Raum (Physik)

Der Raumbegriff hat sich im Laufe der Physik stark gewandelt.

In der klassischen Mechanik gilt die Raumdefinition von Isaac Newton :

• Der Raum ist absolut unveränderlich und von den physikalischen Vorgängen die sich in abspielen.
• Der Raum ist euklidisch und dreidimensional.

Neben der Vorstellung des unabhängig von Materie existierenden (wenngleich von diesem beeinflussten) Raums es auch die machsche Hypothese welche besagt der Raum erst durch die Materie erzeugt dass also kein Raum ohne Materie existieren

Raum und Zeit

Die Entdeckung dass die Lichtgeschwindigkeit für alle Beobachter gleich ist erforderte Modifikation des Raumbegriffes. Albert Einstein verknüpfte in Speziellen Relativitätstheorie Raum und Zeit zu einem gemeinsamen Gebilde der Raumzeit . Damit ist der Raum nicht mehr sondern vom Beobachter (genauer: dem Inertialsystem ) abhängig. Dies äußert sich z.B. in Lorentzkontraktion derzufolge relativ zueinander bewegte Beobachter für Objekt eine unterschiedliche Länge messen.

In der Speziellen Relativitätstheorie ist der zwar vom Beobachter abhängig nicht jedoch von physikalischen Vorgängen in ihm. Er ist immer für jeden Beobachter euklidisch. Das ändert sich der Allgemeinen Relativitätstheorie . In dieser wird die Gravitation durch die Krümmung der Raumzeit beschrieben auch eine Krümmung des Raumes bedeutet. Die der Raumzeit hängt vom Energie-Impuls-Tensor also von den im Raum vorhandenen und Feldern ab. Der Raum ist daher noch lokal euklidisch.

Moderne Theorien zur Raumzeit

Die Kaluza-Klein-Theorien und Stringtheorien die zum Ziel haben die Gravitation den anderen Grundkräften zu vereinigen fügen der zusätzliche Dimensionen hinzu. Diese zusätzlichen Dimensionen sind nicht wie die bekannten 4 Raum-Zeit-Dimensionen ins unendliche ausgedehnt; vielmehr sind sie von einer von weniger als einem Atomkerndurchmesser. Zusätzlich nimmt an dass sie periodisch 'aufgerollt' sind.

Ein letztendliches Ziel dieser Theorien ist Raum mit seinen Eigenschaften nicht als etwas zu postulieren sondern ihn in einer umfassenden gemeinsam mit den bekannten Grundkräften und Elementarteilchen begründen.

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