Der Raumbegriff hat sich im Laufe Fortentwicklung der Physik stark gewandelt.

In der klassischen Mechanik gilt die Raumdefinition von Isaac Newton:

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

Table of contents

1 Raum und Zeit 2 Moderne Theorien zur Raumzeit 3 Links

Raum und Zeit

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

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

Moderne Theorien zur Raumzeit

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

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

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