|
Vereinheitlichung ist in der Physik ein erfolgreiches Konzept, um Ordung in die vielfältigen Naturerscheinungen zu bringen. Es ist eine überraschende und erfreuliche Tatsache, dass unsere Außenwelt nicht bloß durch eine Anhäufung von Beobachtungsergebnissen beschrieben werden kann, sondern sich die Naturphänomene zu Gruppen ordnen lassen, denen ein gemeinsames Wirkungsprinzip zugrunde liegt.
So wurden die Bewegungsvorgänge am Boden und die Bewegung der Gestirne auf ein gemeinsames Prinzip, die Gravitation, zurückgeführt (Newton 1687 “Philosophiae Naturalis Principia Mathematica”). Elektrizität und Magnetismus wurden von Maxwell in einem Gleichungssystem zusammengefasst, welches einer Vielzahl von Erscheinungen zugrunde liegt: Telegrafie, Telefon, Radio, Funk, Fernsehen, Mikrowellen, Infrarot, Licht, UV und Röntgenstrahlung (Maxwell 1873 “A Treatise on Electricity and Magnetism”).
Einsteins spezielle Relativitätstheorie verschmolz Raum und Zeit sowie Masse und Energie zu einer Einheit, mit seiner allgemeinen Relativitätstheorie wurden Massenanziehung und Trägheitskraft zum selben Phänomen.
Seit Anfang des 20. Jahrhunderts steht eine weitere Vereinheitlichung auf dem Programm: Die einheitliche Feldtheorie. Es begann mit der Vereinheitlichung von Gravitation und Elektomagnetismus, gelang für schwache Wechselwirkung und Elektromagnetismus und resultiert in dem Bestreben, auch die starke Wechselwirkung mit einzubeziehen (GUT).
Die einheitliche Feldtheorie im engeren Sinn ist die klassische Vereinheitlichung von Gravitation und Elektromagnetismus, die durch Weyl, Nordström, Kaluza und Einstein begonnen wurde. Ob sie erfolgreich war oder gescheitert ist, soll an anderer Stelle untersucht werden. Zunächst soll geklärt werden, wovon sie überhaupt handelt:
Th. Kaluza,
“Zum Unitätsproblem der Physik”,
Sitzungsbericht der Preussischen Akademie der Wissenschaft,
Phys.-Math. Klasse, 966-972 (1921) :
“... das unverkennbare formale Entsprechen im Bau der Gravitations- und elektromagnetischen Gleichungen fordern förmlich ... daß man sich zu dem wohl stark befremdlichen Entschluß aufrafft, eine neue, fünfte Weltdimension zur Hilfe zu nehmen.”
A. Einstein,
“Zu Kaluzas Theorie des Zusammenhangs von Gravitation und Elektrizität”,
Sitzungsbericht der Preussischen Akademie der Wissenschaft,
Phys.-Math. Klasse, 23-30 (1927) :
“Zusammenfassend kann man sagen, daß Kaluzas Gedanke im Rahmen der allgemeinen Relativitätstheorie eine rationelle Begründung der Maxwellschen elektromagnetischen Gleichungen liefert und diese mit den Gravitationsgleichungen zu einem formalen Ganzen vereinigt.”
Bevor wir uns überhaupt mit einer möglichen Ableitung der Maxwellschen Gleichungen aus einem fünfdimensionalen Relativitätsprinzip und weiteren Konsequenzen befassen, wollen wir zunächst eine Hypothese der Existenz einer fünften physikalische Dimension aufstellen und sie wissenschaftlich begründen. |
|
