun daraus ergebene 10 bis 11 dimensionale Weltbild hat
den großen Vorteil, es lässt sich zu Berechnungen der Quantenphysiker wohl genauso
heranziehen wie für Berechnungen im Bereich Makrophysik, bzw. steht zu Berechnungen
letzterer nicht im Wiederspruch.
Wenn sich nun die vorhandenen Größen immer noch nicht als ausreichend erweisen, damit
bestimmte Rechenwege ein in ihren Gleichungen befriedigendes Ergebnis liefern, so kann man
weitere Dimensionen heranziehen und einsetzen. Unter diesem Gesichtspunkt wundert es auch
nicht mehr, das einige Rechenkünstler Antiwelten und Parallelwelten erfinden, wodurch
sich die Anzahl der Dimensionen mehr als verdoppeln lässt und nun kommt das eigentlich
Paradoxe, diese abstrakten Gebilde dann auch noch als Theorien vertreten. Bleibt die
große Frage, ist unser Universum wirklich auf Zahlen aufgebaut? Wenn nicht, lässt sich
dann jemals alles berechnen oder nur in Näherungsgleichungen ohne Vervollkommnung einige
Schritte auf dem Weg zur Erkenntnis voranschreiten?
