Die Stringtheorie, manchmal auch Theory of Everything genannt, wird von einigen als die vereinheitlichende Feldtheorie angesehen, die Einstein vor seinem Tod gesucht hat. Es ist die erste mathematisch fundierte Theorie, die die Welt des unendlich Kleinen mit der Welt des Großen in Einklang bringt. Es vereint Einsteins Relativitätstheorie mit der Quantenphysik und bietet eine mögliche Erklärung für den Urknall.
Vor der Stringtheorie stellte man sich subatomare Teilchen als winzige Kugeln oder Energiepunkte vor. Diese Theorie basiert auf der Annahme, dass sich die kleinsten subatomaren Bits, aus denen die Elemente von Atomen bestehen, tatsächlich wie schwingende Saiten verhalten. Die Stränge sind so klein, dass der Physiker Brian Greene analogisiert hat, dass, wenn ein einzelnes Atom vergrößert würde, um die Grundfläche unseres Sonnensystems einzunehmen, eine Schnur immer noch nicht größer als ein Baum wäre.
Da diese winzigen schwingenden Saiten für die Eigenschaften aller Materie verantwortlich sind, wird der Kosmos mit einer kosmischen Symphonie von Supersaiten verglichen. Obwohl sie poetisch ansprechend ist, besteht die Stärke der Stringtheorie darin, dass sie alle vier bekannten Kräfte in einer eleganten Theorie berücksichtigt. Diese fundamentalen Kräfte sind die Gravitation, die starken und die schwachen Kernkräfte; und Elektromagnetismus.
Eines der überraschenden Elemente dieser Theorie ist, dass sie zusätzliche Dimensionen benötigt, um frei von mathematischen Anomalien zu sein. Die Wissenschaftler fügten zunächst sechs zusätzliche Dimensionen hinzu, also insgesamt zehn. Es wurde vorhergesagt, dass die sechs Dimensionen an jedem Punkt unseres dreidimensionalen Raums in winzigen zusammengerollten Formationen enthalten sind.
Es gab jedoch ein Problem: String-Theoretiker entwickelten mehrere Theorien, die alle richtig zu sein schienen. Letztendlich fanden Wissenschaftler heraus, dass das Hinzufügen einer 11. Dimension alle scheinbar unterschiedlichen Theorien als unterschiedliche Aspekte derselben mathematisch erklärte. Die eine Theorie, die sie alle beherrscht, ist als M-Theorie bekannt.
Die 11. Dimension der Stringtheorie sagt eine neue Art von String voraus, der unendlich lang gedehnt wird, um eine sogenannte schwimmende Membran oder Brane zu erzeugen. Nach dieser Theorie existieren unendliche Branes, die jeweils ein separates, aber paralleles Universum unterstützen. In dieser wild exotischen Nachbarschaft wurde auch die „problematische“ Schwerkraft erklärt.
Während das Standardmodell der Physik bereits drei der bekannten Kräfte vereint hatte, blieb die Schwerkraft schwer fassbar. Ein Teil des Problems war, dass die Schwerkraft im Vergleich zu den anderen eine so schwache Kraft war. Die Stringtheorie sagt mathematisch voraus, dass die Gravitation schwach ist, weil sie hier nur aus einem Paralleluniversum entweicht.
Dies ist möglich, erklären String-Theoretiker, weil Strings offen oder geschlossen sein können. Strings mit offenem Ende haben einen Endpunkt, der mit der Brane verbunden ist, auf der sie sich befinden, wodurch die Materie in dieser Brane gehalten wird. Es wird angenommen, dass menschliche Körper aus offenen Fäden bestehen, was erklärt, warum Menschen nicht in andere Dimensionen greifen oder mit ihnen interagieren können. Geschlossene Saiten sind jedoch wie winzige Ringe, die nicht an ihrer Brane befestigt sind und von ihr „auslaufen“ können.
Es wird angenommen, dass die Schwerkraft über masselose, hypothetische Teilchen, die Gravitonen, übertragen wird. Wenn Gravitonen aus Schnüren mit geschlossenen Enden hergestellt würden, vermuteten Wissenschaftler, könnte die Schwerkraft aus unserer Brane entweichen. Es klang gut, aber mathematisch funktionierte es nicht. Die umgekehrte Hypothese funktionierte jedoch: Die Schwerkraft scheint aus einem Paralleluniversum in unsere Brane zu gelangen. Fantastisch ist diese Vorstellung mathematisch stichhaltig.
Auch die Stringtheorie bietet eine mögliche Erklärung für den Urknall. Es hatte Wissenschaftler lange Zeit gestört, dass sie zwar die Stadien des Urknalls rückwärts bis zur Singularität darstellen konnten, die ursprüngliche Ursache für das Ereignis jedoch ohne Erklärung war. Nun glauben String-Theoretiker, dass zwei kollidierende Branes das Ereignis verursacht haben könnten.
Die größte Herausforderung für die Theorie besteht darin, dass vieles davon nicht beweisbar ist. Wissenschaftler können keine anderen Dimensionen testen, wandernde Gravitonen untersuchen oder zwischen den Vorhängen schwebender Branen blicken, um Zeuge eines Urknall-Ereignisses zu werden. Aus diesem Grund hat die Stringtheorie viele Kritiker und Kritiker. Einige Wissenschaftler glauben, dass sie ohne die Fähigkeit, die Theorie zu beweisen, überhaupt keine wahre Wissenschaft ist. Dennoch scheinen die Befürworter zuversichtlich, dass Beweise verschiedener Art mit dem technologischen Fortschritt und der Zeit kommen werden.