Die Dimensionen des Lebens

Für uns Menschen ist es selbstverständlich, dass sich alles, was wir tun, in drei Dimensionen abspielt. Unser „Koordinatensystem des Lebens“ hat drei Achsen: x, y, z – vor und zurück, links und rechts, oben und unten. Und auf dieser für uns ganz natürlichen und alltäglichen Tatsache beruht alles, was wir wissen. Wir haben Naturgesetze gefunden, die auf drei Dimensionen basieren – oftmals ohne, dass wir es hinterfragen.

Doch eine internationale Forschergruppe wagte sich nun, eben genau diesen Fakt zu hinterfragen und entwarf eine Theorie, die erklären soll, weshalb unser Universum genau drei Dimensionen hat.

Thomas Kephart von der Vanderbilt Universität, Nashville, Tennessee, und sein Team stellten sich zur Aufgabe, herauszufinden, warum unser Universum offensichtlich nur drei wahrnehmbare Dimensionen hat. Die Idee dazu, so Kephart, entstand aus der Tatsache, dass verschiedene Szenarien der Quantengravitationstheorie von bis zu zehn Dimensionen ausgehen – Dimensionen, die nicht wahrgenommen werden können aber dennoch vonnöten sind.

Bei ihrer Untersuchung kombinierten die Wissenschaftler sowohl Teilchenphysik wie auch die sogenannte mathematische Knotentheorie. Letztere ist ein Gebiet der Topologie und beschäftigt sich daher mit den Eigenschaften bestimmter Knotenstrukturen. Unter Knoten kann man sich dabei tatsächlich das Bild einer verknoteten Schnur vorstellen. Nimmt man beide Enden dieser Schnur und klebt sie zusammen, spricht man mathematisch von „einer Einbettung einer Kreislinie im dreidimensionalen Raum“.

Doch was haben verknotete Schnüre mit unserer dreidimensionalen Welt zu tun?

Grund für das Nutzen der Knotentheorie ist, dass sich das Forscherteam des Konzepts der „flux tubes“ bediente. Unter flux tubes stellen sich Wissenschaftler flexible Energie-Röhren vor, die Elementarteilchen miteinander verbinden. Der Vorstellung nach verschwinden diese Röhren in dem Moment, wenn ein Elementarteilchen mit seinem Gegenpart in Kontakt kommt. So löschen sich beispielsweise ein Quark und sein durch ein flux tube zugehöriges Antiquark bei Kontakt gegenseitig aus – man spricht von Annihilation –, wobei auch die verbindende Energie-Röhre verschwindet.

In Momenten gravierender Umbrüche, wie zum Beispiel dem Urknall, werden die Teilchenpaare auseinander gezogen, wodurch sich auch die flux tubes verlängern bis sie schließlich reißen. Dabei setzen sie so viel Energie frei, dass ein zweites Teilchenpaar entsteht; somit existieren dann zwei durch Energie-Röhren verbundene Teilchenpaare. Waren die flux tubes dabei zu einem Netzwerk verknotet, hätte dieses, so Kephart, genug Energie enthalten, um die Inflation des Universums in seinen Kindertagen zu befeuern.

Aber – und so schließt sich der Kreis: Diese Vorgänge sind ausschließlich dann möglich, wenn unser Universum in drei Dimensionen existiert. In vier oder mehr Dimensionen wäre ein solcher Prozess instabil. Mit anderen Worten: Nur drei Dimensionen des Universums konnten während der Inflation aufgebläht werden, ohne zu zerfallen. „Unsere“ drei Dimensionen.

Und auch mit bereits bestehenden Theorien kommt Kepharts Forschung in Einklang: So geht beispielsweise die Super-String-Theorie davon aus, dass das Universum im Moment des Urknalls zehn Dimensionen hatte, von denen nur drei expandierten.

Im nächsten Schritt wollen die Wissenschaftler diese theoretischen Überlegungen eines flux tube-Netzwerkes dazu nutzen, um die heute sichtbare Natur des Universums zu erklären.

Zum Weiterlesen

Der Stoff aus dem die Sterne sind

Eine bislang unbekannte Heldin der Astronomie im Portrait.

Hera bei Didymos

ESA-Mission Hera wird wichtige Beiträge zu einem Asteroidenabwehrsystem leisten.

