Theoretische Physik: Raumzeit-Emergenz aus Quantenverschränkung im Gravitationskontext

Das Konzept der Temperatur, das als emergente Eigenschaft aus der Bewegung von Molekülen entsteht, dient der theoretischen Physik als Analogie für die Untersuchung, ob die Raumzeit selbst auf ähnliche Weise hervorgehen könnte. Diese Forschung zielt darauf ab, die zugrundeliegende Struktur aufzudecken, aus der die Geometrie des Universums entspringt, wobei die Quantenverschränkung als fundamentaler Baustein gilt.

Die Untersuchung stützt sich auf die Quantenverschränkung, ein Phänomen, das Albert Einstein als „spukhafte Fernwirkung“ bezeichnete und dessen Existenz 1982 durch Alain Aspect experimentell bestätigt wurde. Dieses Experiment bewies, dass die Messung eines von zwei verschränkten Teilchen augenblicklich den Zustand des anderen festlegt, unabhängig von der räumlichen Distanz. Aktuelle theoretische Arbeiten deuten darauf hin, dass diese Netzwerke quantenmechanischer Korrelationen die Geometrie der Raumzeit fundamental untermauern.

Im Oktober 2025 veröffentlichte Hong Liu vom MIT Forschungsergebnisse, die zeigten, dass in diesen Modellen die Verschränkung zwei Punkte im Raum miteinander verbindet. Eine starke Korrelation impliziert eine kontinuierliche Raumstruktur, während das Fehlen von Verschränkung zu einer räumlichen Fragmentierung führt. Die Arbeit von Liu, die sich mit der Emergenz von Raumzeit in der Holographie beschäftigt, beleuchtet, wie die Verschränkung in der Grenzfläche die Struktur des Bulk-Raumes, einschließlich der Raumzeit, bestimmt.

Die Debatte um die Quantennatur der Gravitation erhielt Ende 2025 durch eine in Nature publizierte Untersuchung von Joseph Aziz und Richard Howl von der Royal Holloway, University of London, eine Komplikation. Sie argumentierten, dass unter spezifischen Bedingungen selbst die klassische Gravitation potenziell diese Quantenverschränkung erzeugen könnte. Ihre Publikation mit dem Titel „Classical theories of gravity produce entanglement“ führte zu Diskussionen, da einige Physiker Gegenargumente vorbrachten, dass ihr Modell keine Verschränkung erzeuge, was den Weg zu einem definitiven Beweis erschwert.

Parallel dazu wurden im Jahr 2026 weitere Forschungen zur Emergenz der Raumzeit aus Verschränkung vorangetrieben. Hollis Williams und sein Team demonstrierten im Februar 2026, dass Verschränkung auch ohne eine bereits existierende Raumzeitgeometrie bestehen kann, was die Hypothese stützt, dass die Raumzeit eine Konsequenz der Quantenverknüpfung ist. Diese Arbeiten stehen im Einklang mit der allgemeinen Idee, dass die Raumzeit ein emergentes Phänomen ist, wobei die Intuition, die in der makroskopischen Welt entwickelt wurde, auf der Quantenebene möglicherweise versagt.

Die experimentelle Überprüfung des Feynman-Gedankenexperiments, das die Quantennatur der Gravitation testen soll, indem es die Verschränkung von Massen durch Gravitation beobachtet, wird durch die Erkenntnisse von Aziz und Howl komplizierter, da die Unterscheidung zwischen klassisch und quanteninduzierter Verschränkung nun von den experimentellen Parametern abhängt. Die fortlaufende theoretische Arbeit, insbesondere die Untersuchung, ob Verschränkung ohne präexistente Geometrie möglich ist, wie von Williams et al. gezeigt, ebnet den Weg für eine tiefere Beschreibung der fundamentalen Natur von Raum und Zeit.