Quelltext der Seite Einheitliche Feldtheorie

'''Einheitliche Feldtheorien''' sind [[Feldtheorie (Physik)|Feldtheorien]], die das Ziel verfolgen, alle [[Materie (Physik)|Materie]]- und [[Kraftfeld (Physik)|Kraftfelder]] des [[Universum]]s in einer Formel, dem „vereinheitlichten“ oder „einheitlichen Feld“, zusammenzufassen. Eine ''einheitliche Feldtheorie'', manchmal auch [[Weltformel]] genannt, sollte die Eigenschaften aller [[Grundkräfte der Physik|Wechselwirkungen]] sowie die Eigenschaften ([[Spin]], [[Masse (Physik)|Masse]], [[elektrische Ladung|Ladung]]) aller [[Elementarteilchen]] erklären.

== Geschichte ==
Historisch gesehen erreichte die Arbeit [[James Clerk Maxwell]]s eine erste Stufe der Vereinheitlichung – die vier [[Maxwellsche Gleichungen|Maxwellschen Gleichungen]] konnten elektrische und magnetische Phänomene einheitlich erklären und zeigten vor allem auch die enge Verknüpfung von [[Elektrizität]] und [[Magnetismus]]. Die in den Gleichungen versteckten [[Symmetrie (Physik)|Symmetrie]]n führten zur [[Lorentz-Transformation]] und somit später zur Entdeckung der [[spezielle Relativitätstheorie|speziellen Relativitätstheorie]] durch [[Albert Einstein]].

Einstein formulierte danach eine relativistisch korrekte Theorie der [[Gravitation]], die [[Allgemeine Relativitätstheorie]]. Ab den 1920er Jahren verbrachte er den Rest seines Lebens damit, nach einer [[Albert Einstein#Einheitliche Feldtheorie |Vereinheitlichung von Elektromagnetismus und Gravitation]] zu suchen. Unter anderem legte er im April 1929 der [[Preußische Akademie der Wissenschaften|Preußischen Akademie der Wissenschaften]] eine Arbeit mit dem Titel ''Einheitliche Feldtheorie und Hamiltonsches Prinzip'' vor.<ref>[http://zefys.staatsbibliothek-berlin.de/dfg-viewer/?no_cache=1&set%5Bimage%5D=11&set%5Bzoom%5D=default&set%5Bdebug%5D=0&set%5Bdouble%5D=0&set%5Bmets%5D=http%3A%2F%2Fzefys.staatsbibliothek-berlin.de%2Foai%2F%3Ftx_zefysoai_pi1%255Bidentifier%255D%3D9f42e344-602c-4a5d-af3c-2bab7a02aaef ''Eine neue Feld-Arbeit Einsteins'']. In: ''[[Vossische Zeitung]]'', 4. April 1929, S. 11-</ref> Ein Ansatz, dem Einstein nachging, war die sogenannte [[Kaluza-Klein-Theorie]], welche versucht, eine einheitliche Feldtheorie in Räumen mit mehr als vier Dimensionen zu finden. Die Kaluza-Klein-Theorie gilt als Vorläufer der seit dem Ende des 20. Jahrhunderts populären [[Stringtheorie]]. Die Versuche von Einstein markierten gleichzeitig das vorläufige Ende des Bemühens um eine „klassische“ einheitliche Feldtheorie.

Mit der Entdeckung der [[Quantenmechanik]] und zweier weiterer Wechselwirkungen – der [[starke Kernkraft|starken]] und der [[schwache Kernkraft|schwachen Kernkraft]] – in den [[1930er]]n rückte das Ziel einer vereinheitlichten Theorie in weite Ferne. Die Verbindung von Relativitätstheorie und Quantenmechanik führte zur [[Quantenfeldtheorie]].

In den [[1950er]]n und [[1960er]]n versuchten [[Werner Heisenberg|Heisenberg]] und seine Schüler, ausgehend von der [[Dirac-Gleichung]], eine nichtlineare Feldtheorie abzuleiten. Damit sollte die große Anzahl der neu entdeckten Elementarteilchen erklärt und geordnet werden. Dieses Vorgehen stellte sich jedoch als Sackgasse heraus. [[Gell-Mann]] brachte mit den [[Quark (Physik)|Quarks]] schließlich auf ganz andere Art und Weise, nämlich mit einer Quantenfeldtheorie, Ordnung in den „Teilchenzoo“.

== Heutige Ansätze ==
Heute sind Quantenfeldtheorien für drei der vier Wechselwirkungen gut bekannt. Nur für die älteste bekannte Wechselwirkung, die Gravitation, gibt es keine Quantentheorie. Die [[Quantenelektrodynamik]] und die [[Quantenflavordynamik]] (Theorie der schwachen Wechselwirkung der Quarks) wurden in den [[1970er]]n von [[Steven Weinberg]], [[Sheldon Lee Glashow]] und [[Abdus Salam]] zur [[Elektroschwache Wechselwirkung|Elektroschwachen Theorie]] vereinheitlicht. Ansätze zur Vereinheitlichung der Elektroschwachen Theorie mit der [[Quantenchromodynamik]] schlugen jedoch fehl (siehe etwa [[Protonenzerfall]]).

Ein vielversprechender Ansatz für eine einheitliche Feldtheorie bildet die Superstringtheorie, in der unter dem Namen [[M-Theorie]] in den [[1990er]]n große Fortschritte erzielt wurden. Hier scheint es möglich, alle vier Wechselwirkungen tatsächlich zu vereinheitlichen, jedoch befindet sich die Theorie noch in einem frühen Entwicklungsstadium. Ein weiterer Ansatz zur Formulierung einer Quantentheorie der Gravitation ist die sogenannte [[Schleifenquantengravitation]].

== Literatur ==
* Tian Y.Cao: ''Conceptual developments of 20th century field theories.'' Cambridge Univ. Press, Cambridge 1998, ISBN 0-521-63420-2
* Vladimir P.Vizgin: ''Unified field theories in the first third of the 20th century.'' Birkhäuser, Basel 1994, ISBN 0-8176-2679-4
* Ernst Schmutzer: ''Projektive einheitliche Feldtheorie – mit Anwendungen in Kosmologie und Astrophysik''. Deutsch, Frankfurt 2004, ISBN 3-8171-1726-4
* H.Galić: ''Phenomenology of unified theories – from standard model to supersymmetry.'' World Scientific, Singapore 1984, ISBN 9971-966-12-3
* Marie A. Tonnelat: ''Einstein's unified field theory.'' Gordon and Breach, New York 1966
* Václav Hlavatý: ''Geometry of Einstein's unified field theory.'' Noordhoff, Groningen 1957
* Larry Silverberg: ''Unified field theory – for the engineer and the applied scientist.'' Wiley-VCH-Verl., Weinheim 2009, ISBN 978-3-527-40788-0

== Einzelnachweise ==
<references />

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