Die verborgene Wirklichkeit

ersten Blick alles andere als klar.

    In einem bin ich mir zum Beispiel ziemlich sicher: Würden wir Newton heute mit einer fünfminütigen Einführung über die Allgemeine Relativitätstheorie auf den neuesten Stand bringen und ihm in groben Zügen den gekrümmten Raum und das expandierende Universum erklären, würde er die nachfolgende Beschreibung über die Vorstellung von der Inflation ziemlich absurd finden. Newton würde steif und fest behaupten, die Gravitation sei ungeachtet aller raffinierten mathematischen Verfahren und neumodischen Einsteinschen Formulierungen nach wie vor eine Anziehungskraft. Die Gravitation, so würde er mit einem Faustschlag auf den Tisch behaupten, ziehe demnach alle Objekte zueinander hin, so dass sie jede kosmische Expansion verlangsamt. Eine Expansion, die zögernd beginnt und sich dann für kurze Zeit stark beschleunigt, möge zwar das Horizontproblem lösen, sei aber reines Wunschdenken. Newton würde erklären: Genau wie die Gravitationsanziehung dafür sorgt, dass die Geschwindigkeit eines geschlagenen Baseballs sich auf dem Weg nach oben verringert, so besagt sie auch, dass die kosmische Ausdehnung im Laufe der Zeit abgebremst werden muss. Und wenn die Expansionsrate schließlich bis auf Null zurückgegangen ist, muss die Expansion in ein kosmisches Sich-Zusammenziehen übergehen; diese Implosion kann sich dann im Laufe der Zeit beschleunigen, ganz ähnlich wie die Geschwindigkeit des Balls auf dem Weg zur Erde immer weiter ansteigt. Aber die Geschwindigkeit der nach außen gerichteten Expansion des Raums kann nicht weiter ansteigen.
    Damit begeht Newton einen Fehler, den man ihm jedoch nicht vorwerfen kann. Der Haken liegt in der stark verkürzten Zusammenfassung der Allgemeinen Relativitätstheorie, die wir ihm vermittelt haben. Ich möchte hier nicht falsch verstanden werden. Es ist durchaus nachvollziehbar, dass wir uns in nur fünf Minuten (von denen eine dazu dient, den Baseball zu erklären) auf die gekrümmte Raumzeit als Verkörperung der Gravitation konzentriert haben. Newton selbst hatte darauf aufmerksam gemacht, dass man keinen Mechanismus für eine Übertragung der Gravitation kennt, und hatte dies immer als große Lücke in seiner eigenen Theorie betrachtet. Natürlich wollten wir ihm Einsteins Lösung zeigen. Aber Einsteins Gravitationstheorie beschränkte sich bei Weitem nicht darauf, eine Lücke in der Newtonschen Physik zu schließen, und in unserem Zusammenhang verdient ein anderer Aspekt besondere Betonung.
    In Newtons Theorie ergibt sich die Stärke der Gravitationsanziehung ausschließlich aus der Masse eines Objekts. Je größer die Masse, desto größer ist auch die Anziehungskraft des Objekts. In Einsteins Theorie ergibt sich die Stärke der Gravitation aus Masse (und Energie) eines Objekts sowie aus seinem
Druck . Angenommen, wir wiegen einen verschlossenen Beutel voller Kartoffelchips. Dann wiegen wir ihn noch einmal, aber dieses Mal quetschen wir den Beutel so zusammen, dass die Luft darin unter hohem Druck steht. Nach Newton ist das Gewicht beide Male gleich, denn die Masse hat sich nicht verändert. Nach Einstein dagegen wiegt der zusammengequetschte Beutel ein wenig mehr, da die Masse zwar gleich geblieben ist, der Druck aber zugenommen hat. 4 Im Alltag bemerken wir das nicht, weil der Effekt für gewöhnliche Gegenstände ungeheuer gering ist. Aber die Allgemeine Relativitätstheorie und die Experimente, mit denen sie bestätigt wurde, besagen ganz eindeutig, dass der Druck zur Gravitation beiträgt.
    Diese Abweichung von Newtons Theorie ist von entscheidender Bedeutung. Luftdruck, ob in einem Beutel mit Kartoffelchips, einem aufgeblasenen Luftballon oder dem Zimmer, in dem Sie jetzt gerade lesen, ist immer positiv – das heißt, die Luft drückt nach außen. Nach der Allgemeinen Relativitätstheorie trägt positiver Druck ebenso wie positive Masse auch positiv zur Gravitation bei, was zu einem höheren Gewicht führt. Während aber Masse immer positiv ist, kann Druck in manchen Situationen negativ sein. Stellen wir uns beispielsweise ein gedehntes Gummiband vor. Seine gestreckten Moleküle drücken nicht nach außen, sondern sie ziehen nach innen und üben damit einen negativen Druck aus, wie die Physiker ihn nennen (ein anderer Ausdruck dafür ist Spannung ). Und genau wie die Allgemeine Relativitätstheorie zeigt, dass positiver Druck anziehende Gravitation entstehen lässt, so zeigt sie auch, dass negativer Druck das Gegenteil erzeugt: