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Einstein: Das Universum ist voller Dellen

Vor 100 Jahren präsentierte Albert Einstein seine Relativitätstheorie. Bis heute ist das Bild, das sie von unserer Welt zeichnet, ungeheuerlich.



Der Sternenhaufen V838 fotografiert vom Hubble-Teleskop
Picture by NASA

Im Jahr 1905 hebt ein Schweizer Fachlehrer für Mathe und Physik, der am Patentamt arbeitet und als Kind in der Schule schlechte Noten hatte, die Welt aus den Angeln. In mehreren Arbeiten, die er in diesem Jahr veröffentlicht, behauptet er (vereinfacht): Licht existiert nicht nur in Wellenform, sondern auch in Form von Teilchen (so genannten Photonen). Die Zeit vergeht in einer bewegten Uhr langsamer als in einer nicht bewegten. Die Masse eines Gegenstands nimmt mit der Geschwindigkeit, mit der er sich bewegt, zu. Gleichzeitig schrumpft der Gegenstand bei zunehmender Geschwindigkeit. Masse kann in Energie umgewandelt werden und umgekehrt.

Fotograf mit Kamel
Picture by T. Micke

Albert Einstein war damals erst 26 Jahre alt, ebnete aber mit seinen "verrückten Theorien", die teilweise erst Jahrzehnte später mit Experimenten bewiesen wurden, den Weg für unzählige auch im Alltag sehr praktische Erfindungen und Entwicklungen. Der Elektronenstrahl in unseren Fernsehern würde ohne Einsteins Formeln von 1905 unscharfe Bilder liefern, genauso wenig würde Satelliten-Navigation funktionieren, Digitalkameras und CD-Spieler. Aber auch Atombombe, Kernreaktor und Teile der Quantenphysik gehen auf die Beobachtungen des Schweizer Beamten zurück, der später vor den Nazis in die USA flüchtete.

Seine berühmte Relativitätstheorie, für die er übrigens nie den Nobelpreis bekam, steckte in einer Arbeit mit dem trockenen Titel "Zur Elektrodynamik bewegter Körper". Einstein tüftelte an dem Projekt zweier Kollegen weiter, die 1887 in einem Experiment festgestellt hatten, dass Licht, egal, ob von einem bewegten Körper ausgesendet oder von einem ruhenden immer dieselbe Geschwindigkeit behält, nämlich 299.792,458 Kilometer pro Sekunde (im Vakuum). Dass also die Geschwindigkeit eines fahrenden Autos nicht zur Geschwindigkeit des Lichts seiner Scheinwerfer hinzu addiert werden darf. Weil Licht im Gegensatz zu einem aus dem fahrenden Auto geworfenen Tennisball durch die Bewegung des Fahrzeugs nicht schneller wird. Das schien unlogisch. Da daran aber trotz unzähliger Versuche nicht zu rütteln war, hatte das schwerwiegende Folgen für die Vorstellung von Raum und Zeit, die seit Isaac Newton als unverrückbare, überall gleich große Einheiten gesehen wurden.

Das NASA-Weltraumteleskop Chandra fotografiert Röntgenstrahlung
Picture by CXC

Einstein brach dieses Tabu und wäre dafür wahrscheinlich im Mittelalter auf dem Scheiterhaufen gelandet. Er behauptete sinngemäß, dass die Zeit in einem schnell fliegenden Raumschiff langsamer vergeht als auf der Erde. Ein von der Erde gestarteter Pilot würde bei einer Reise mit annähernd Lichtgeschwindigkeit bei seiner Rückkehr nach 40 Jahren um viele Jahre jünger sein als die normal gealterten Erdlinge. Das ist die Basis unzähliger Science-Fiction-Romane und reine Theorie, weil kein Raumschiff auch nur annähernd so schnell ist, aber es scheint korrekt zu sein. Denn auch heutige Navigationssatelliten, die mit 14.000 km/h um die Erde kreisen, müssen nach Einsteins 100 Jahre alten Berechnungen permanent nachjustiert werden, sonst bekommen Flugzeuge, Schiffe und Autos keine genauen Daten.

Elf Jahre später legte Einstein auf seine "Spezielle Relativitätstheorie" mit der "Allgemeinen Relativitätstheorie" noch eins drauf, indem er die Wirkung der Schwerkraft mit in die Formel einbaute. Auch diese schwierige wissenschaftliche Kurve kratzte er. Um seine Ergebnisse halbwegs zu verstehen, muss man sich Raum und Zeit als Ebene vorstellen, die sich unter Einwirkung von Schwerkraft etwa eines Planeten oder einer Galaxie krümmt. Alles was sich in der Nähe einer solchen Schwerkraft-Delle befindet, muss diese Krümmung mitmachen. Auch das Licht. So sagte Einstein lange, bevor man es messen konnte, korrekt voraus, dass Sternenlicht, das nah an der Sonne vorbei zu uns zur Erde muss, wegen der Sonnenschwerkraft eine Kurve fliegt, den Stern also aus unserer Sicht an einer falschen Stelle erscheinen lässt. Schwarze Löcher erzeugen demnach mit ihrer Schwerkraft eine derart starke Krümmung, dass sich die erzeugte Delle abkapselt und selbst Licht darin gefangen bleibt.

"Mein Labor ist das Papier, auf dem ich schreibe", sagte Einstein einmal. Das und die Tatsache, dass er sich von nichts und niemandem beirren ließ, gilt als seine größte Leistung.


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© Eine Reportage von T. Micke (01-01-05) – Kontakt