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3.6 Energiedichte des Vakuums und kosmologische Konstante

Einstein eliminierte einst den Raumäther, um die Relativitätstheorie widerspruchsfrei formulieren zu können. Seine radikale Forderung war, dass Lichtwellen zur Fortpflanzung kein Medium (Äther) benötigen, sondern sich (auch) im absolut leeren Raum ausbreiten können. Diese Sicht ist heute nicht mehr haltbar, weil uns die Quantenfeldtheorie lehrt, dass auch das absolute Vakuum noch Energie enthält [19], S. 319:
" Dies hängt damit zusammen, dass die sogenannten Nullpunktfluktuationen eines Quantenfeldes niemals unterbunden werden können... Ein solches Quantenfeld hat außerdem die interessante Eigenschaft, dass es Lorentz- invariant ist,
also sein Spektralcharakter sich von allen Inertialsystemen aus gleich ansieht .... Einsteins speziell- relativistisches
Äquivalenzprinzip scheint demnach  einem solchen Vakuum gegenüber erfüllt zu sein."
 Höchst befremdlich ist nun, dass zwischen der aus der Quantenfeldtheorie ableitbaren und der aufgrund von Beobachtungen
zulässigen Vakuumenergiedichte die riesige Diskrepanz von 120 Größenordnungen (= 10 120) klafft, die von manchen Wissenschaftlern als ein grundlegendes physikalisches Problem angesehen wird.
Die folgenden Zitate sollen dieses noch unterstreichen:
[20]: " Die Tatsache, dass wir unsere Umwelt bis zu den weit entfernten Galaxien überhaupt wahrnehmen können, setzt also der kosmologischen Konstante und damit der Vakuumenergie eine obere Grenze: nämlich 120 Größenordnungen kleiner als nach der sogenannten theoretischen Abschätzung. Diese Diskrepanz zwischen Quantenfeldtheorie des Vakuums und Kosmologie stellt eines der großen ungelösten Probleme der modernen Physik dar."
[20]: " Ein noch unbekanntes Naturgesetz mit einer unglaublichen Feinabstimmung muss dafür sorgen, dass sich die Energie des Vakuums um 120 Zehnerpotenzen gegenüber den bisherigen Berechnungen verringert - eine Präzision,
wie sie keine andere physikalische Theorie kennt."
[19]: " Es bleibt jedoch die drängende Frage nach dem Absolutwert dieser Energiedichte sowie derjenigen der anderen Quantenfelder und die Frage nach der Variabilität dieser Energiedichten bei zeitlich veränderlicher Metrik des Universums. Nach wie vor gibt es auf diese Fragen nicht einmal die Andeutung einer Antwort."
[21]: " Wenn wir die Möglichkeit verwerfen, dass der Wert der kosmologischen Konstante nur zufällig verschwindend klein sei, so müssen wir tiefgreifende Folgen für die Physik akzeptieren."
 
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