Raumdimension

Die Raumdimension bezeichnet die Anzahl der unabhängigen Koordinaten, mit deren Hilfe ein Ort im Raum eindeutig bestimmt werden kann. In der klassischen Physik entspricht dies der Anzahl der Richtungen, in denen sich ein System frei bewegen kann. In der alltäglichen Welt ist die Raumdimension gleich drei.

Nach der Relativitätstheorie ist der Begriff Raum mit der Zeit untrennbar verbunden. In der Vierdimensionalen Raumzeit bestehen drei räumliche Dimensionen und eine zeitliche Dimension; die Zeit dient nicht als räumliche Dimension, wird aber bei Transformationsbeziehungen mitberücksichtigt. Mathematisch betrachtet lässt sich der Raum als n-dimensionaler Vektorraum modellieren.

Mathematisch kann die Dimension eines Raums oder einer Mannigfaltigkeit als die minimale Anzahl von Koordinaten beschrieben werden, die erforderlich sind, um jeden Punkt eindeutig zu bestimmen. Zusätzlich gibt es alternative Konzepte wie die topologische Dimension oder die fraktale Dimension, die nicht zwingend ganzzahlig sind.

In vielen physikalischen Theorien spielen weitere Raumdimensionen eine Rolle. Die Stringtheorie erfordert mehr als drei räumliche Dimensionen; je nach Formalismus können es insgesamt zehn oder elf Dimensionen sein, wobei zusätzliche räumliche Dimensionen oft auf kleinen Skalen kompaktifiziert werden und damit für den Alltag nicht sichtbar sind. Solche Modelle versuchen, fundamentale Wechselwirkungen in einem einheitlichen Rahmen zu beschreiben.

Die Beobachtungspraxis beschränkt sich derzeit auf drei räumliche Dimensionen in der Alltagswelt; Experimente untersuchen jedoch Hinweise auf extra Dimensionen, etwa durch Abweichungen bei gravitativen oder energetischen Messungen auf kleinen Skalen. Die Frage nach der Raumdimension bleibt damit ein zentrales Thema in Physik und Mathematik.