Heinz R. Pagels Cosmic Code - Globale-Evolution TV

7. Felder, Teilchen und Realität
I
In ihren Hauptpunkten hat sich diese Ansicht bis zum
heutigen Tag gehalten und bildet das Kernstück der
Quantenfeldtheorie: die essentielle Realität ist eine
Menge von Feldern, die den Vorschriften der speziellen
Relativität und der Quantenmechanik genügen;
alles andere wird als Folge der Quantendynamik dieser
Felder abgeleitet.
- Steven Weinberg
n den letzten Kapiteln haben wir die Besetzung des 3-D-Films vorgestellt: die
Quarks, die Leptonen und die Gluonen. Diese Quantenobjekte sind der »Urgrund«
der materiellen Welt. Alles, was wir kennen, kann aus ihnen hergestellt werden. Wenden
wir uns jetzt dem Drehbuch des kosmischen 3-D-Films zu, den Gesetzen, nach denen sich
diese Quanten verhalten. Wie beschreiben Physiker solche subatomaren Teilchen wie die
Elektronen, Photonen und Protonen? Was ereignet sich auf diesen kleinen Abständen?
Die Entdeckung der Materieniveaus, also der Moleküle, Atome, Kerne, Hadronen und
Quarks sowie der Quantenwechselwirkungen, hat grundlegende Fragen zum Materiebegriff
aufgeworfen, mit denen sich die theoretischen Physiker auseinandersetzen. Aus
welchem »Stoff« bestehen Teilchen wie die Elektronen und Photonen? Zu Anfang dieses
Jahrhunderts konnten die Physiker solche Fragen noch nicht beantworten, obwohl ihnen
die Elektronen und die Photonen schon bekannt waren. Heute ist das anders. Als Vorstellung
von der Quantenwelt entstand ein kohärentes, vereinheitlichtes und experimentell
bestätigtes Bild der materiellen Realität. Wie haben sich diese neuen Gedanken entwickelt?
In den ersten drei Jahrzehnten unseres Jahrhunderts sind zwei große physikalische
Theorien entstanden, Einsteins spezielle Relativitätstheorie und die neue Quantentheorie.
Zusammen bieten sie den begrifflichen Rahmen für nahezu die ganze Physik und die
Grundlage unserer Vorstellungen von der materiellen Realität. Als die Physiker Ende der
zwanziger Jahre mit diesen beiden Theorien konfrontiert wurden, fragten sie sich, ob man
die Relativitätstheorie und die Quantentheorie nicht zu einer einzigen Theorie verschmelzen
könnte, die beide Grundsätze umfasste.
Diese Fusion war weitaus schwieriger herbeizuführen, als die theoretischen Physiker
zunächst gedacht hatten. Jahrelange Anstrengungen führten schließlich zur relativistischen
Quantenfeldtheorie. Eine Arbeitshypothese war schon Ende der vierziger Jahre
fertig, die sogenannte Quantenelektrodynamik. Sie veränderte die Vorstellungen der
Physiker von der Materie grundlegend.
Die relativistische Quantenfeldtheorie besagte, um atomare Teilchen zu begreifen,
müsse man über die alte Vorstellung von der Materie als etwas »Stofflichem«, mit den
Sinnen Fassbarem, hinausgehen und Teilchen im Hinblick auf ihre Umwandlung unter
dem Einfluss verschiedener Wechselwirkungen beschreiben. Durch ihre Reaktion auf
äußere Einflüsse sagen uns materielle Gegenstände, was sie sind.
Wir können subatomare Teilchen nicht sehen. Nehmen wir für den Augenblick an, dass
wir auch keine Tennisbälle, wohl aber ein Tennismatch sehen können, das mit unsicht-
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