akuum   Vakuumfluktuationen (auch Quantenfluktuation oder Nullpunktsfluktuation) sind Teilchen-Antiteilchen-Paare, die in der Quantenfeldtheorie aus dem Vakuum entstehen und wieder zerfallen.

Im Formalismus der Feynman-Diagramme werden Vakuumfluktuationen durch Diagramme ohne äußere Linien mit einem offenen Ende beschrieben. Weil die Teilchen, die durch innere Linien beschrieben werden, nicht permanent existieren und Grundlagen der klassischen Physik wie den Energieerhaltungssatz verletzen, nennt man sie virtuelle Teilchen. Da virtuelle Teilchen keine Observablen sind, ist ein direkter experimenteller Nachweis von Vakuumfluktuationen nicht möglich.

Vakuumfluktuationen werden als Ausdruck der in Quantenfeldtheorien auftretenden Vakuumenergie verstanden. Der Versuch, diese Energie mit der kosmologischen dunklen Energie zu identifizieren, liefert jedoch für die dunkle Energie ein um viele Größenordnungen (Faktor ~ 10120) größeres Ergebnis, als die Beobachtungsdaten es erwarten lassen.

Als indirekter Hinweis auf Vakuumfluktuationen und Vakuumenergie wird der Casimir-Effekt (d. h. im Vakuum entstehen Kräfte auf nahe beieinanderliegende Metallplatten) interpretiert. - Wikipedia

Vakuum (2) Frage Al-Birunis:

Wenn für uns feststeht, daß es kein Leeres gibt, weder innerhalb noch außerhalb der Welt, wieso dringt dann das Wasser in eine Flasche ein und steigt in ihr hoch, wenn man sie aussaugt und umgekehrt ins Wasser hält, usw.?

Antwort Avicennas:

Dies ist nicht wegen der Leere, sondern die Ursache liegt darin, daß beim Saugen an der Flasche, wobei die Luft wegen der Nichtexistenz des Leeren nicht herauskommen kann, dieses Saugen die Luft in ihr fortgesetzt gewaltsam bewegt. Die fortgesetzten gewaltsamen Bewegungen erzeugen eine Wärme und eine Hitze, und die Hitze erzeugt in der Luft eine Aufblähung, und wenn sich die Luft in der Flasche aufbläht, verlangt sie mehr Platz. So kommt notwendigerweise ein Teil von ihr heraus, und was die Flasche fassen kann, bleibt darin. Wenn nun die Kälte des Wassers auf sie trifft, verdichtet sie sich und zieht sich zusammen und nimmt einen kleineren Raum ein. Da es kein Leeres geben kann, dringt das Wasser in die Flasche in dem Maße ein, wie in der aufgeblähten Luft bei der Berührung mit dem kalten Körper eine Zusammenziehung erfolgt. Siehst du nicht, daß du diese selbe Wirkung erzielst, wenn du nicht saugst, sondern das Gegenteil davon machst, nämlich hineinbläst? Du mußt ununterbrochen und fortgesetzt in die Flasche hineinblasen, bis die Bewegungen des Pustens die Luft in der Flasche erwärmt haben, worauf du sie auf das Wasser stülpst. Das ist erprobt. Ebenso erzielst du auch diese Wirkung, wenn du die Flasche erhitzt, und das soll als Antwort genug sein.

Entgegnung Al-Birunis:

Deine Argumente dienen nur den Anhängern des Vakuums, denn wenn- in der Luft durch das Saugen eine Aufblähung eintritt, wie du dargelegt hast, und aus der Flasche das herauskommt, was sie nicht mehr faßt, wohin soll es gehen, wenn es in der Welt kein Leeres gibt? Es sei denn, man würde fordern, daß in der Welt mit einemmal ein entsprechendes Volumen an Luft reduziert wird und sich zusammenzieht und daß sich die Zusammenziehung und die Aufblähung die Waage halten. Was aber deine Worte angeht »das ist erprobt«, so habe ich es probiert und habe auch die entgegengesetzte Operation ausgeführt. Und zwar kam die Luft aus der Flasche mit Gluckern heraus, während überhaupt kein Wasser hineinging, und mir sind so viele Flaschen dabei zersprungen, wie sie für das Wasser des Amudarja reichen würden.  - Nach: Der Rabe, Magazin für jede Art Literatur Nr. 35, Zürich 1993

Vakuum (3) Stellen wir uns einmal vor, man versuchte, aus einem Behälter sämtliche Teilchen zu entfernen, um darin ein vollkommenes Vakuum zu erzeugen. Das erscheint gar nicht so schwierig, ist aber unmöglich, weil unter diesen Umständen spontan neue, von der Quantenphysik als virtuell eingestufte Teilchen entstehen würden. Auf diesem Wege lässt sich also kein absolutes Vakuum herstellen. Eine ganz ähnliche Frage, von der bereits die Rede war, stellt Einsteins Relativitätstheorie: Gehört auch der Raum zu dem, was entfernt werden müsste? Das läuft letztlich auf die Frage hinaus, ob der Raum ein physikalisches Objekt ist. Lässt der Raum sich eindeutig von dem trennen, was er enthält? Auch diese Frage ist umstritten und ebenso schwer zu beantworten wie die Frage nach dem absoluten Vakuum. Die Vorstellung, die wir uns von einem vollkommenen Vakuum machen, hangt offenbar davon ab, in welcher Weise wir den Raum von dem unterscheiden, was er enthält.

Jedenfalls ist es nicht unproblematisch, das vollkommene Vakuum durch die Aufzählung all dessen definieren zu wollen, was entfernt werden müsste, damit sich solch ein Vakuum einstellt. Dieses Vorgehen führt zu Paradoxa, die sich nur schwer auflösen lassen. Wenn man über das Leere spricht, so setzt man damit voraus, dass es tatsächlich etwas darüber zu sagen gibt, dass also das Leere nicht etwa nichts ist. Wenn das Leere existiert, so weil es nicht bloß nichts, sondern »etwas« ist, aber seltsamerweise darf man dieses »etwas« nicht entfernen, wenn man vollkommene Leere herstellen möchte, weil diese Leere sonst reines Nichts wäre.  - (thes)

 

Leere

 

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