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Physik-Symposium 2019

Raum – Zeit – Materie
Zusammen denken, getrennt wahrnehmen

Vortrag von Prof. Dr. Domenico Giulini

Unser heutiges theoretisches Verständnis aller Materie basiert auf den dynamischen Gesetzen der vier sogenannten »fundamentalen Wechselwirkungen«. Zu diesen gehören neben der elektromagnetischen auch die starke und die schwache Wechselwirkung. Diese drei werden im Standardmodell der Elementarteilchen in Form einer Quanten-Feldtheorie zusammen beschrieben. Die vierte, verbleibende »fundamentale Wechselwirkung« ist die Gravitation. Auch diese wird durch eine Feldtheorie beschrieben, allerdings bisher ohne den Zusatz »Quanten«.

Der Vortrag beschäftigt sich weniger mit der Bedeutung des Attributs »Quanten« als mit der des Begriffs »Feld«. Das Attribut »Feld« kennzeichnet dabei solche Theorien, deren zentrale mathematische Gegenstände »Felder« sind, was im Jargon der Physiker – etwas vereinfachend gesprochen – bedeutet, dass es sich um Funktionen von Raum und Zeit handelt. Raum und Zeit werden in diesen Theorien also sowohl hinsichtlich ihrer Existenz als auch weiterer Strukturmerkmale bereits vorausgesetzt. Welche Merkmale dies sind und inwieweit sich diesbezüglich die Theorie der Gravitation – die Allgemeine Relativitätstheorie – vom Standardmodell der Elementarteilchen unterscheidet, wird Gegenstand des Vortrags sein.

Wir werden u.a. sehen, dass das auf der Speziellen Relativitätstheorie basierende Standardmodell keine scharfe Trennung von Raum und Zeit erlaubt, und dass die Allgemeine Relativitätstheorie darüber hinaus auch die scharfe Trennung zwischen Raum-Zeit auf der einen und Materie auf der anderen Seite aufhebt.

Bildquelle: Wikimedia Commons/Ute Kraus, Axel Mellinger

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