Raum (Physik)

Der Raum ist die Menge aller Orte. Alle physikalischen Vorgänge spielen sich im Raum ab, er ist somit eine Art "Behälter" f&uum;r Materie und Felder.

Der Raumbegriff hat sich im Laufe der Physik stark gewandelt.

In der klassischen Mechanik gilt die Raumdefinition von Isaac Newton:

• Der Raum ist absolut, unveränderlich und unbeeinflußt von den physikalischen Vorgängen, die sich in ihm abspielen.
• Der Raum ist euklidisch und dreidimensional.

Die Entdeckung, daß die Lichtgeschwindigkeit für alle Beobachter gleich ist, erforderte eine Modifikation des Raumbegriffes. Albert Einstein verknüpfte in seiner Speziellen Relativitätstheorie Raum und Zeit zu einem gemeinsamen Gebilde, der Raumzeit. Damit ist der Raum nicht mehr absolut, sondern vom Beobachter (genauer: dem Inertialsystem) abhängig. Dies äußert sich z.B. in der Lorentzkontraktion, derzufolge relativ zueinander bewegte Beobachter für dasselbe Objekt eine unterschiedliche Länge messen.

In der Speziellen Relativitätstheorie ist der Raum zwar vom Beobachter abhängig, nicht jedoch von den physikalischen Vorgängen in ihr. Er ist immer noch für jeden Beobachter euklidisch. Das ändert sich in der Allgemeinen Relativitätstheorie. In dieser wird die Gravitation durch die Krümmung der Raumzeit beschrieben, welche auch eine Krümmung des Raumes bedeutet. Die Geometrie der Raumzeit hängt vom Energie-Impuls-Tensor, also von den im Raum vorhandenen Teilchen und Feldern ab. Der Raum ist daher nur noch lokal euklidisch.

Die sogenannten Kaluza-Klein-Theorien, die zum Ziel haben, die Gravitation mit den anderen Grundkräften zu vereinigen, fügen der Raumzeit zusätzliche Dimensionen hinzu, welche jedoch von uns nicht beobachtet werden können, weil sie sehr klein aufgerollt sind.