Saturnmond Enceladus im Fokus

Derzeit werden Schmelzsonden in Gletschereis getestet.

Das Magellansche Trio

Könnte eine ehemals dritte Magellansche Wolke einige Rätsel um die Nachbargalaxien...

Dem Licht der Ceres ganz nah

Raumsonde Dawn liefert beeindruckende Bilder vom Zwergplaneten Ceres.

Der Neue: STEVE

Dem mysteriös leuchtenden STEVE auf der Spur.

Die Spuren unseres Universums

Neues von Hawkings Schwarz-Loch-Strahlung und ihren Spuren im komischen...

Die pfeifenden Begleiter

Im Weltall ist es "lauter" als gedacht - auch die beiden größten Monde des...

Terraforming - Behält die Science Fiction Recht?

Terraforming ist kritisch zu betrachten. Ist es trotzdem eine machbare Option für...

Organische Marsproben verbrannt?

Wurde schon vor 40 Jahren organisches Material auf dem Mars gefunden?

Der organische Nachhall von Cassini

Cassini-Huygens liefert seit 2017 keine Daten mehr, aber dennoch spekakuläre...

Live: Planetengeburt

Spektakuläre neue Exoplaneten-Beobachtung: Ein werdender Planet

Neutrino-Sensation?

Von KATRIN zu MiniBooNE. Die Forschung an den trägen Neutrinos überschlägt sich...

Die Neutrönchen auf der Waage

Neue Experimente erweitern unser Wissen über Neutrinos.

Die ISS

Mehr über die Internationale Raumstation erfahren Sie hier.

Können sie uns verstehen?

Neuigkeiten aus der Welt der Exo-Linguistik

Antimaterie

Die Science-Fiction über unseren Köpfen.

Rekordjagd der Giganten

Was ist das schwerste Objekt im Universum?

GAIAs astronomischer Meilenstein

Neuigkeiten vom GAIA-Weltraumteleskop der ESA erfahren Sie hier.

Ein rätselhafter Zwerg

Eine Mini-Galaxie ohne Dunkle Materie?

Wie uns der Mond zum Urknall bringt

Der Mond weckt Begehrlichkeiten bei Astronomen.

Der Stoff aus dem die Sterne sind

Den Geheimnissen von Plasma auf der Spur.

Symbiose unter Sternen

Wenn Doppelsterne Hilfsbereitschaft zeigen

Ein Blick ins Zentrum der Milchstraße

Schwer, aber nicht unmöglich: Kosmos klärt auf.

Wenn die Menschheit vom Podest fällt

Wie würde die Menschheit auf die Nachricht von Aliens reagieren?

ICARUS erhebt sich ins All

ICARUS wird einzelne Schmetterlinge von der ISS aus überwachen können.

Alles verkehrt mit der Dunklen Materie?

Verstößt Centaurus A gegen das Standardmodell der Kosmologie?

Eine Marskartoffel, bitte!

Ist eine Mars-Besiedlung mit Pommes möglich?

Ultraschall-Traktorstrahl

Mit Ultraschall Objekte schweben lassen? Im Labor gelingt es.

Jagd auf eine Erdnuss

New Horizons nächstes Reiseziel steht fest.

Durchs Wurmloch zur Wega?

Sind Wurmlöcher doch stabil? Erfahren Sie hier mehr.

Dunkle Materie, Rätselhafte Materie

Ist Dunkle Materie manchmal eine Supraflüssigkeit?

Wir Kinder des Universums

Die Rosetta-Mission bringt uns auch nach zwei Jahren zum Staunen und bestätigte nun:...

Die verlorene Nacht

Wenn die Nacht zum Tag wird: Die Folgen moderner LEDs.

Der informative Staub

Alpha Centauri ist das uns nächstgelegene Sternsystem.

Neue Beobachtungen mit ALMA...

(Welt-)Wunder gibt es immer wieder

Wissenschaft ist die Kunst, neue Fragen zu finden, wie die Pyramiden von Gizeh wieder...

Die heliozentrische Revolution

Luther - ein Gegner des kopernikanischen Weltbilds?

Flux Tubes

Unser Leben spielt sich in drei Dimensionen ab. Wo kommen die überzähligen...

Standardmodell Milchstraße?

