Physik

Woraus besteht die Welt?

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AUTOR/IN
Gábor Paál
Gábor Paál (Foto: SWR, Oliver Reuther)

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Teilchen und Kräfte

Die Fragen aller Fragen ... Dabei kommt es auf den Blickwinkel an. Das erste und vielleicht anschaulichste Modell wäre, sich die Welt als aus Teilchen zusammengesetzt zu denken. Die Frage "Woraus besteht die Welt?" zielt ja auf irgendeine Form von "Substanz", und bei Substanz denken wir zunächst an Materie.

Wir wissen, dass es vor allem die Atome gibt, aber die Atome bestehen ihrerseits aus kleinsten Teilchen. Im Kern befinden sich die Protonen und die Neutronen, und in der sogenannten Elektronenhülle sind die Elektronen.

Die Elektronen sind nach allem, was man weiß, tatsächlich kleinste Teilchen. Aber die Protonen und die Neutronen sind aus noch kleineren Teilchen, den sogenannten Quarks, aufgebaut. Von denen gibt es verschiedene Sorten. Aber diese Elektronen und Quarks sind die wesentlichen Teilchen, die die Materie, die wir kennen, aufbauen.

Es reicht aber nicht zu sagen, dass es diese Teilchen gibt und sie das Universum aufbauen. Sondern sie tun es nach bestimmten Regeln. Da wirken Kräfte, wie z.B. die Gravitationskraft, also die Massen-Anziehungskraft. Oder es gibt die Kraft, die die Atomkerne zusammenhält. Die Protonen und Neutronen hängen ja im Kern so fest zusammen, als seien sie miteinander verklebt.

Gravitonen und Teilchenzoo

Jetzt wäre die nächste Frage: Woraus besteht der Kleber? Das ist ja kein echter Klebstoff, sondern das sind Kräfte. Und all diese Kräfte müssen irgendeine Grundlage haben, müssen auch aus etwas bestehen. Die Teilchenphysiker denken sich das so, dass diese Kräfte auch in Form von Teilchen übertragen werden. Zum Beispiel: Das Photon im Lichtteilchen ist das Teilchen, das die elektromagnetische Kraft überträgt. Und ähnlich stellen sie sich das bei der Gravitationskraft vor. Wenn sich also Erde und Mond anziehen, dann deshalb, weil – so die Hypothese – zwischen den beiden Himmelskörpern Gravitonen unterwegs sind, die diese Anziehungskraft übertragen. Mit der Zeit haben die Physiker einen beachtlichen – sie nennen das Teilchenzoo – zusammengetragen.

Es kommt aber noch etwas hinzu: Diese vielen Teilchen bewegen sich in etwas, was wir Raum und Zeit nennen. Woraus bestehen die nun wieder? Auch da sagen uns die Physiker, Raum und Zeit sind nicht etwa eine unabhängige Größe, also kein sozusagen geometrisches Gerüst im "luftleeren Raum". Sondern Raum und Zeit werden ihrerseits von der Materie "aufgespannt". Das ist die eine Blickweise. Das Universum besteht aus im weitesten Sinne Teilchen – bzw. eben Energie. Energie und Materie sind ja nach Einstein nur zwei Seiten derselben Medaille.

Das Universum besteht aus vielen Rätseln

Manche Physiker meinen inzwischen auch, dass sie der Wahrheit noch näher kommen, wenn sie sich das Universum nicht als aus Energie oder Materie zusammengesetzt vorstellen, sondern aus Information im Sinne der Informationstheorie, also aus Bits. Auch das ist eine Möglichkeit, das Weltall zu beschreiben. Aber im Grunde sind das alles verschiedene Brillen, um in den Kosmos zu blicken. Wenn Sie also fragen, woraus das Universum besteht, dann gibt es darauf eigentlich nur eine mit Sicherheit richtige Antwort: Es besteht aus vielen Rätseln.

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