Wie lässt sich die Quantenmechanik mit der Allgemeinen Relativitätstheorie vereinen?

Die Vereinigung der Quantenmechanik mit der Allgemeinen Relativitätstheorie zur Entwicklung einer Theorie der Quantengravitation ist eine der größten Herausforderungen der modernen Physik. Hier sind einige Ansätze, die verfolgt werden:

1. **Stringtheorie**: Diese Theorie postuliert, dass die fundamentalen Bausteine des Universums nicht punktförmige Teilchen, sondern eindimensionale "Strings" sind. Diese Strings können in verschiedenen Schwingungsmodi existieren, die unterschiedliche Teilchen repräsentieren. Die Stringtheorie versucht, alle vier fundamentalen Kräfte, einschließlich der Gravitation, in einem konsistenten Rahmen zu vereinen.

2. **Schleifenquantengravitation (Loop-Quantum-Gravity)**: Diese Theorie quantisiert den Raum selbst, indem sie ihn als ein Netzwerk von diskreten Einheiten beschreibt, die durch Schleifen verbunden sind. Sie versucht, die Raumzeitstruktur auf kleinsten Skalen zu beschreiben und die Gravitation in ein quantenmechanisches Rahmenwerk zu integrieren.

3. **Kausal Dynamische Triangulationen (CDT)**: Diese Methode verwendet eine diskrete Struktur der Raumzeit, die durch einfache geometrische Bausteine (Simplices) aufgebaut ist. Sie versucht, die Raumzeit durch eine Summe über alle möglichen Geometrien zu beschreiben, wobei die Kausalität erhalten bleibt.

4. **Asymptotische Sicherheit**: Diese Theorie basiert auf der Idee, dass die Gravitation bei hohen Energien eine feste Punktstruktur hat, die es ermöglicht, die Theorie renormierbar zu machen. Dies würde bedeuten, dass die Gravitation auf kleinen Skalen eine wohldefinierte Quantenfeldtheorie ist.

Jeder dieser Ansätze hat seine eigenen Herausforderungen und offenen Fragen, und bisher gibt es keine experimentellen Beweise, die eine dieser Theorien eindeutig bestätigen. Die Suche nach einer konsistenten Theorie der Quantengravitation bleibt ein aktives und spannendes Forschungsgebiet in der theoretischen Physik.