Unsere Welt zu verstehen:  Zugspannung Felder

Paul Davies (2006):

 
Man könnte annehmen, dass die Energie leeren Raumes Null ist, denn schließlich enthält er ja nichts. Das aber ist zu kurz gedacht, denn es kann im Raum ja unsichtbare Felder geben, die auch Energie darstellen.
 
Einige Felder — wie etwa das elektromagnetische — würden den Raum zum Schrumpfen bringen, andere würden Anitgravitation erzeugen und ihn anschwellen lassen.
 
Zu letzteren gehören die skalaren Felder, allen voran das durch Alan Guth postulierrte Inflatonfeld, aber auch das Higgsfeld.

Bisher nachgewisen ist nur das Higgsfeld. Dennoch glauben die Physiker an weitere Skalarfelder, da es gute theoretische Gründe gibt, sie als existent anzunehmen.

Grundsätzlich muss es zu jedem Skalarfeld ein Trägerteilchen geben (so wie zum Higgsfeld das Higgsboson).
 
 
Nun aber sei erklärt, warum das Inflaton Antigravitation zur Folge haben muss:

Nach Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie erzeugt jede Präsenz von Energie Gravitation.
 
Somit ist auch Druck Gravitationsquelle — wenn auch nur ein recht schwache. Es trägt beispielsweise der uns so ungeheur groß erscheinende Druck im Inneren der Erde immerhin knapp 1 Mikrogramm zum Gewicht jedes 100 kg schweren Menschens bei.
 
Vorsicht aber: Man darf die mechanische Kraft, die vom Druck ausgeht, groß ist und nach außen gerichtet, nicht verwechseln mit der Gravitationskraft, die jener Druck auslöst: Sie nämlich ist nach innen gerichtet und winzig klein.
 
Note: Normalerweise werden Druck und Energie in verschiedenen Einheiten gemessen. Um den Zusammenhang zwischen beiden zu erkennen, muss man den Druck durch das Quadrat der Lichtgeschwindigkeit dividieren, womit er sich dann als Massendichte darstellt.
 
Nur wenn Druck wirklich sehr groß wird (wie etwa im Inneren kollabierender Sterne), kann die durch ihn erzeugte Gravitation groß werden.
 
Der Druck skalarer Felder dagegen ist gut vergleichbar mit ihrer Energie.
 
Warum aber erzeugt jedes skalare Feld Antigravitation (d.h. negative Gravitation) statt Gravitation?
 
Das liegt am Druck, der bei einem skalaren Feld negativ ist. Negativer Druck ist nichts Exotisches: Er ist Zugspannung (wie sie z.B. auch in einem gedehnten Gummiband vorliegt).
 
In einem 3-dimensionalen Gummiblock, an dem in jeder Richtung gezogen wird, herrscht negativer Druck, d.h. eine Kraft, die seiner Gravitation entgegen wirkt.
 
Fazit also: Jedes skalare Feld erzeugt aufgrund seiner Energie Gravitation und aufgrund seines (negativen) Drucks Antigravitation.
 
Rechnung zeigt, dass jene Antigravitation die Gravitation um den Faktor 3 schlägt, so dass im Endeffekt jedes skalare Feld antigravitativ wirkt.