Albert Einstein revolutionierte 1905 mit seiner Speziellen Relativitätstheorie unser Bild des Universums: Raum und Zeit sind über die Lichtgeschwindigkeit eng verknüpft, sodass wir in einer vierdimensionalen Raum-Zeit leben. Im Alltag denken wir jedoch in drei Raumdimensionen (Nord-Süd, Ost-West, Oben-Unten) plus einer Zeitdimension (Vergangenheit-Gegenwart-Zukunft). Eine fünfte Dimension wäre somit eine zusätzliche Raumdimension.
Diese Idee schlugen die Physiker Oskar Klein und Theodor Kaluza in den 1920er Jahren unabhängig voneinander vor, inspiriert von Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie. Diese beschreibt, wie Masse die vierdimensionale Raumzeit krümmt – eine Krümmung, die wir als Schwerkraft wahrnehmen, da wir sie nicht direkt sehen.
Kaluza und Klein fragten: Könnte die elektromagnetische Kraft ebenfalls durch eine Krümmung in einer extra Raumdimension erklärt werden? Ihre Antwort war ja. Da die elektromagnetische Kraft jedoch rund 1.040-mal stärker als die Schwerkraft ist, muss diese fünfte Dimension extrem klein sein – aufgewickelt kleiner als ein Atom und damit unsichtbar. Ein Elektron würde darin wie ein Hamster im Laufrad kreisen.
Die Theorie erlitt einen Rückschlag durch die Entdeckung der starken und schwachen Kernkräfte. Doch ein halbes Jahrhundert später belebte die Stringtheorie die Idee wieder: Hier sind die Bausteine des Universums winzige schwingende Strings in einer 10-dimensionalen Raumzeit, wobei sechs Dimensionen kompaktifiziert sind.
Die Stringtheorie führte zu Brane-Welten: Unser Universum als dreidimensionale "Brane" in höheren Dimensionen. Das erklärt, warum Schwerkraft so schwach ist – sie "leakt" in die extra Dimensionen, während andere Kräfte an der Brane gebunden bleiben.
Physiker Lisa Randall und Raman Sundrum schlugen 1999 eine große, gekrümmte fünfte Dimension vor, die wir nicht wahrnehmen. Solche Modelle könnten sogar dunkle Materie erklären: Dieses unsichtbare Material überwiegt sichtbare Sterne und Galaxien um den Faktor sechs.
2021 propponierten Forscher der Johannes Gutenberg-Universität Mainz, dass Gravitation unbekannter Teilchen in einer verborgenen fünften Dimension die Effekte der dunklen Materie in unserer vierdimensionalen Welt simuliert.
Freilich gibt es viele Kandidaten für dunkle Materie: Axionen, primordiale Schwarze Löcher oder sogar Zeitumkehrmaterie aus der Zukunft. Die fünfte-Dimension-Hypothese bleibt spannend, doch experimentelle Beweise fehlen bisher.
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