Die Gelehrten der Scheibenwelt
einer Geschwindigkeit von 1 080 000 080 km/h auf. Es trifft mit 1 080 000 000 km/h auf, exakt derselben Geschwindigkeit, als ob der Wagen stünde.
Es gibt praktische Schwierigkeiten, dieses Experiment durchzuführen, aber Experimente weniger anschaulicher und gefährlicher Natur haben gezeigt, wie das Ergebnis aussähe.
Einstein veröffentlichte die Spezielle Relativitätstheorie 1905 gleichzeitig mit dem ersten ernsten Beweis für die Quantenmechanik und einer bahnbrechenden Arbeit über Diffusion. Etliche andere Leute – darunter der niederländische Physiker Hendrik Lorentz und der französische Mathematiker Henri Poincaré – arbeiteten an derselben Idee, da der Elektromagnetismus nicht vollständig mit der Newtonschen Mechanik im Einklang stand. Die Schlußfolgerung lautete, daß das Universum weitaus sonderbarer ist, als der gesunde Menschenverstand uns sagt, obwohl sie wahrscheinlich nicht gerade dieses Wort verwendeten. Dinge schrumpfen , wenn sie sich der Lichtgeschwindigkeit nähern, die Zeit verlangsamt sich, die Masse wird unendlich … und nichts kann sich schneller als Licht bewegen. Ein anderer Schlüsselgedanke lautete, daß Raum und Zeit in gewissem Maße austauschbar sind. Die herkömmlichen drei Raumdimensionen plus eine gesonderte Dimension für die Zeit werden zu einer einheitlichen Raumzeit mit vier Dimensionen verschmolzen. Aus einem Punkt im Raum wird ein Ereignis in der Raumzeit.
Im gewöhnlichen Raum gibt es das Konzept der Entfernung. In der Speziellen Relativitätstheorie gibt es eine analoge Größe, die der Ereignisabstand genannt wird und die mit dem scheinbaren Verlauf der Zeit zusammenhängt. Je schneller sich ein Objekt bewegt, um so langsamer vergeht die Zeit für einen Beobachter, der sich in dem Objekt befindet. Dieser Effekt wird Zeitdilatation genannt.
Wenn man mit Lichtgeschwindigkeit reisen könnte, stünde die Zeit still.
Ein erstaunlicher Zug der Relativität ist das Zwillingsparadoxon, das 1911 von Paul Langevin dargelegt wurde. Abermals ist es eine klassische Veranschaulichung. Nehmen wir an, daß Rosenkranz und Güldenstern auf der Erde am selben Tage geboren werden. Rosenkranz bleibt sein Leben lang dort, während Güldenstern fast mit Lichtgeschwindigkeit fortfliegt, dann kehrtmacht und zurückkommt. Wegen der Zeitdilatation ist für Güldenstern (sagen wir) nur ein Jahr vergangen, während für Rosenkranz 40 Jahre verstrichen sind. Also ist Güldenstern jetzt 39 Jahre jünger als sein Zwillingsbruder. Experimente, in denen Atomuhren in Jumbo-Jets rund um die Erde geflogen wurden, haben dieses Szenarium bestätigt, doch Flugzeuge sind im Vergleich zur Lichtgeschwindigkeit so langsam, daß der beobachtete (und vorhergesagte) Unterschied nur den winzigsten Bruchteil einer Sekunde ausmacht.
So weit, so gut, doch die Schwerkraft hat darin keinen Platz. Einstein zermarterte sich jahrelang das Gehirn, ehe er einen Weg fand, die Gravitation einzubeziehen: Die Raumzeit soll gekrümmt sein. Das Ergebnis wird Allgemeine Relativitätstheorie genannt und ist eine Synthese der Newtonschen Gravitation und der Speziellen Relativitätstheorie. In Newtons Theorie ist die Gravitation eine Kraft, die Teilchen von den absolut geradlinigen Bahnen abbringt, auf denen sie sich sonst bewegen würden. In der Allgemeinen Relativitätstheorie ist die Gravitation keine Kraft: Sie ist eine Störung im Gefüge der Raumzeit. Das übliche Bild besagt, daß die Raumzeit ›gekrümmt‹ wird, obwohl dieser Begriff leicht mißzuverstehen ist. Insbesondere braucht sie nicht um etwas anderes herum gekrümmt zu sein. Die Krümmung wird physikalisch als Gravitationskraft interpretiert, und sie bewirkt, daß sich Lichtstrahlen krümmen. Ein Ergebnis sind ›Gravitationslinsen‹, die Krümmung des Lichts durch massereiche Objekte, die Einstein 1911 entdeckte und 1915 veröffentlichte. Der Effekt wurde erstmals während einer Sonnenfinsternis beobachtet. In neuerer Zeit hat man entdeckt, daß einige weit entfernte Quasare Mehrfachbilder im Teleskop ergeben, da ihr Licht von einer dazwischenliegenden Galaxis wie von einer Linse gebrochen wird.
Einsteins Gravitationstheorie verdrängte die Newtonsche, weil sie besser zu den Beobachtungen paßte – doch Newtons Theorie bleibt für viele Zwecke genau genug, und sie ist einfacher, daher ist sie keineswegs veraltet. Nun sieht es allmählich so aus, als ob Einstein seinerseits verdrängt werden könnte, möglicherweise durch eine Theorie, die er als
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