Verborgene Dimensionen: Forscher zupfen am Zipfel der String-Theorie

Irgendwo an keinem Ort und irgendwann zu keinem Zeitpunkt entsprang das uns bekannte Universum, ohne Licht und ohne Laut. Bis heute ist das genaue Wie unerklärlich: Aus einem unendlich kleinen Punkt (Singularität) von unvorstellbar hoher Energiedichte und Temperatur traten im Zuge des Urknalls Materie, Raum und Zeit heraus – und fast 400.000 Jahre später auch das Licht und jenes geheimnisvolle Strahlungsrauschen, das heute noch das ganze Universum durchflutet: die Mikrowellen-Hintergrundstrahlung.

Der Urknall, die Ur-Sache aller Ursachen dieser Welt, bahnte mindestens einer Lebensform den Weg, die heute über das wahre Wesen von Raum und Zeit sinniert. Auf der Suche nach der Weltformel, welche Quantenmechanik und Allgemeine Relativitätstheorie vereinheitlichen soll, haben Astrophysiker den vertrauten dreidimensionalen Raum (plus Zeit als vierte Dimension) mathematisch und gedanklich längst verlassen. Einer davon ist Gary Shiu von der University of Wisconsin in Madison, der sich tief in die String-Theorie hineindenkt.

Er will als erster Physiker mit harten Fakten aufzeigen, was diese ebenso bekannte wie unverständliche Theorie taugt. Schwarze Löcher, Stephen Hawking, Stringtheorie – das sind die drei Begriffe, die auch jeder Astro-Laie im Wortschatz trägt, freilich ohne intime Kenntnisse der Materie.

Unvorstellbar: Zehn Dimensionen aus winzigen Fäden

Selbst eine simple Beschreibung übersteigt jegliches Vorstellungsvermögen: Alle Elementarteilchen sollen aus unvorstellbar winzigen, eindimensionalen Fäden von wenigen Milliardstel Billionstel Billionstel Metern Länge bestehen, den Strings. In einem zehndimensionalen Raum-Zeit-Kontinuum schwingen diese in verschiedenen Frequenzen – und erzeugen durch ihre Vibrationen alle Eigenschaften der Partikel wie Masse, Ladung und Spin.

Mehr noch: Mindestens sechs weitere Raumdimensionen besitzt unser Universum neben den hinlänglich bekannten laut String-Theorie. Noch verrückter: Obwohl wir sie nicht sehen können, befinden sie sich an jedem Punkt des Universums – als klitzekleine Figuren von unbekannter Geometrie. Jede der sechs Extradimensionen könnte zehntausende mögliche Formen annehmen, wobei jede Form aus der Perspektive imaginärer Bewohner ein eigenes Universum repräsentieren würde.

Solche Beschreibungen scheinen aus dem Niemandsland zwischen extremer theoretischer Physik und blanker Esoterik zu stammen. Anfang der achtziger Jahre wurde die String-Idee bereits entwickelt, bis heute ist sie eine unbewiesene Theorie, mehr nicht. Doch das könnte sich bald ändern. Im US-Fachmagazin "Physical Review Letters" (Nr. 98, Bd. 5, 051301) veröffentlichten Shiu und sein Mitarbeiter Bret Underwood einen Beitrag, mit dem sie gleichsam am Zipfel der Stringtheorie zupfen: Sie stellten einen Weg vor, mit dem Extradimensionen aufgespürt und deren Formen via Computersimulation veranschaulicht werden könnten.