Einfžhrung i n die Astrophysik Teil 1

446 ANHANG B. GESCHICHTE DER PHYSIK
B.3.2 Felder
Bis zu Gauß, Weber und Riemann war die Newtonsche Fernwirkung das Vorbild bei der Suche nach
den Gleichungen der Elektrodynamik. Am Anfang steht das Coulombsche Gesetz der Elektrostatik,
das direkte Analogon des Newtonschen Gravitations-Gesetzes.
Allerdings führt die Vereinigung von schwacher und elektromagnetischer Wechselwirkung (Weinberg
- Salam Theorie) zu der überraschenden Erkenntnis, daß das elektromagnetische Feld nur eine Komponente
von insgesamt vier Feldern ist, die alle nichtlinear gekoppelt sind.
Damit kann man die Frage, was Licht ist, nicht mehr beantworten. Der Grund dafür liegt in der Quantelung
der gesamten Physik. Diese impliziert umgekehrt, daß Teilchen sich als Welle verhalten können.
Die Antwort auf die Frage Korpuskel oder Welle ist abhängig vom Experiment bzw. von der Energie.
B.4 Einstein und die Geometrie
B.4.1 Gauß und Riemann
Auch die Kosmologie beginnt erst in diesem Jahrhundert, mit Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie
(ART). Die Grundlagen dazu waren von Gauß und Riemann 50 Jahre vorher gelegt worden. Beide
hätten bereits zu dieser Zeit die Newtonsche Gravitationstheorie zu einem konsistenten kosmologischen
Modell ausbauen können.
In der Newtonschen Gravitationstheorie ist Kosmologie nicht möglich: Die Gravitationskraft ist an jedem
Punkt wegen der unendlichen Reichweite unendlich! Nimmt man aber ein statisches Universum
mit endlichem Radius, so stürzt es zusammen. Newton behalf sich mit der Vorstellung eines unendlichen
und, aus Symmetriegründen, kräftefreien Universums. Solch ein Universum ist aber instabil und
müßte expandieren oder kollabieren.
ART
Gleiches gilt für die ART, wo die Verhältnisse allerdings noch etwas komplizierter sind. Hier gibt
es zwar widerspruchsfreie kosmologische Modelle, allerdings keine statischen. Diese sind nur durch
eine Abänderung der einfachsten Version der Theorie, nämlich mit einem sog. kosmologischem Glied
möglich.
Newton und Einstein hätten also die Expansion des Kosmos voraussagen können, da nur eine entsprechende
kinetische Expansions – Energie den Kollaps des Universums verhindern kann. Gauß und
Riemann hätten dazu noch eine negative Raumkrümmung finden können.