Die Arbeit befasst sich mit dem physikalischen Vakuum. Die Konstruktion des Vakuums hat seit der Antike viele Veränderungen und Umwälzungen durchlaufen. Dies liegt vor allem an der bis heute nicht ganz eindeutig geklärten Definition des Vakuums – Ist das physikalische Vakuum wirklich ein völliges “Nichts”, ein absolut leerer Raum? Ziel der Arbeit ist es diese Frage, anhand einer Betrachtung der wichtigsten Vakuumkonzepte über die Zeit bis zum heutigen Stand des Quantenfeldvakuums, zu klären. Dabei wird versucht sich einer genaueren Definition des physikalischen Vakuums anzunähern. Die dabei angesprochenen Theorien teilen sich systematisch in die vor der Einführung der Quantentheorie und in die Entwicklung nach der Einführung der Quantentheorie. Eine zentrale Rolle in der Betrachtung spielt dabei das Quantenfeldvakuum, welches heutzutage als anerkannte Sichtweise gilt. Anhand der vorläufigen Konzepte und deren gravierenden Probleme soll ein Vergleich mit dem Quantenfeldvakuum angestellt werden, um so die Frage zu klären, was das Quantenfeldvakuum eigentlich ist und, ob es in Anbetracht des Vergleiches und der daraus entstehenden Kritik, überhaupt das richtige Konzept sein kann. Hierbei soll die Position stark gemacht werden, dass das Quantenfeldvakuum zwar nicht eindeutig von der Hand zu weisen ist, das jedoch hinsichtlich seiner Konzeption ein Umdenken von Nöten ist, da viele Probleme ungelöst und offen bleiben.
Inhaltsverzeichnis
- I.) Einleitung
- II.) Konzepte vor der Quantentheorie - Das historische und das klassische Vakuum
- II. 1) Historischer Abriss
- II.1.1) Aristoteles „horror vacui“
- II.1.2) Eduard von Guericke und der experimentelle Nachweis des luftleeren Raumes
- II.1.3) Die Theorie des Lichtäthers
- II.2) Das,,klassische“ Vakuum
- II.2.1) Die Zurückweisung des Äthers
- II.2.2) Grundsätzliche Annahmen der speziellen und allgemeinen Relativitätstheorie
- II.2.3) Das Vakuum in der Relativitätstheorie
- III.) Konzepte der Quantentheorie - Vom Dirac-Vakuum zum Quantenfeldvakuum
- III.1) Das Dirac-Vakuum
- III.1.1) Grundsätzliche Annahmen der Quantentheorie
- III.1.2) Erste Ansätze einer Verbindung der Quantentheorie und der Relativitätstheorie
- III.1.3) Die Dirac-,,Hole-Theory“
- III.1.4) Das resultierende Dirac-Vakuum
- III.2) Vom Quantenvakuum zum Quantenfeldvakuum
- III.2.1) Probleme des Dirac-Vakuums
- III.2.2) Ein „Rettungsversuch“ – Die Quantisierung und die Zweitquantisierung
- III.3) Das Quantenfeldvakuum (Aktueller Stand der Physik)
- III.3.1) Grundsätzliche Annahmen der Quantenfeldtheorie
- III.3.2) Die Feldquantisierung
- III.3.3) Das Vakuum der Quantenfeldtheorie
- IV.) Das Quantenfeldvakuum und die vorläufigen Vakuumkonzepte Ein kritischer Vergleich
- IV.1) Mögliche Probleme des Quantenfeldvakuums
- IV.1.1) Interpretationsprobleme des Quantenfeldvakuums
- IV.1.2) Die Nullpunktenergie und das kosmologische Konstanten – Problem
- IV.1.3) Mathematische Probleme des Quantenfeldvakuums
- IV.1.4) Das ontologische Problem der Quantenfeldtheorie
- IV.2) Das Konzept und die Methode des Quantenfeldvakuums im Vergleich
- IV.2.1) Die Vakuumkonzepte in einem Vergleich bezüglich ihres Aufbaus und ihrer Vorgehensweise
- IV.2.2) Die Vakuumkonzepte in einem Vergleich hinsichtlich der Interpretationsprobleme
- IV.2.3) Die Nullpunktenergie in einem Vergleich hinsichtlich der Vakuumkonzepte
- V.) Fazit - Wie leer ist das Quantenfeldvakuum und was hat sich seit Aristoteles verändert?
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die Arbeit befasst sich mit dem physikalischen Vakuum und untersucht dessen Entwicklung von der Antike bis zum heutigen Stand der Quantenfeldtheorie. Ziel ist es, die Frage nach der Definition des Vakuums zu klären und die verschiedenen Konzepte zu vergleichen. Dabei wird besonderes Augenmerk auf das Quantenfeldvakuum gelegt, das als aktuell akzeptierte Sichtweise gilt.
- Entwicklung des Vakuumkonzepts von der Antike bis zur Quantenfeldtheorie
- Vergleich verschiedener Vakuumkonzepte
- Analyse des Quantenfeldvakuums
- Interpretationsprobleme des Quantenfeldvakuums
- Die Rolle der Nullpunktenergie
Zusammenfassung der Kapitel
Die Arbeit beginnt mit einer Einleitung, die den Gegenstand der Untersuchung und die Zielsetzung der Arbeit erläutert. Im zweiten Kapitel werden die Vakuumkonzepte vor der Einführung der Quantentheorie vorgestellt, beginnend mit Aristoteles' „horror vacui“ und der experimentellen Überprüfung des luftleeren Raumes durch Eduard von Guericke. Das Kapitel endet mit der Diskussion des „klassischen“ Vakuums im Kontext der speziellen und allgemeinen Relativitätstheorie.
Kapitel III widmet sich den Vakuumkonzepten der Quantentheorie, beginnend mit dem Dirac-Vakuum und seiner Konstruktion. Es wird die Entwicklung vom Quantenvakuum zum Quantenfeldvakuum beschrieben und die Probleme des Dirac-Vakuums beleuchtet. Schließlich werden die grundlegenden Annahmen der Quantenfeldtheorie und das Vakuum der Quantenfeldtheorie vorgestellt.
Kapitel IV stellt einen kritischen Vergleich zwischen dem Quantenfeldvakuum und den vorläufigen Vakuumkonzepten an. Es werden mögliche Probleme des Quantenfeldvakuums diskutiert, wie Interpretationsprobleme, die Nullpunktenergie, mathematische Probleme und das ontologische Problem. Abschließend wird ein Vergleich der Vakuumkonzepte bezüglich ihres Aufbaus, ihrer Vorgehensweise und der Interpretationsprobleme durchgeführt.
Schlüsselwörter
Physikalisches Vakuum, Vakuumkonzepte, Quantenfeldvakuum, Quantentheorie, Relativitätstheorie, Nullpunktenergie, Interpretationsprobleme, ontologische Probleme, kosmologische Konstante
- Citation du texte
- Bachelor Anna-Vanadis Faix (Auteur), 2014, Wie leer ist das Vakuum? Eine vergleichende Analyse des Quantenfeldvakuums, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/302946
