Raumzeit

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Raum und Zeit sind zwei Substantive, die sich in diesem Universum eigentlich nicht mögen, doch die Physik zwingt sie trotzdem dazu, sich miteinander zu beschäftigen. Das Ergebnis ist die Raumzeit, ein vierdimensionales, mannigfaltig in sich selbst gekrümmtes Kontinuum mit Integrationshintergrund.

Abgrenzung

So wie Raum und Zeit untrennbar verbunden sind, ist der Begriff der Raumzeit wiederum untrennbar verwoben mit schwarzen Löchern, Stephen Hawking, Raumfahrt und Zeitreise (für den Selbstversuch siehe Konstruktionsanleitung für eine Zeitmaschine) und vielen anderen tollen Sachen. Sie ist der Inbegriff des Unfassbaren, Universellen.

Beim Zusammenführen von Raum und Zeit zur Raumzeit ist daher die korrekte Reihenfolge der Komponenten von essentieller Bedeutung, denn sonst entsteht anstelle der Raumzeit nur ein Zeitraum, ein ungleich weniger bedeutsames Konstrukt. Ein Zeitraum ist weder unfassbar noch universell, sondern im Allgemeinen äußerst banal. Während die Raumzeit das große Ganze darstellt, ist ein Zeitraum oft nur ein verregneter Samstagnachmittag, eine Kaffeepause oder der triviale Zeitraum „von zwölf bis Mittag“. Damit ist keine Science Fiction zu machen.

Die Schwerkraft als Raumzeitkrümmung

Das Raumzeitgeflügel (Schema)
Raumzeitkrümmung durch die Erde

Vor ein paar hundert Jahren stellte Isaac Newton den Grund dafür fest, dass Äpfel auf die Erde fallen: Es war die Schwerkraft. Den Grund für die Schwerkraft kannte er noch nicht und es sollte auch noch eine ganze Weile dauern, bis er gefunden wurde. Genauer gesagt dauerte es so lange, bis es mit Hilfe von Computersimulationen möglich wurde, ein gerastertes Gummituch auf den Bildschirm zu bringen, das durch ein schweres Objekt gekrümmt wurde (Abbildung links). Damit ist die Schwerkraft ganz leicht erklärt: Die Raumzeit wird nach unten gekrümmt und alles, was in der Nähe dieser Krümmung ist, rollt und rutscht da rein, weil es ja runter geht und wenn es irgendwo runter geht, erledigt die Schwerkraft bekanntermaßen den Rest, das weiß ja jedes Kind.

Diese populärwissenschaftliche Deutung ist natürlich nur die halbe Wahrheit (es lässt sich sogar mathematisch beweisen, dass sie genau senkrecht auf der Wahrheit steht; das aber nur am Rande). Sie erklärt die Schwerkraft nur mit der Schwerkraft selbst und genügt den Anforderungen wissenschaftlichen Arbeitens daher wohl nur vorübergehend.
In Wirklichkeit sind die Trajektorien der Raumzeitkrümmung wesentlich komplexer als eine einfache Vertiefung. Sie bilden ein charakteristisches dreidimensionales Objekt, das entfernt an ein gebratenes Hähnchen erinnert und daher auch als Raumzeitgeflügel bezeichnet wird (Abbildung rechts). Die Anziehungskraft, die von solchen Objekten ausgeht, ist aus dem Alltag bestens bekannt und wird landläufig auch als Appetit bezeichnet.