07.05.2004
Quantum Gravity - From Theory to Experimental Search
Giulini, Kiefer, Lämmerzahl (Hrsg.)
Quantum Gravity - From Theory to Experimental Search
Die gegenwärtig hochaktuelle Frage nach der Mikrostruktur der Gravitation lässt sich wohl nur angemessen stellen oder erfolgreich lösen, wenn mathematische Strukturen, experimentelle Befunde und die Analyse konzeptioneller Fragen zusammenspielen. Genau hier liegt die Stärke des vorliegenden Tagungsbandes, denn den Herausgebern ist es gelungen, ein internationales Seminar zu organisieren, das unterschiedlichste theoretische Forschungsansätze zum Thema Quantengravitation zusammenführte und dabei Wert auf experimentelle Bezüge und Beobachtungen legte. Das ist gerade bei diesem Thema nicht selbstverständlich, entsteht doch gelegentlich der Eindruck, als ob ein experimentell überprüfbarer Zugang zur Quantengravitation in unerreichbar ferner Zukunft liegen würde.
Das Buch ist in drei Abschnitte gegliedert. Der erste widmet sich dem allgemeinen Formalismus und den verschiedenen, zum Teil konkurrierenden Ansätzen zur Quantisierung der Gravitation, insbesondere Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie. Gravitationskollaps und Schwarze Löcher werden im zweiten Abschnitt behandelt. Der dritte konzentriert sich ganz auf die experimentelle Forschung.
Den drei Abschnitten vorangestellt ist ein einführender Überblick. In ihm wird leichtverständlich herausgearbeitet, inwiefern sich Quantenmechanik bzw. Quantenfeldtheorie auf gekrümmten Räumen, kanonische Quantengravitation und Stringtheorie konzeptionell unterscheiden. Hat man diesen Überblick gelesen, ist man bestens vorbereitet, um in den folgenden Beiträgen der zentralen und ordnenden Frage nachzugehen, welcher Grad an Dynamik bei der Quantisierung eigentlich der Raumzeit selbst zugestanden werden soll.
Der begriffliche Reichtum der Allgemeinen Relativitätstheorie lässt sich jedesmal konkret bei den unterschiedlichen Ansätzen zu ihrer Quantisierung erleben. Etwa auch dann, wenn der Pfadintegralformalismus von einer Summe über alle möglichen Wege auf eine Summe über alle möglichen Geometrien übertragen und dabei auf den subtilen Unterschied zwischen Riemann- und Lorentz-Signatur eingegangen wird.
Bei aller theoretischen Ausführlichkeit wird auch vielfältiges, experimentelles Material zur Verfügung gestellt. Schließlich sollte eine Quantentheorie der Gravitation neue Beobachtungen vorhersagen. So erfährt man zum Beispiel von Experimenten mit Neutronen in einem gravitativen Dreieckspotential, die verdeutlichen, dass bereits die nichtrelativistische quantenmechanische Wellenfunktion Informationen über die gravitative Wechselwirkung enthält.
Es ist nur folgerichtig, dass das Buch mit einem Beitrag über experimentelle Tests des Äquivalenzprinzips und verwandter theoretischer Konzepte schließt, denn die Äquivalenz von träger und schwerer Masse hat eine entscheidende Rolle für die Entwicklung des Begriffs einer dynamischen Geometrie gespielt und auf diesem Wege die Vorhersage neuer Beobachtungen ermöglicht. Dieser Beitrag beugt häufig auftretenden begrifflichen Unklarheiten vor und vergegenwärtigt, dass die Vorhersagekraft des Äquivalenzprinzips auch heute noch lange nicht ausgeschöpft ist.
Auf einem für fortgeschrittene Studierende und Nichtexperten zugänglichen Niveau bietet dieses Buch einen vorzüglichen Einblick in die Vielfalt des Themas. Wer sich von der Quantengravitation die ultimative Antwort auf alle Fragen erhofft, wird es bald enttäuscht zur Seite legen. Das spricht aber eindeutig für das Buch. Allen anderen wird es als Lehrbuch und Ideensammlung viel Freude bereiten.
