Welt der Naturwissenschaften
(Scientific Medley)

 Jahresübersicht 2017

Die Gedankenfreiheit ist die einzig wahre und die größte Freiheit, die der Mensch erreichen kann.
(Maxim Gorki)

21. November 2024

Die spezielle Relativitätstheorie Albert Einsteins, wonach Raum, Zeit, Masse und Energie relative Größen sind, ist nicht nur ein beeindruckendes Theoriengebäude. Die spezielle Relativitätstheorie findet Anwendung in technischen Bereichen, wie etwa in der Satellitennavigation. Auch die allgemeine Relativitätstheorie, die Raum und Zeit in Abhängigkeit der Schwerkraft beschreibt, hat sich mehrfach bewährt. Diese Theorie hatte aber seit hundert Jahren einen Schönheitsfehler. Die darin beschriebenen Gravitationswellen konnten experimentell nicht nachgewiesen werden. 

Gravitationswellen kann man durch Vergleiche erklären. Ein im Wasser liegender Stein erzeugt keine Wellen. Ein ins Wasser geworfener Stein erzeugt hingegen eine Welle. Etwas Ähnliches passiert in der Elektrizität. Eine ruhende elektrische Ladung, beispielsweise ein Elektron, besitzt nur ein elektrisches Feld. Bewegt sich diese Ladung, so entsteht zusätzlich ein magnetisches Feld. Bewegt sich diese Ladung hin und her, etwa in einer Antenne, dann spalten sich elektrische und magnetische Felder mit Lichtgeschwindigkeit ab, es entsteht eine elektromagnetische Welle in Form von Licht, Mikro- oder Radiowellen. Unsere gesamte technische Welt baut auf diesem Prinzip des Elektromagnetismus auf.

Einstein behauptete, dass alle Massen das unsichtbare Gewebe der Raumzeit verändern. Diese Hypothese konnte mit Hilfe von Atomuhren inzwischen bewiesen werden. Er nahm zusätzlich an, dass bewegte Massen diese Störung der Raumzeit in Form von Gravitationswellen abstrahlen. Der Haken an der Sache ist der schwierige Nachweis dieser Wellen. Einstein selbst bezweifelte, dass das jemals gelingen würde. Mit Hilfe eines außergewöhnlich genauen Gerätes, dem "Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory" (Ligo) konnten diese Gravitationswellen experimentell nachgewiesen werden. Das Gerät zu justieren war äußerst mühsam, weil sogar in der Nähe herabfallende Blätter als Störquelle in Betracht kamen.

Der Nachweis von Gravitationswellen wurde erstmals am 11. Februar 2016 verkündet. Die Entdeckung ändert nichts an unserem aktuellen Weltbild, bildet aber die krönende Vollendung der Relativitätstheorie. Der diesjährige Physiknobelpreis geht an drei US-Amerikaner, einer davon mit deutsch-jüdischen Wurzeln. Reiner Weiss (* 1932 in Berlin) ist emeritierter Professor am Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Boston, Barry Barish, geboren 1936 in Omaha, Nebraska, ist emeritierter Professor am California Institute of Technology (CALTECH) in Pasadena und Kip Thorne, geboren 1940 in Logan, Utah, ist ebenfalls am CALTECH in Pension gegangen.

Helden der Wissenschaft:
Roger Penrose
(* 1931) berechnete gemeinsam mit Stephen Hawking die Verteilung von Masse und Energie im Universum und bewies die Existenz von Schwarzen Löchern.