Raum – Zeit – Materie

Woher ‚kommt‘ die Zeit? Warum ‚leben‘ wir in drei Dimensionen des Raumes? Was ‚ist‘ eigentlich Materie?

Solche Fragen erwartet man üblicherweise von Philosophen und nicht von Naturwissenschaftlern. In der Tat setzen selbst das Standardmodell der Elementarteilchenphysik und die Allgemeine Relativitätstheorie der Kosmologie bereits Antworten voraus, indem sie postulieren, dass die Welt aus einer kontinuierlichen 4-dimensionalen Raumzeit besteht, die mit Quantenfeldern angefüllt ist. Unbeachtet sind dabei bereits eine Reihe ontologischer und epistemischer Annahmen gemacht worden, die weder empirisch belegt sind noch explizit in Frage gestellt wurden, insbesondere dass Materie substanzhaft und wesensfremd vom Raum als einer leeren Bühne sich mit der Zeit kausal verändert. Alternativ könnte man die Welt als einen Prozess von Ereignissen auffassen, in dem nur endlich viele Ereignisse vergangen sind, deren relative Anordnung uns je nach ihrer Struktur als Raum, Zeit oder Materie erscheint. Ein neues geometrisches Modell, das Ereignisse als endliche Punktmenge beschreibt, deren Struktur sich durch Ereignisfolgen ergibt, könnte auf die grundlegenden Fragen physikalische Antworten geben und dadurch anstoßen, auch philosophisch neu über die Grundlagen des Seins nachzudenken. Basierend auf Unterschieden der Geometrie endlicher vieler Punkte zum mathematisch komplizierteren Kontinuum von Punkten kann mit nur wenigen Axiomen der Inzidenzen argumentiert werden, dass die 4-dimensionale Raumzeit die einzig mögliche Weise ist, ein mathematisches Modell der Welt zu formulieren, die durch Ereignisse entsteht.
Materie erscheint dabei als geometrische Verzerrung und ist daher nicht von der Raumzeit zu trennen sondern ein Teil von ihr.
Alle physikalischen Eigenschaften der elementaren Materieteilchen, ihre wechselwirkende Kräfte, Massen und Ladungen, sowie ihre ungewöhnlichen Quantenphänomene folgen konsequenterweise aus der geometrischen Struktur einer Welt endlich vieler Ereignispunkte. Diese Einheit von Materie, Raum und Zeit wurde bereits von Albert Einstein und Hermann Weyl im Anschluß an die Allgemeinen Relativitätstheorie zwar gesucht aber nicht gefunden, da sie vermutlich mit der Annahme eines reellen Kontinuums von Punkten nicht möglich ist.

Mathematische Darstellung: Europhysics Letters
Allgemeinverständliche Darstellung: Kurz (64 S.), Sehr kurz (20 S.)

Vorträge:
Physik am Samstagmorgen, 23. 2. 2019

Sommerfeld Theory Colloquium, 05.12.2018