Jakob Lamey, Institut für Theoretische Physik, Universität Regensburg
Weitere Infos:
D. Giulini, C. Kiefer, C. Lämmerzahl (Hrsg.): Quantum Gravity - From Theory to Experimental Search
(Lecture Notes in Physics. XIII). Springer Verlag, Berlin 2003, 400 Seiten, Geb.. ISBN 3-540-40810-X
Die gegenwärtig hochaktuelle Frage nach der Mikrostruktur der Gravitation lässt sich wohl nur angemessen stellen oder erfolgreich lösen, wenn mathematische Strukturen, experimentelle Befunde und die Analyse konzeptioneller Fragen zusammenspielen. Genau hier liegt die Stärke des vorliegenden Tagungsbandes, denn den Herausgebern ist es gelungen, ein internationales Seminar zu organisieren, das unterschiedlichste theoretische Forschungsansätze zum Thema Quantengravitation zusammenführte und dabei Wert auf experimentelle Bezüge und Beobachtungen legte. Das ist gerade bei diesem Thema nicht selbstverständlich, entsteht doch gelegentlich der Eindruck, als ob ein experimentell überprüfbarer Zugang zur Quantengravitation in unerreichbar ferner Zukunft liegen würde.
Das Buch ist in drei Abschnitte gegliedert. Der erste widmet sich dem allgemeinen Formalismus und den verschiedenen, zum Teil konkurrierenden Ansätzen zur Quantisierung der Gravitation, insbesondere Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie. Gravitationskollaps und Schwarze Löcher werden im zweiten Abschnitt behandelt. Der dritte konzentriert sich ganz auf die experimentelle Forschung.
Den drei Abschnitten vorangestellt ist ein einführender Überblick. In ihm wird leichtverständlich herausgearbeitet, inwiefern sich Quantenmechanik bzw. Quantenfeldtheorie auf gekrümmten Räumen, kanonische Quantengravitation und Stringtheorie konzeptionell unterscheiden. Hat man diesen Überblick gelesen, ist man bestens vorbereitet, um in den folgenden Beiträgen der zentralen und ordnenden Frage nachzugehen, welcher Grad an Dynamik bei der Quantisierung eigentlich der Raumzeit selbst zugestanden werden soll.
Der begriffliche Reichtum der Allgemeinen Relativitätstheorie lässt sich jedesmal konkret bei den unterschiedlichen Ansätzen zu ihrer Quantisierung erleben. Etwa auch dann, wenn der Pfadintegralformalismus von einer Summe über alle möglichen Wege auf eine Summe über alle möglichen Geometrien übertragen und dabei auf den subtilen Unterschied zwischen Riemann- und Lorentz-Signatur eingegangen wird.
Bei aller theoretischen Ausführlichkeit wird auch vielfältiges, experimentelles Material zur Verfügung gestellt. Schließlich sollte eine Quantentheorie der Gravitation neue Beobachtungen vorhersagen. So erfährt man zum Beispiel von Experimenten mit Neutronen in einem gravitativen Dreieckspotential, die verdeutlichen, dass bereits die nichtrelativistische quantenmechanische Wellenfunktion Informationen über die gravitative Wechselwirkung enthält.
Es ist nur folgerichtig, dass das Buch mit einem Beitrag über experimentelle Tests des Äquivalenzprinzips und verwandter theoretischer Konzepte schließt, denn die Äquivalenz von träger und schwerer Masse hat eine entscheidende Rolle für die Entwicklung des Begriffs einer dynamischen Geometrie gespielt und auf diesem Wege die Vorhersage neuer Beobachtungen ermöglicht. Dieser Beitrag beugt häufig auftretenden begrifflichen Unklarheiten vor und vergegenwärtigt, dass die Vorhersagekraft des Äquivalenzprinzips auch heute noch lange nicht ausgeschöpft ist.
Auf einem für fortgeschrittene Studierende und Nichtexperten zugänglichen Niveau bietet dieses Buch einen vorzüglichen Einblick in die Vielfalt des Themas. Wer sich von der Quantengravitation die ultimative Antwort auf alle Fragen erhofft, wird es bald enttäuscht zur Seite legen. Das spricht aber eindeutig für das Buch. Allen anderen wird es als Lehrbuch und Ideensammlung viel Freude bereiten.
Jakob Lamey, Institut für Theoretische Physik, Universität Regensburg
Weitere Infos:
D. Giulini, C. Kiefer, C. Lämmerzahl (Hrsg.): Quantum Gravity - From Theory to Experimental Search
(Lecture Notes in Physics. XIII). Springer Verlag, Berlin 2003, 400 Seiten, Geb.. ISBN 3-540-40810-X
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