Die Frage, warum Materie andere Materie anzieht, beschäftigt die Wissenschaft seit Langem. Albert Einstein erklärte mit seiner Relativitätstheorie, dass Masse und Energie die Raumzeit krümmen. Die Quantentheorie beschreibt hingegen die Eigenschaften der Materie im Kleinsten.

Wie diese beiden fundamentalen Theorien zusammenpassen und ob auch die Schwerkraft einen quantenphysikalischen Ursprung hat, ist bis heute ein ungelöstes Rätsel der Physik.

Nun haben Forscher der Universität Leipzig um Philipp Dorau einen wichtigen Schritt in diese Richtung gemacht, wie scinexx berichtet.

Gemeinsam mit Dr. Albert Much von der University of Sharjah ist es ihnen gelungen, eine semiklassische Form von Einsteins Gravitationsgleichungen aus einer Größe der Quanteninformation herzuleiten.

Der Schlüssel liegt in der Entropie

Die Brücke zwischen beiden Welten bildet die sogenannte relative Entropie – also, wie gut sich ein angeregter Quantenzustand vom Vakuum unterscheiden lässt. Diese Größe konnten die Forscher mit dem Energiefluss am Horizont in Verbindung bringen.

"Unsere Herleitung verwendet mathematisch strenge und klar definierte Größen und ersetzt damit frühere eher anschauliche Argumente", erklärt Much.

Keine vollständige Lösung

Allerdings hat die Sache einen Haken: Die Gravitation selbst bleibt in dem Modell klassisch. Eine vollständige Quantentheorie der Schwerkraft, die auch die Raumzeit selbst quantisiert, ist damit noch nicht gefunden.

Die Bilder des Tages

i

?

Dennoch könnte die neue mathematische Verbindung helfen, künftige Ansätze zur Quantengravitation zu prüfen. Sie müssten dann erklären können, weshalb auf großen Skalen Einsteins bekannte Gleichungen erscheinen.