Die verbogene Raum-Zeit

Ein Elektron, das sich in Ruhe befindet und durch die Diracsche
Gleichung beschrieben wird, besitzt die Energie E = mc 2 , entsprechend
der berühmten Einsteinschen Beziehung zwischen Masse
und Energie. In Einsteins Theorie ist die Energie eines Teilchens
immer positiv, nicht jedoch in der von Dirac, in der es auch
Objekte mit negativer Energie gibt. Mehr noch - für jedes Teilchen,
das Dirac mit seiner Gleichung beschreiben konnte, gab es
ein anderes Teilchen, das genau die entsprechende negative Energie
besaß. Da Masse und Energie einander äquivalent sind, könnte
man auch von einer negativen Masse sprechen.
Dirac versuchte zunächst, die Teilchen mit negativer Energie
einfach zu ignorieren, merkte jedoch sehr bald, daß dies letztlich
nicht möglich war. Entsprechend seiner Gleichung könnte sich ein
ruhendes Elektron durch Abstrahlung von Energie, genau der
Energie von 2mc 2 , in ein Elektron mit der Energie -mc 2 verwandeln.
Wie man sieht, ist die Energie bei einem solchen Prozeß
erhalten. Die Anfangsenergie ist mc 2 , die Endenergie ebenfalls:
mc 2 = 2mc 2 - mc 2 . Man kann sogar berechnen, wie schnell ein solcher
Umwandlungsprozeß ablaufen sollte. Er würde nur etwa ein
Hundertmillionstel einer Sekunde dauern. Dies ist natürlich
Unsinn, denn wir wissen, daß ein freies Elektron in Ruhe keine solchen
Abenteuer unternimmt - es verbleibt in seinem Zustand beliebig
lange.
Dirac war also in einem Dilemma. Zum einen feierte seine
Gleichung große Erfolge in der Atomphysik, zum anderen führte
sie zu unsinnigen Resultaten bei der Beschreibung der Elektronen
im Vakuum. Es gab nur zwei Möglichkeiten: Entweder war die
Gleichung falsch, oder man mußte eine andere Interpretation der
Resultate der Gleichung finden. Schon aus eigenem Interesse
entschloß sich Dirac, das letztere zu versuchen. Das Resultat war
eine völlig neue Interpretation des Vakuums, also des leeren
Raumes.
Das Verhalten der Elektronen in den Atomen kann man nur verstehen,
wenn man annimmt, daß zwei Elektronen niemals zur gleichen
Zeit an ein und demselben Ort sein können. Dieses wichtige
Prinzip der Atomphysik wurde von Wolfgang Pauli etwa Mitte der
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