Wie kann man die Relativitätstheorie mit der Quantenphysik vereinbaren?

Sowohl die Quantentheorie als auch Relativitätstheorie wurden eigentlich zeitgleich am Anfang des 20. Jahrhunderts entwickelt. Die ursprüngliche Quantentheorie von Bohr, Schrödinger, Heisenberg und anderen (auch „Quantenmechanik“ genannt) konnte man nicht mit der Relativitätstheorie vereinbaren. Die Quantenmechanik konnte den Aufbau von Atomen und Molekülen sehr gut erklären und somit eine Theoriegrundlage für die Chemie schaffen. Obwohl die Quantentheorie mit der Entdeckung der Lichtquanten angefangen hat, war man nicht in der Lage, mit der Quantenmechanik alle neuen Eigenschaften des Lichts zu beschreiben.
Da Licht ein relativistisches Phänomen ist, musste man für eine genau Beschreibung des Lichts bis in die Fünfzigerjahre warten. Basierend auf der Arbeit von Paul Dirac wurde die Quantenelektrodynamik, die relativistische Quantentheorie des Lichts, von (unter anderem) Richard Feynman entwickelt.
Seitdem wurde aus der Quantenelektrodynamik eine relativistische Quantentheorie entwickelt, die alle Wechselwirkungen zwischen Elementarteilchen wie Elektrons, Positrons oder Quarks beschreibt. Diese wird täglich an Teilchenbeschleunigern wie z.B. am LHC im CERN getestet und kann alle beobachteten Prozesse richtig vorhersagen.

Priv. Doz. Dr. Karol Kovařík

Institut für theoretische Physik