M-Theorie
Die M-Theorie ist der Versuch einer Erweiterung und Verallgemeinerung der Stringtheorie in der Theoretischen Physik. Diese Theorie ist das Gebiet intensiver Forschung, da man hofft mit ihr alle bekannten Naturkräfte einheitlich beschreiben zu können.
Die M-Theorie wurde während der so genannten zweiten Superstringrevolution geboren, wobei wesentliche Beiträge von Edward Witten stammen. Hierbei werden die fünf bekannten Superstringtheorien, Type I, Type IIA und IIB, sowie die beiden Heterotischen Stringtheorien (Im Bild mit E8 und SO(32) bezeichnet) und die elfdimensionale Supergravitation als Grenzfälle einer fundamentaleren Theorie betrachtet.
Die Verbindungen zwischen den verschiedenen Theorien sind durch Dualitäten gegeben, wie S-Dualität und T-Dualität. Mit ihrer Hilfe kann man zeigen, dass die unterschiedlichen Theorien die gleichen Ergebnisse berechnen, allerdings in unterschiedlichen Bereichen ihres Parameterraumes. Damit ist es möglich, Aussagen über die zugrundeliegende Theorie in verschiedenen Grenzbereichen zu machen, obwohl eine explizite Formulierung nicht bekannt ist. Ein Ansatz zur Formulierung der M-Theorie ist die Matrix-Theorie.
Die 11d SUGRA nimmt in gewisser Weise eine Sonderstellung ein, da sie in 11 Dimensionen formuliert ist (und damit die maximale Anzahl von Dimensionen für eine Supergravitationstheorie besitzt), im Gegenteil zu den Stringtheorien, welche in 10 Dimensionen formuliert sind. 11d SUGRA ist außerdem eine klassische (d.h. nicht quantisierte) Theorie, wohingegen die Stringtheorien Quantentheorien sind. Die Verbindung zwischen der Heterotischen E8xE8 Stringtheorie bzw. Type IIA zur SUGRA wird durch eine Kompaktifizierung der 11. Dimension auf einem Intervall bzw. auf einem Kreis () erreicht. Außerdem betrachtet man auf der Stringseite den Supergravitations-Limes der Theorie.
Nichtperturbative Aussagen zur M-Theorie lassen sich mit Hilfe von D-Branen, bzw. M-Branen machen. Allerdings gibt es zur Zeit noch keine vollständige nichtperturbative Formulierung der M-Theorie, was auch damit zusammenhängt, dass sich für mehr als 1-dimensionale Objekte keine Konforme Feldtheorie konstruieren lässt (siehe Polyakov-Wirkung).
Die Bedeutung des Buchstaben M ist nicht eindeutig. Gebräuchliche Bedeutungen sind Membran, Matrix, Master, mystisch, Mutter, oder ein umgedrehtes "W" als Synonym für "Witten".
Literatur
- Michael J. Duff: The Theory formerly known as Strings, Scientific American, February 1998, online an der University of Michigan
- Edward Witten: Magic, Mystery and Matrix, Not. Amer. Math. Soc. 45 (1998) 1124
