Liebe wer-weiss-was-Gemeinde,
ich lese mich gerade in die Stringtheorie ein. In der Schule hatten wir das Thema nicht (leider). Manches kann ich nachvollziehen, für manches habe ich anscheinend noch nicht die richtigen Quellen gefunden.
Laut der Stringtheorie schwingen Strings unterschiedlich stark. Meine Frage ist: Was bewirkt die Schwingung, wodurch entsteht sie? Wenn man sich alle Atome des Weltalls vorstellt, die aus Strings bestehen sollen, dann wäre das, obwohl Strings sehr klein sind, eine unheimlich hohe Energiemenge, die da aufgewendet wird. Oder ist das Schwingen nur eine Metapher für den Energiegehalt eines Strings?
Im Voraus vielen Dank für eure Antworten
Stefan
Hallo,
das ist im Prinzip genau richtig.
Diese Idee von Schwingungen stammt aus der gewöhnlichen Quantenfeldtheorie. Dort nimmt man sich (ein wenig aus der Luft, ein wenig aus Überlegungen der Kovarianz und Einfachheit) eine Gleichung her. Im einfachsten Fall z.B. die Klein-Gordon-Gleichung. Das Objekt auf dem sie operiert ist ein (skalares) Feld, in der Vorstellung also ein Ding, das überall ist (sowas wie die Temperatur ja auch). Die Gleichung enthält einen Parameter, suggestiv m genannt, weil von der Dimension einer Masse. Aber bis auf Faktoren von c, hquer usw ist das auch gleich eine Energie und eine Frequenz.
Es stellt sich heraus (im wesentlichen Fouriertrafo und sogenannte Ab/Aufsteigeroperatoren), dass man nun die Energie dieses Feldes schreiben kann als Summe von Energien harmonischer Oszillatoren ebendieser Frequenz. Teilchen sind dann Anregungen dieses Feldes und erfüllen (fast) mirakulöserweise die Energie-Impuls-Beziehung der RelTheorie; Grund, diese Anregung, ein Teilchen zu nennen.
Nun weißt du, dass ein harmonischer Oszillator im Grundzustand eine von Null verschiedene Energie hat – und das, worauf man in der gewöhnlichen QM so stolz ist (und was exp bestätigt ist), macht hier Probleme – denn damit divergiert die Gesamtenergie des Vakuums (= keine Teilchen). Das ist ein Problem in der Quantenfeldtheorie; letztlich argumentiert man, dass es nur auf Energiedifferenzen zum Vakuum ankommt; aber befriedigend ist es nicht. Wichtiger: der tatsächliche Wert des Vakuumenergie ist wichtig, wenn man quantum gravity machen will.
Wie genau der Wert der Vakuumenergie in der Stringtheorie sich zusammensetzt, und was der aktuelle Stand bez. ihres Werts ist, entzieht sich aber leider meinem Kenntnisstand. In manchen Theorien ist sie Null. Du wirst einiges auf google finden, indem du nach vacuum energy string theory suchst. Ihre Endlichkeit ist aber sehr wichtig, weil die Stringtheorie ja gerade quantum gravity machen will.
Gruß!
w.bars