Welt der Naturwissenschaften
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27. Juli 2024

Albert Einstein veröffentlichte 1905 seine "Spezielle Relativitätstheorie", zehn Jahre später folgte die "Allgemeine Relativitätstheorie", die einen mathematisch-theoretischen Überbau zur speziellen bildete. Einstein ging dabei von der Überlegung aus, dass ein abgeschlossenes System, wie etwa ein fensterloses Raumschiff, die Insassen beim freien Fall die Schwerkraft nicht fühlen lässt. Die Raumstation ISS befindet sich im Einfluss der Schwerkraft der Erde, aber da sich dieses Raumschiff in einem permanenten freien Fall um die Erde herum bewegt, herrscht an Bord Schwerelosigkeit. Einstein begnügte sich nicht mit dieser simplen Erkenntnis. Er dachte auch darüber nach, was das Licht mit und ohne Schwerkraft macht. Dieses Nachdenken führte ihn zu einer Gleichung mit klangvollen Variablen wie "Krümmungstensor" und "Krümmungsskalar".

Schwarzes Loch

Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie (ART) beschreibt, wie Materie, Raum und Zeit aufeinander wirken. Die Schwerkraft wird dabei als geometrische Eigenschaft einer geheimnisvollen Raumzeit gedeutet. Einstein präsentierte seine Theorie am 25. November 1915. Gleich danach machten sich Mathematiker über die Gleichungen her. Einer von ihnen, der Deutsche Karl Schwarzschild, entdeckte etwas, das sogar Einstein suspekt war. Demnach könnten bestimmte Himmelskörper nur aufgrund ihrer Schwerkraft sogar Licht gefangen halten. Diese mathematische "Singularität" wurde später "Schwarzes Loch" genannt.

Das Fundament

Der britische Physiker und Astronom Arthur Eddington wollte Einsteins Theorie experimentell überprüfen. Am 8. März 1919 starteten in England zwei Forschungsreisen, eine führte auf die Insel Principe vor Afrika. Eddingtons Idee war einfach. Während der zu erwartenden Sonnenfinsternis stand die Sonne genau vor dem Sternhaufen der Hyaden. Diese wurden ein halbes Jahr zuvor in einer Nacht fotografiert. Sollte Einstein Recht haben, dann musste das Licht der Sterne, das während der Finsternis dicht an der Sonne vorbeiläuft, um 1,75 Bogensekunden durch deren Schwerefeld abgelenkt werden. In England wertete Eddington die Fotoplatten aus, dabei stellte sich heraus, dass die Abweichung einer Sternabbildung am Sonnenrand bei einem der verwendeten Teleskope 1,98 Bogensekunden, bei dem anderen 1,60 Bogensekunden betrug. Damit bekam Einsteins Theorie erstmals ein festes Fundament.

Inzwischen gelang es, Gravitationswellen zu messen und ein Bild eines Schwarzen Lochs zu machen. Weiterer Beweise für Einsteins Megatheorie bedarf es nicht mehr. Die Sonnenfinsternis, die Einstein über Nacht weltberühmt machte, fand vor 100 Jahren, am 29. Mai 1919 statt.

Helden der Wissenschaft:
Max Planck
(1858-1947) entdeckte den Quantensprung, das Allerkleinste, was die Natur an Energie zu bieten hat. In der Folge versuchte er mehrfach, seine eigene bahnbrechende Theorie zu widerlegen, was ihm nicht gelang.