Das Universum in Rätseln

Cumrun Vafa ist theoretischer Physiker an der Harvard-Universität und weltbekannt für seine bahnbrechenden Arbeiten auf dem Gebiet der Stringtheorie und der mathematischen Physik. Mit seinen Arbeiten hat er das Verständnis der fundamentalen Gesetze des Universums neu geprägt. Zusätzlich zu seiner akademischen Tätigkeit eröffnet er in publikumswirksamen Vorträgen den Blick für die Schönheit und Faszination des Universums und dessen wissenschaftliche Erforschung.

1 Eine Einführung in die moderne Physik Antike Gedanken Newton'sche Mechanik Lagrange'sche und Hamilton'sche Mechanik Maxwell'scher Elektromagnetismus Die Relativitätstheorie Quantenmechanik Quantenfeldtheorie Quantengravitation 2 Symmetrie und Erhaltungssätze Motivierende Rätsel Symmetrie Nöther-Theoreme Supersymmetrie Quasikristalle und Symmetrie Strings und Ladungserhaltung Spontane Symmetriebrechung 3 Symmetriebrechung Erdbewegung und Symmetriebrechung Spontane Symmetriebrechung Spontane Symmetriebrechung und Magnete Das Quadraträtsel Symmetriebrechungen und das Higgs-Boson Große Vereinheitlichung der Kräfte Supraleitung Steifigkeit Händigkeit 4 Die Macht der einfachen und abstrakten Mathematik Gesetze vs. Nebenbedingungen Komplexe Zahlen Gravitationslinsen 5 Kontraintuitive Mathematik Einleitende Worte Die Paradoxien der Unendlichkeit Analytische Reihen Das Ziegenproblem 6 Physikalische Intuition Intuitive Physik Galileo Galilei Isaac Newton Physikalische Intuition in der Mathematik Archimedes' Eureka Satz des Pythagoras Spezielle Relativitätstheorie Statistische Mechanik 7 Kontraintuitive Physik Warum ist der Nachthimmel dunkel? Maxwell'sche Gleichungen Einsteins Relativitätstheorie Paradoxien in der Quantenmechanik Ununterscheidbarkeit in der Quantenmechanik Das EPR-Paradoxon Schwarze Löcher Holographie 8 Natürlichkeit in der Physik: Dimensionsanalyse Ein lehrreiches Moment Größenordnung Dimensionsanalyse Strahlung aus beschleunigten Ladungen Skalierung und konforme Feldtheorien Grundlegende Einheiten Schwarze Löcher Symmetrie und Natürlichkeit 9 Unnatürlichkeit und große Zahlen Unnatürliche Zahlen Entstehung des heliozentrischen Weltbilds Zahlentheorie Zusammensetzung des Universums Die Geometrie der Raum-Zeit Andere Fragen Entfernungsskalen Zeitskalen 10 Religion und Wissenschaft Grundlegende Fragen Wissenschaft vs. Religion Wissenschaft und Religion Der Ursprung des Universums Einstein und Religion Feynman und Religion Hawking und Religion Pascal und Religion Kausalität und Gott 11 Dualität Zwei mathematische Beispiele Dualität in der Quantenmechanik Maxwells Theorie Dualität in der String-Theorie T -Dualität Calabi-Yau-Mannigfaltigkeiten und Spiegelsymmetrien Andere Dualitäten: Geometrie und Kraft Dualität in Schwarzen Löchern Holographie Wigner-Halbkreis-Gesetz 12 Zusammenfassung Symmetrien und ihre Brechung Eichsymmetrie Intuitive Mathematik Kontraintuitive Mathematik Intuitive und unintuitive Physik Natürlichkeit Physik und Religion Dualität