Die verbogene Raum-Zeit

Newton: Dem würde ich zustimmen. Mir scheint, daß damit der
Zeitpunkt gekommen ist, daß wir uns um die Quanteneigenschaften
der Gravitation kümmern.
Haller: Das sagen Sie so leicht dahin, als könnten wir die Sache
einfach beim Lunch erledigen. Tatsächlich stößt man aber bei
einem solchen Versuch auf geradezu unüberwindliche Schwierigkeiten,
die nicht etwa mathematischer oder formaler Natur sind,
sondern eine neue Fassung der Begriffe von Raum und Zeit erforderlich
machen.
Die Gravitation ist eine Manifestation der Krümmung der
Raum-Zeit. Letztere wiederum wird über die Einstein-Gleichungen
durch die Materie bestimmt. Da letztere Quanteneigenschaften
besitzt, ist man also gezwungen, selbst Raum und Zeit Quanteneigenschaften
zuzubilligen, wenn man die Einsteinschen Gleichungen
auch auf dem Niveau der Quantenphysik aufrechterhalten
will. Genau dies ist jedoch bis heute nicht gelungen. Niemand
weiß, wie man Raum und Zeit im Rahmen der Quantenphysik behandeln
kann, denn auch die Dynamik der Quantenprozesse, etwa
die atomaren Reaktionen, finden in Raum und Zeit statt. Schriebe
man auch Raum und Zeit Quanteneigenschaften zu, zerstörte man
damit erst einmal die Basis dessen, auf dem man aufbauen möchte.
Man ist in einer ähnlichen Situation wie ein Bauherr, dessen
Haus gerade fertig geworden ist, der dann aber feststellen muß, daß
er das Gebäude auf sumpfigem Grund errichtet hat.
Eines jedoch ist ziemlich sicher. Unsere gewohnten Begriffe von
Raum und Zeit sind bei sehr kleinen räumlichen oder zeitlichen
Dimensionen nicht mehr haltbar. Die Erscheinungen der Quantenphysik,
etwa die Struktur der Atome, werden durch eine von Max
Planck in die Physik eingeführte Konstante bestimmt, die allgemein
mit h bezeichnet wird. Sie muß experimentell bestimmt werden.
Ihr genauer Wert steht hier nicht zur Debatte. Wichtig ist nur,
daß sie zum Beispiel die Ausdehnung der Atome festlegt, etwa den
Durchmesser eines Wasserstoffatoms, der circa 10 -8 cm beträgt.
Die Stärke der Gravitation wird durch Newtons Konstante G
bestimmt, die, wie wir wissen, in den Einsteinschen Gleichungen
die Wechselwirkung zwischen Materie und Raum-Zeit beschreibt.
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