Gravitation

Das Newton’sche Gravitationsgesetz ist ein physikalisches Gesetz der klassischen Physik. Es besagt, dass jeder Massenpunkt auf jeden anderen Massenpunkt mit einer anziehenden Gravitationskraft einwirkt. Die Gravitationskraft ist entlang der Verbindungslinie beider Massenpunkte gerichtet. Außerdem ist sie in ihrer Stärke proportional zum Produkt der beiden Massen und umgekehrt proportional zum Quadrat ihres Abstandes. Ein Massenpunkt ist in der Physik die Idealisierung eines realen Körpers, bei dem man sich vorstellt, dass seine Masse in seinem Schwerpunkt konzentriert ist. Der Massenpunkt ist also ein Körper, der eine von Null verschiedene Masse besitzt.

Die Gravitation (von lateinisch gravitas für „Schwere“), auch Massenanziehung oder Gravitationskraft, ist eine der vier Grundkräfte der Physik. Sie äußert sich in der gegenseitigen Anziehung von Massen. Sie nimmt mit zunehmender Entfernung der Massen ab, besitzt aber unbegrenzte Reichweite. Im Gegensatz zu elektrischen oder magnetischen Kräften lässt sie sich nicht abschirmen. Auf der Erde bewirkt die Gravitation (Erdanziehungskraft), dass alle Körper nach „unten“, d. h. in Richtung Erdmittelpunkt fallen, sofern sie nicht durch andere Kräfte daran gehindert werden. Im Sonnensystem bestimmt die Gravitation die Bahnen der Planeten, Monde, Satelliten und Kometen und im Kosmos die Bildung von Sternen und Galaxien sowie dessen Entwicklung im Großen.

Gravitation wird oft mit Schwerkraft gleichgesetzt. Allerdings umfasst die vom lokal herrschenden Schwerefeld bestimmte Kraft auf einen Körper (das Gewicht des Körpers) nicht nur die Gravitationskraft, sondern auch die auf den Körper wirkenden Trägheitswirkungen (insbesondere durch die Rotation des Bezugssystems). Im Rahmen der klassischen Physik wird die Gravitation mit dem Newtonschen Gravitationsgesetz beschrieben, d. h. als eine instantan, also unmittelbar und ohne Zeitverlust durch den leeren Raum wirkende Fernwirkungskraft. Ein grundlegend anderes Verständnis der Gravitation ergibt sich aus der allgemeinen Relativitätstheorie nach Albert Einstein. Hierbei wirkt die Gravitation nicht in Form einer Kraft auf die Körper, sondern entspricht einer Krümmung der vierdimensionalen Raumzeit, wobei die Bahnen der Körper, auf die keine weiteren Kräfte wirken, einer kürzesten Linie im gekrümmten Raum, d. h. einer Geodäte, entsprechen.

Gravitation – Quantentheorie – Quantengravitation

Im Rahmen einer Quantenfeldtheorie wird die Gravitation in linearer Näherung durch den Austausch eines als Graviton bezeichneten masselosen Teilchens beschrieben, das den Spin 2 hat. Darüber hinaus führt schon die Formulierung einer Quantentheorie der Gravitation zu prinzipiellen Problemen, die bisher ungelöst sind. Auch die supersymmetrische Erweiterung führte bisher nicht zu einer konsistenten Theorie. Als derzeit aussichtsreichste Kandidaten gelten die Stringtheorie und die Schleifenquantengravitation. Ein wesentliches Ziel ist dabei, die Gravitation mit den übrigen Wechselwirkungen zu einer „Theorie von Allem“ zu vereinen, die alle Naturkräfte auf einmal beschreiben kann. Das bedeutet, dass die Gravitation, welche die Effekte der Quantenfeldtheorie nicht berücksichtigt, um diese erweitert würde. Ein Ansatz dafür ist die M-Theorie, nach der unser Universum mit seiner vierdimensionalen Raumzeit in ein elfdimensionales Universum eingebettet ist (siehe Branenkosmologie).

Weitere Information in Wikipedia.

1. Künstliche Gravitation.
2. Die Schwerkraft-Illusion.
3. Gravitationswellen.