Meyers Großes Taschenlexikon in 25 Bänden
Gravitation
Gravitation[zu lat. gravis »schwer«] die (Massenanziehung), die Anziehung, die alle Massen aufeinander ausüben. Zwei Massenpunkte der Massen m1 und m2, die sich im Abstand r voneinander befinden, ziehen sich gemäß dem newtonschen G.-Gesetz mit einer G.-Kraft F an, die in Richtung ihrer Verbindungslinien wirkt und für deren Betrag gilt: [pic.]{{;.I038_F30b.BMP;T}} Der Proportionalitätsfaktor G, die G.-Konstante, ist eine Naturkonstante, G ≈ 6,672 · 10—11 Nm2 kg—2; sie lässt sich z. B. mit einer Drehwaage experimentell bestimmen. Das G.-Gesetz gilt auch für ausgedehnte kugelsymmetr. Körper, wenn für r der Abstand der Massenmittelpunkte verwendet wird; dies ist v. a. für die Himmelsmechanik von Bedeutung. Mithilfe des G.-Gesetzes konnten u. a. die keplerschen Gesetze der Planetenbewegung und der freie Fall erklärt werden. Auch die von der Erde (und von anderen Himmelskörpern) ausgeübte Schwerkraft ist ein Sonderfall der allg. Gravitation. Newton deutete die G. als Fernwirkung. Der im 19. Jh. entwickelte Begriff des Feldes erlaubte es jedoch, die G. auf das Vorhandensein von G.-Feldern zurückzuführen, die den Raum in der Umgebung eines Körpers erfüllen, in dem dieser auf andere Körper eine Anziehungskraft ausübt. Eine völlig neue Formulierung der G. entwickelte A. Einstein in seiner allg. Relativitätstheorie (1916). Danach ist die G. weniger eine Eigenschaft der Materie als des Raum-Zeit-Kontinuums: Dieses ist in seinen geometr. (metr.) Eigenschaften keineswegs gleichförmig, sondern erfährt durch die Anwesenheit von Materie innere Strukturänderungen (Raumkrümmung). Aus den Feldgleichungen des hieraus resultierenden G.-Feldes, eines Tensorfeldes, ergibt sich das newtonsche Gravitationsgesetz als Näherungsgesetz für den Grenzfall schwacher G.-Felder sowie im Vergleich zur Lichtgeschwindigkeit kleiner Geschwindigkeiten. - Dem G.-Feld werden analog den Photonen im elektromagnet. Feld Feldquanten als Vermittler der Kraftwirkung zugeordnet, die G.-Quanten oder Gravitonen, deren experimenteller Nachweis bisher noch nicht gelungen ist. Die Darstellung aller Wechselwirkungen einschl. der G. in einer einheitl. Theorie (Quanten-G., Super-G. ) ist ein grundlegendes Ziel der modernen Physik.
Literatur:
Sexl, R. U.u. Urbantke, H. K.: G. u. Kosmologie. Eine Einführung in die allgemeine Relativitätstheorie. Heidelberg u. a. 41995.
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