Wie normal ist unsere Milchstraße? Antworten gibt eine neue Studie. Jetzt mehr...

Asteroidenbergbau

Erwartet uns in die Industrielle Revolution 2.0?

Vom Exoplaneten beobachtet

Über die Wahrscheinlichkeit, von Außerirdischen beobachtet zu werden.

Wenn Neutronensterne Pirouetten drehen

Pulsar oder doch außerirdische Intelligenz? Jetzt mehr erfahren.

Der Venus Steampunk-Revolution

Die NASA plant, die Venus zu erkunden. Ohne Dampf aber dennoch mit viel Mechanik.

Gravitationswellen -Gerüchte der Schwerkraft

Gravitationswellen nach Kollision zweier Neutronensterne gemessen?

Turbulenter Mars-Schnee

Ist der Mars die Heimat von Hochgeschwindigkeits-Schnee?

Wenn der Tag zur Nacht wird

Eine kurze Kulturgeschichte der Sonnenfinsternis.

Protuberanzen

Unsere Sonne ist mehr als ein heißer Feuerball: Sie ist ein geschichteter heißer...

Woher kam das „dark age“ des Universums?

Wo steckt das Licht der ersten Sterne, wer hat es verschluckt? Kosmos klärt auf.

Wenn das Bärtierchen stirbt

Wie kann man einen Meteoriten am Einschlag hindern? Wie groß muss ein Meteorit für...

Vom Schlammklumpen zum Zwergplaneten

Chondrite verraten etwas über die Geburt des Sonnensystems. Ihre eigene Entstehung...

Auge in Auge mit einer Supernova

Eine Supernova in der großen Magellanschen Wolke begeistert Astronomen.

20 Jahre auf dem Mars

Seit 20 Jahren sind wir mit Orbitern und Rovern durchgängig auf unserem...

Bald schon zehn Planeten?

Gibt es jenseits der Plutobahn weitere Planeten in unserem Sonnensystem?

Licht überholt Licht

Licht überholt Licht - bislang ein Ding der Unmöglichkeit. Jetzt nicht mehr....

Der praktikable Einstein

Dass Licht der Schwerkraft unterliegt, scheint zunächst unvorstellbar.

Aus WOW wird Naja

„WOW!“ – ein Ausruf des Staunens und der Begeisterung. Weshalb ihn jemand äußern...

Die Energie von 500 Millionen Sonnen

Sie sind selten, rätselhaft und beschäftigen Astronomen weltweit seit über zehn...

Die Erde der Extreme

Das Leben auf der Erde gleicht, betrachtet man die unzähligen Bedingungen, die es...

Unbekanntes Bombardement auf Tschuri

Voller Spannung wurde die Mission der Raumsonde Rosetta von Astronomen weltweit...

Das fleckige Universum

Es ist ein bekanntes Bild: Ein Oval, das mit orangen und blauen Flecken überzogen...

Ground Control to Cassini-Huygens

20 Jahre ist es her, dass mit der Raumsonde Cassini-Huygens eine Mission startete,...

Ein Bumerang in Kältestarre

Seit seiner Entdeckung in den 1980er-Jahren überrascht er Wissenschaftler und...

Goldilocks Ökosphäre

Die habitable Zone, früher auch Ökosphäre genannt, ist der Bereich eines...

Die Revolution der Unschärfe

Es streiten sich sowohl Philosophen als auch Physiker über die Bedeutung der...

Der grüne Mars

Mit etwa 6800 Kilometern Durchmesser ist er etwa halb so groß wie die Erde und somit...

Mit dem Radio zu Alpha Centauri?

Nachdem 2007 der erste FRB in Archivdaten von 2001 entdeckt wurde, stellten...

Die singenden Planeten

Dass auf der Erde mit Geräuschen von Himmelsphänomenen zu rechnen ist, überrascht...

Hinterm Horizont geht´s weiter

Unter dem Namen „Event Horizon Telescope“ ist es das langfristige Ziel der Forscher,...

Der unsichtbare Schutzschild

Das Magnetfeld der Erde ist eine der Grundvoraussetzungen für das Leben, so wie wir...

Das Gebiet der Helioseismologie

...ist den meisten an Wissenschaft interessierten Menschen ein eher unbekannter...