Quantengravitation

Quantengravitation

Filme über unsere Forschung im Bereich Quantengravitation und Symmetrie

Eine der größten Herausforderungen in der theoretischen Physik ist die Vereinheitlichung der Quantenfeldtheorie und der Allgemeinen Relativitätstheorie von Einstein zu einer Theorie der Quantengravitation. Die beiden fundamentalen Theorien sind innerhalb der bekannten physikalischen Gesetze nicht miteinander kompatibel. Wenn wir aber verstehen wollen, was im Inneren eines Schwarzen Lochs oder beim Urknall passiert, brauchen wir eine Theorie, die beide Welten miteinander verbindet.

Sowohl Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie als auch das Standardmodell der Quantenfeldtheorie beruhen auf Symmetrieprinzipien. Hermann Nicolai, Direktor der Abteilung <em>Quantengravitation und Vereinheitlichte Theorien</em>, erklärt, warum Symmetrien das erfolgreichste Prinzip der Physik sind.

Symmetrien: Das erfolgreichste Prinzip der Physik

Sowohl Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie als auch das Standardmodell der Quantenfeldtheorie beruhen auf Symmetrieprinzipien. Hermann Nicolai, Direktor der Abteilung Quantengravitation und Vereinheitlichte Theorien, erklärt, warum Symmetrien das erfolgreichste Prinzip der Physik sind.
Quantenfeldtheorie und Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie sind im Rahmen der bekannten physikalischen Gesetze nicht miteinander vereinbar. Wenn wir aber verstehen wollen, was im Innern eines Schwarzen Loches oder in den ersten Sekundenbruchteilen nach dem Urknall passiert, brauchen wir eine Theorie, die beides vereint.

Mit Symmetrie die Welt erklären

Quantenfeldtheorie und Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie sind im Rahmen der bekannten physikalischen Gesetze nicht miteinander vereinbar. Wenn wir aber verstehen wollen, was im Innern eines Schwarzen Loches oder in den ersten Sekundenbruchteilen nach dem Urknall passiert, brauchen wir eine Theorie, die beides vereint.
Dr. Alexander Blum (Max-Planck-Institut für Wissenschaftsgeschichte, MPIWG) leitet die Max-Planck-Forschungsgruppe "Historical Epistemology of the Final Theory Program" in Zusammenarbeit mit dem Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut). Die Gruppe arbeitet daran, die Forschung in Physik und Wissenschaftsgeschichte zusammenzuführen.

Interview mit Dr. Alexander Blum

Dr. Alexander Blum (Max-Planck-Institut für Wissenschaftsgeschichte, MPIWG) leitet die Max-Planck-Forschungsgruppe "Historical Epistemology of the Final Theory Program" in Zusammenarbeit mit dem Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut). Die Gruppe arbeitet daran, die Forschung in Physik und Wissenschaftsgeschichte zusammenzuführen.
Das kosmologische Billard ist ein Hilfsmodell für die Entwicklung unseres Universums in seiner ganz frühen Phase, unmittelbar nach dem Urknall. Der Hilfsraum ist ein sogenannter hyperbolischer Raum, der als Kreisscheibe dargestellt werden kann. Dieser wird in Dreiecke gekachelt, die aufgrund der hyperbolischen Maßstäbe alle den gleichen Flächeninhalt haben. Die Entwicklung des Universums entspricht dann der Bewegung einer fiktiven Billardkugel innerhalb eines Dreiecks, wobei die Position der Billardkugel der Form des Universums entspricht.

Kosmologisches Billard

Das kosmologische Billard ist ein Hilfsmodell für die Entwicklung unseres Universums in seiner ganz frühen Phase, unmittelbar nach dem Urknall. Der Hilfsraum ist ein sogenannter hyperbolischer Raum, der als Kreisscheibe dargestellt werden kann. Dieser wird in Dreiecke gekachelt, die aufgrund der hyperbolischen Maßstäbe alle den gleichen Flächeninhalt haben. Die Entwicklung des Universums entspricht dann der Bewegung einer fiktiven Billardkugel innerhalb eines Dreiecks, wobei die Position der Billardkugel der Form des Universums entspricht.
Veranschaulichung der atomaren Struktur des Raumes, hier als zeitliche Entwicklung einer Tetraederstruktur dargestellt. Die Animation visualisiert die Quantenevolution der Geometrie in der Schleifenquantengravitation.<br />Die Farbe der Tetraederoberflächen illustriert, wo und wie viel Fläche in einem bestimmten zeitlichen Moment existiert. Der Film veranschaulicht, wie sich diese Anregungen der Geometrie gemäß den quantisierten Einstein-Gleichungen ändern.

Schleifen-Quantengravitation

Veranschaulichung der atomaren Struktur des Raumes, hier als zeitliche Entwicklung einer Tetraederstruktur dargestellt. Die Animation visualisiert die Quantenevolution der Geometrie in der Schleifenquantengravitation.
Die Farbe der Tetraederoberflächen illustriert, wo und wie viel Fläche in einem bestimmten zeitlichen Moment existiert. Der Film veranschaulicht, wie sich diese Anregungen der Geometrie gemäß den quantisierten Einstein-Gleichungen ändern.
Ausgehend von einem Glas Wasser zeigt diese Animation eine Reise zu den kleinsten Bausteinen der Materie.

Reise zu den Strings

Ausgehend von einem Glas Wasser zeigt diese Animation eine Reise zu den kleinsten Bausteinen der Materie.
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