Auf dem Holzweg durchs Universum: Warum sich die Physik verlaufen hat (German Edition)

Bedeutung. Durch eine entsprechende andere Wahl für die Sekunde oder das Meter kann man in der Tat die Lichtgeschwindigkeit immer gleich 1 setzen und die Einheit weglassen, und das Gleiche gilt für andere Naturkonstanten. Diese verbreitete Konvention ist aber zugleich richtig und dumm. Denn man kann eine geringere Lichtgeschwindigkeit in einem Gravitationsfeld nicht direkt bemerken, wenn sich dort die Frequenzen oder Wellenlängen aller Atome entsprechend verkleinern – man erhält immer den gleichen Wert in Meter pro Sekunde. Dies ist übrigens der Grund, warum die Lichtgeschwindigkeit nicht mehr gemessen wird, sondern als 299792458 m/s definiert ist: Diese Festlegung ist insofern verhängnisvoll, als sie in den Köpfen der Physiker eine Denkblockade erzeugt, die Einstein jedenfalls nicht im Sinn hatte.
DIE ZEMENTIERTE VERÄNDERUNG
    Dies veranschaulicht eine Analogie zwischen Lichtgeschwindigkeit und Temperatur, die auch Richard Feynman erwähnt. 59 Man stelle sich vor, alle Gegenstände dehnten sich durch Wärme genau gleich aus. Wenn sich dann in einem Thermometer das Glas ebenso wie die Flüssigkeit ausdehnt, kann man keine Temperaturveränderung mehr ablesen! Um eine analoge Situation handelt es sich bei der veränderlichen Lichtgeschwindigkeit, die man ebenfalls nicht direkt feststellen kann, wenn Meter und Sekunde sich im Gleichschritt dehnen. Es mag also korrekt sein, die Physik mit überall konstanter Lichtgeschwindigkeit zu beschreiben, aber vielleicht ist das auch nur so hilfreich, wie wenn man eine Wettervorhersage mit konstanter Temperatur formulierte.
    Es könnte hier der Verdacht aufkommen, dass man eine unterschiedliche Lichtgeschwindigkeit gar nicht beobachten kann, doch halt: Natürlich ist die Veränderlichkeit messbar, weil Lichtstrahlen durch verschiedene Geschwindigkeiten wie in einer Linse abgelenkt werden – eben diese Ablenkung beobachtet man auch in Gravitationsfeldern. Einsteins Formulierung von 1915 mit Hilfe einer gekrümmten Geometrie hat sich allerdings später gegenüber jener mit variabler Lichtgeschwindigkeit durchgesetzt. Vielleicht wird dadurch die richtige Perspektive aber auch verdeckt. Denn über die Lichtgeschwindigkeit sind die elementarsten Größen der Physik, Raum und Zeit, miteinander verbunden. Wir dürfen diese nicht einfach als gegeben hinnehmen, sondern müssen die dazugehörigen Maßstäbe untersuchen. Vor allem das ungelöste Rätsel, ob und wie die Definition der Zeit mit dem Zustand des Universums zusammenhängt, nötigt uns, eine variable Lichtgeschwindigkeit genauer zu durchdenken. Denn wenn sich in die fundamentalsten Begriffe falsche Konzepte eingeschlichen haben, würden darauf aufbauende Theorien kaum etwas taugen.
    ----
    Zu Beginn der Zeit waren die Naturgesetze wahrscheinlich ganz anders als heute. – Paul Dirac
----

MASSE, SCHWER ZU VERSTEHEN: HAT DAS URKILOGRAMM MIT DEM URKNALL ZU TUN?
    Er schlummert in einem sicheren Tresor – und doch kommt etwas weg: Auch zwei zusätzliche Glashauben können nicht verhindern, dass der Kilogramm-Prototyp im Bureau International des Poids et Mesures in Paris etwas an Substanz verliert – immerhin hundert Mikrogramm in den letzten fünfzig Jahren, als man ihn zum letzten Mal mit seinen Kopien verglich. Obwohl man hier keinen fundamental wichtigen Effekt vermuten wird, sind die Physiker doch besorgt und trachten danach, das flüchtige Urmaß durch einen genaueren Standard zu ersetzen. Bald wird man mit einem hochreinen Siliziumkristall, bei dem man praktisch einzelne Atome abzählen kann, neue Präzision erreichen. Trotz dieser experimentellen Fortschritte lautet eine elementare Frage der Physik aber nach wie vor: Was ist eigentlich Masse?
SCHWERE IN DER LEERE
    Ein Kugelstoßer könnte auch im schwerelosen Weltraum die Masse einer Kugel bestimmen. Denn die beschleunigende Kraft, die sein Arm aufwenden muss, ist nach Newtons Gesetz proportional dazu. Stößt er mit der gleichen Kraft zwei verschiedene Kugeln, so wird die mit der größeren Masse sich stärker widersetzen und nicht so stark beschleunigen lassen. Diese Widerspenstigkeit bezeichnet man daher als träge Masse. Newton kam es bei dieser Definition der Masse über sein Kraftgesetz sehr gelegen, ein ruhendes absolutes Bezugssystem zu postulieren, dem gegenüber die Beschleunigung wirkt. Wie wir im Kapitel über den Raum schon gesehen haben, ist dies jedoch gar nicht so einfach – was Ruhe ist, könnte durchaus erst durch die entferntesten Himmelskörper