Lawrence M. Krauss - Nehmen wir an die Kuh ist eine Kugel

lich vom geometrischen Zentrum liegt und wir werfen die Nuß
nun durch die Luft, dann eiert sie an der Bahn entlang. Dabei
dreht sie sich auch noch um sich selbst. Aber die Bewegung des
Massenzentrums folgt einer einfachen parabolischen Bahn, wie
sie zum erstenmal Galilei beschrieben hat.
Wenn wir also die Bewegung von Bällen oder von Nüssen mit
Hilfe von Bewegungsgesetzen studieren, dann wenden wir tatsächlich
etwas an, was wir nun eine »effektive Theorie« nennen
wollen. Eine vollständige Theorie müßte eine Theorie von
Quarks und Elektronen sein, oder mindestens von Atomen.
Aber wir können alle diese irrelevanten Freiheitsgrade in einen
Topf werfen, und heraus kommt etwas, das wir einen Ball nennen
- genauer: das Massenzentrum des Balles, ein Punkt. Die
Bewegungsgesetze aller makroskopischen Objekte verschmelzen
so zu einer effektiven Theorie der Bewegung des Massenzentrums.
Die effektive Theorie der Bewegung dieses Punktes ist
alles, was wir zur Beschreibung der Ballbewegung brauchen,
und wir können damit so viel anfangen, daß wir in Versuchung
geraten, sie als fundamental anzusehen. Worauf ich nun hinauswill:
Alle Theorien der Natur, mindestens die, die gewöhnlich in
der Physik angewandt werden, sind notwendigerweise effektive
Theorien. Immer wenn Sie irgendeine niederschreiben, werfen
Sie damit einiges an Ballast ab.
Wie nützlich effektive Theorien sind, wurde schon recht früh
in der Quantenmechanik erkannt. Eine atomare Analogie zu der
Massenzentrumsbewegung eines Balles, wie ich sie gerade
beschrieb, ist zum Beispiel eine der klassischen Methoden, das
Verhalten von Molekülen in der Quantenmechanik zu verstehen:
Man unterteilt sie - das geht mindestens bis auf die zwanziger
Jahre zurück - in Moleküle mit »schnellen« und »langsamen«
Freiheitsgraden. Da die Atomkerne in den Molekülen sehr
schwer sind, ist ihre Reaktion auf die molekularen Kräfte eine
kleinere und langsamere Reaktion als zum Beispiel die der Elektronen,
die sehr rasch um den Kern kreisen. Nach einer ganz
ähnlichen Methode wollen wir vorgehen, um ihre Eigenschaften
vorauszusagen. Zunächst nehmen wir an, daß die Atomkerne
fest und unbeweglich sind, und dann berechnen wir die Bewe-