Ein Schritt in Richtung Quantengravitation

In Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie entsteht Schwerkraft, wenn ein massives Objekt das Gewebe der Raumzeit verzerrt, so wie ein Ball in ein Stück Stoff einsinkt. Das Lösen von Einsteins Gleichungen durch die Verwendung von Größen, die über alle Raum- und Zeitkoordinaten hinweg gelten, könnte es Physikern ermöglichen, schließlich ihren „weißen Wal“ zu finden: eine Quantentheorie der Gravitation.

In einem neuen Artikel in Das European Physical Journal H , Donald Salisbury vom Austin College in Sherman, USA, erklärt, wie Peter Bergmann und Arthur Komar erstmals einen Weg vorschlugen, diesem Ziel mit Hamilton-Jacobi-Techniken einen Schritt näher zu kommen. Diese entstanden bei der Untersuchung der Teilchenbewegung, um den vollständigen Lösungssatz aus einer einzigen Funktion der Teilchenposition und der Bewegungskonstanten zu erhalten.

Drei der vier fundamentalen Kräfte – stark, schwach und elektromagnetisch – gelten sowohl für die gewöhnliche Welt unserer alltäglichen Erfahrung, die von der klassischen Physik modelliert wird, als auch für die gespenstische Welt der Quantenphysik. Probleme treten jedoch auf, wenn man versucht, die vierte Kraft, die Schwerkraft, auf die Quantenwelt anzuwenden. In den 1960er und 1970er Jahren erkannten Peter Bergmann von der Syracuse University, New York, und seine Mitarbeiter, dass sie, um Einsteins allgemeine Relativitätstheorie eines Tages mit der Quantenwelt in Einklang zu bringen, Größen zur Bestimmung von Ereignissen in Raum und Zeit finden mussten, die für alle gelten Bezugsrahmen. Dies gelang ihnen mit Hilfe der Hamilton-Jacobi-Techniken.

Dies steht im Gegensatz zu den Ansätzen anderer Forscher, einschließlich denen von John Wheeler und Bryce DeWitt, die es nur für wesentlich hielten, Raumgrößen zu finden, die über alle Bezugsrahmen hinweg gelten. Ihre Lösungen führen durch den Zeitausschluss zu Mehrdeutigkeiten in der Zeitentwicklung, die als Zeitproblem bekannt sind.

Salisbury kommt zu dem Schluss, dass, weil der von Bergmann und seinen Mitarbeitern gewählte Ansatz die Mehrdeutigkeit in der Art und Weise, wie sich die Zeit entwickelt, auflöst, ihr Ansatz mehr Anerkennung von denjenigen verdient, die eine eventuelle Theorie der Quantengravitation erforschen.