Gibt es Gravitations Teilchen oder ist Gravitation nur eine Krümmung des Raumes?

Es gibt im Moment keine widerspruchsfreie Quantentheorie der Gravitation. Eine klassische Theorie der Gravitation ist die allgemeine Relativitätstheorie, wo die Gravitation als Krümmung der Raumzeit verstanden wird. Die allgemeine Relativitätstheorie berücksichtigt aber keine quantenmechanischen Effekte - das ist für große Objekte wie Planeten, Sterne, Galaxien etc. auch eine sehr gute Näherung, für Objekte wie schwarze Löcher oder das frühe Universum aber wird die Theorie zu ungenau.

An einer Quantentheorie der Gravitation wird schon seit einiger Zeit gearbeitet, es sollte eine Quantenfeldtheorie werden, wo die gravitative Wechselwirkung durch ein Austauschteilchen, das Graviton, übertragen wird. Leider konnte man aber bisher keine konsistente Quantenfeldtheorie der Gravitation entwickeln.

Hallo Ali6767,

Gibt es Gravitations-Teilchen...

Wahrscheinlich - wobei man das Wort „Teilchen“ keinesfalls im Sinne von „Klümpchen“ verstehen darf. Allerdings ist anzunehmen, dass Gravitationsfelder quantisiert sind, wie das bei elektromagnetischen Feldern ja auch der Fall ist. So müssen denn auch Gravitationswellen, die neulich erstmals nachgewiesen wurden, ähnlich wie Lichtwellen auch aus Quanten bestehen, die als elementare Anregung eines Gravitationsfeldes aufzufassen sind wie der schwächst- und tiefstmögliche Ton auf einer Saite.

...oder ist Gravitation nur eine Krümmung des Raumes?

Der Raumzeit, zu der Raum und Zeit zusammenzufassen sind. Die „Geschichte“ eines Punktes (z.B. des Schwerpunktes eines Körpers) stellt sich darin als zeitartiger Weg dar, eine sog. Weltlinie.

Das Wort „zeitartig“ bedeutet, dass sie zwischen zwei beliebigen eng benachbarten Punkten (t;x;y;z) und (t+dt;x+dx;y+dy;z+dz) das Abstandsquadrat

(1)  dτ² = dt² – (dx²+dy²+dz²)/c² > 0

ist, d.h., der zeitliche Abstand ist größer als der räumliche. Wenn ein Körper sich kräftefrei bewegt, entspricht das in der „flachen“ Raumzeit Geraden (Inertialsystem).

Krümmung hat nun nichts mit dem berühmt-berüchtigten eingedellten Tuch zu tun, sondern allein mit der inneren Geometrie einer Fläche bzw. eben der Raumzeit.

In einer gekrümmten Fläche bzw. in der gekrümmten Raumzeit gibt nicht eine gerade, sondern nur die geradestmögliche ode geodätische Linie wie den Großkreis auf einer Kugeloberfläche.

Krümmung erkennt man daran, dass sich der Abstand anfänglich paralleler Geodätischer entlang der Linien ändert. Außerdem weicht z.B. das Verhältnis U(mfang)/R(adius) von U=2πR ab.

In der Raumzeit sind Geodätische natürlich Weltlinien von Körpern, die sich bis auf Gravitationsfelder kräftefrei bewegen, und als Krümmung lässt sich beschreiben, dass die Felder nicht homogen sind.

Im freien Fall oder Orbit spürt man nämlich auch in einem weitgehend homogenen Gravitationsfeld keine Kräfte. Das ist Teil des des Äquivalenzprinzips (umgekehrt kann ein Beobachter im Labor gleichmäßige Beschleunigung rein physikalisch nicht von einem homogenen Gravitationsfeld unterscheiden).

Gravitonen sind rein theoretisch,während die Relativitätstheorie schon die Krümmung postuliert hat und dadurch auch Dinge wie zB Lichtbeugung vorrausgesagt hat. Das Problem in der Physik ist heutzutage genau das. Man kann sich einfach nicht entscheiden ob die Quantenmechanik mit den Gravitonen besser ist oder die Krümmung in der Relativitätstheorie. Ohne das Problem "Gravitation"könnten die beiden Theorien zusammengesetzt werden und zu der Welttheorie ernannt werden.