Vakuumkrümmung

Kevin76 · Anmeldungsdatum: 23.12.2010 Beiträge: 1

Meine Frage:
Hallo,
ich würde gerne wissen, ob die virtuellen Teilchen
die Raum-Zeit krümmen. Wenn das Vakuum ungekrümmt ist,
warum ist die Lichtgeschwindigkeit dann beschränkt?

Meine Ideen:
Vielleicht gibt es ja winzige, durch die virtuellen Teilchen
bedingte Schwankungen in der Lichtgeschwindigkeit?

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18026

Das mit den virtuellen Teilchen wird im populärwissenschaftlichen Darstellungen (mit Hilfe von Feynmandiagrammen) gerne überbetont; sagen wir lieber, es handelt sich um Quantenfluktuationen.

Die Beschränktheit der Lichtgeschwindigkeit hat damit gar nichts zu tun. Es handelt sich letztlich um die Tatsache, dass die Raumzeit eine bestimmte Symmetriestruktur aufweist (die Lorentz- bzw. verallgemeinert die Poincaresymmetrie), die eben in einer endlichen Lichtgeschwindigkeit resultiert. Warum nun gerade die und nicht die Galileiinvarianz oder etwas, kann die Physik nicht erklären (die grundlegenden Warum-Fragen kann man im Rahmen der Physik nicht endgültig beantworten; zu jeder Antwort folgt sofort die nächste Warum-Frage). Diese Symmetrie gilt im Rahmen der Allgemeinen Relativitätstheorie und unter Einbeziehung von Quantenfeldtheorien wohl auch weiterhin lokal, d.h. dass die Lichtgeschwindigkeit wohl immer und unter allen Umständen (gemessen in einem kleinen Raumbereich) den selben Wert hat.

Ob nun Quantenfluktuationen die Raumzeit krümmen ist eine der spannendsten Fragen der Physik überhaupt - und man heute keine wirkliche Antwort darauf. Zunächst mal kann man sagen "offensichtlich nein", denn im Vakuum herrscht ja bei Abwesendheit weiterer Massen keine Raumkrümmung. Oder andersherum: die Raumkrümmung im Weltraum ergibt sich ausschließlich durch die in der Nähe befindlichen Massen (Sonne, Erde, ...) und ohne weitere Einbeziehung von Quantenfluktuationen.

Nun versucht man heute, die kosmologische Konstante, die für die beschleunigte Expansion des Weltalls verantwortlich ist, durch Quantenfluktuationen bzw.einer daraus resultierenden negativen Krümmung, d.h. einer "intrinsischen Abstoßung" zu erklären. Das ist aber nicht unumstritten, denn man kann diese Größe auf zweierlei Weisen interpretieren: entweder ordnet man sie der Geometrie der Raumzeit zu, dann ist es eben einfach eine Konstante; oder man ordnet sie einem Quantenfluktuationseffekt zu,dann wäre sie letztlich ein Ergebnis der Dynamik von Materie, Strahlung usw. Ein Versuch, letzteres im Rahmen von Supegravitationstheorien zu berechnen, führt aber auf einen Wert, der einen Faktor von ca. 10^120 vom tatsächlich gemessenen Wert abweicht.

Die Frage ist also noch offen.