Allgemeine Relativitätstheorie und Alternative Theorien der Gravitation


Organisationseinheit:
Lehrstuhl für Theoretische Physik

Beschreibung:


Die Allgemeine Relativitätstheorie (ART) ist die geometrische Interpretation der klassischen Gravitationstheorie. Sie beruht auf den Einsteinschen Feldgleichungen, welche die Geometrie der Raumzeit und die Energiedichte der Materie in eine nicht-lineare Beziehung zueinander setzen. Demnach ist die Gravitationskraft als Raumzeitkrümmung zu verstehen. Die gravitative Wechselwirkung grenzt sich von allen anderen Wechselwirkungen des Standardmodells ab, da sich das Gravitationsfeld (die Metrik), nicht auf einer vorgegebenen Raumzeit entwickelt, sondern die Raumzeit selbst definiert. Dies bewirkt, dass das Gravitationsfeld auf weitaus kompliziertere Art und Weise mit Materie und mit sich selbst wechselwirkt.



Einerseits ist die klassische ART eine der am besten experimentell getesteten Theorien. Beispiele hierfür sind die korrekte Beschreibung der Perihelrotation des Planeten Merkur durch die ART, der Gravitationslinseneffekt, Schwarze Löcher und insbesondere Gravitationswellen. Diese wurden erstmals im Jahre 2015 von der LIGO Kollaboration nachgewiesen. Andererseits zeigt die ART selbst die Grenzen ihrer Anwendbarkeit und Gültigkeit auf. Die bekannten Singularitäten-Theoreme von Penrose und Hawking zeigen, dass die ART in Schwarzen Löchern oder in der Nähe des Big Bang bedeutungslos wird. Dies ist ein Beleg dafür, dass die Theorie keine adäquate Beschreibung der Physik liefert und durch eine fundamentalere Theorie der Gravitation ersetzt werden muss.



Für solche Theorien der Quantengravitation gibt es einige Ansätze, beispielsweise die Schleifenquantengravitation (LQG).




Zugewiesene Publikationen


Thiemann, T. (2006). Reduced phase space quantization and Dirac observables. Classical and Quantum Gravity, 23(4), 1163-1180. https://dx.doi.org/10.1088/0264-9381/23/4/006

Zuletzt aktualisiert 2018-24-10 um 15:30