Die Vermessung des Körpers
sein GPS benutzen, um seine genaue Position und Beschleunigung herauszufinden. Man könnte auch Versuche in verschiedenen Bereichen der Rakete machen. Wenn die verspürte Kraft tatsächlich Gravitation ist, müsste sie in dem Bereich, der weiter von der Erde entfernt ist, anders sein als in dem Teil, welcher der Erde näher ist. Das ist aber nicht, was Einstein meinte. Seine Idee lautete vielmehr: Wenn man an einem bestimmten Punkt eine Messung durchführt und dabei keine Technologie benutzt, die außerhalb des Raumschiffes blicken kann, gibt es keine Möglichkeit, herauszufinden, ob die Kraft durch Beschleunigung oder Gravitation verursacht wird.
Da die beiden gleichwertig sind, kann man der Gravitation durch Beschleunigung entgegenwirken – und sie sogar ganz aufheben. Das geschieht beim freien Fall. Möglicherweise haben Sie schon einmal Aufnahmen von Flugzeugen gesehen, die zunächst in große Höhe aufsteigen und dann in einen Sturzflug mit exakt der richtigen Geschwindigkeit treten, um die Erdanziehungskraft aufzuheben. Die Passagiere schweben dann etwa 20 Sekunden lang in der Kabine herum, bis das Flugzeug wieder nach oben ziehen muss.
Fallen und verfehlen
Dasselbe, wenn auch weniger offensichtlich, würde passieren, wenn Sie die Internationale Raumstation ISS besuchten und die Wirkung auf Ihren Körper beobachteten. Astronauten erfahren praktisch keine Schwerkraft, doch liegt dies nicht daran, dass sie so weit von der Erde entfernt sind. Auf Höhe der ISS-Umlaufbahn beträgt die Schwerkraft noch immer etwa 90 Prozent des Wertes bei uns auf dem Boden. Doch aufgrund ihrer Umlaufbewegung fallen die ISS und ihre Insassen konstant mit der richtigen Geschwindigkeit, um die Gravitation aufzuheben. Der einzige Grund, warum sie nicht in der Atmosphäre verbrennen oder am Boden zerschellen, ist, dass sie die Erde ständig verfehlen.
In ihrer Umlaufbahn fällt die Raumstation und fliegt gleichzeitig seitwärts. Die beiden Bewegungen heben sich auf, sodass die ISS auf derselben Höhe, jedoch immer noch im freien Fall bleibt. Als Einsteinerst einmal begonnen hatte, über diese Äquivalenz nachzudenken, kam ihm ein weiterer wunderbarer Gedanke: Wenn man einen Lichtstrahl seitlich in ein beschleunigendes Raumschiff schießt, wird wird er gekrümmt, wenn er das Schiff durchquert: Wenn sich Gravitation und Beschleunigung nicht auseinanderhalten lassen, müssten sie das Licht krümmen können.
(17) Licht durchkreuzt ein Raumschiff
Ein weniger begabter Denker als Einstein hätte daraus vielleicht geschlossen, dass Licht ebenso von der Gravitation angezogen wird wie andere Dinge auch. Einstein indes verfiel auf einen kühnen Gedanken: Was, wenn ein riesiges Objekt wie die Erde die Dinge nicht anzöge und es sowohl Raum als auch Zeit (Raumzeit, auchRaum-Zeit-Kontinuum) krümmte? Das Ergebnis wäre eine Biegung des Lichtstrahls.
Um die allgemeine Relativitätstheorie zu verdeutlichen, wird oft das Bild einer Bowlingkugel auf einer Gummimatte bemüht. Die Matte steht für Raum und Zeit. Die Kugel verursacht einen Eindruck in der Matte. Wenn man sich einen Lichtstrahl als gerade Linie vorstellt, die durch die Matte verläuft, wenn die Kugel an ihren Ort gesetzt wird, dann wird diese Linie leicht gekrümmt – das Licht macht also eine Kurve. Die Masse hat Raum und Zeit gekrümmt und die Richtung des Lichts verändert. Was das Licht betrifft, so verläuft es immer noch in einer geraden Linie; vielmehr wird die Raumzeit gekrümmt, durch die es verläuft.
Keine Wirkung auf Entfernung
Das Gute an diesem Ansatz der allgemeinen Relativität ist, dass man nun nicht mehr umständlich eine Wirkung aus der Ferne konstruieren muss. Alles, was eine Masse besitzt, krümmt das Raum-Zeit-Kontinuum um sich herum, und diese Verzerrung breitet sich durch die Struktur der Raumzeit aus. Selbst Ihr Körper erzeugt seine eigene, wenngleich sehr kleine Verzerrung in Raum und Zeit. Wenn etwas also in einen Teil des Raum-Zeit-Kontinuums eintritt, der gekrümmt wurde, wirkt darauf die Zugkraft der Gravitation.
Das Gummimattenmodell ist ganz okay, aber es kann leicht in die Irre führen. Erstens ist die Darstellung der Raumzeit zweidimensional, obwohl sie in Wirklichkeit drei räumliche und eine zeitliche Dimension hat. Außerdem lässt sich anhand der Gummimatte weniger gut erklären, warum sich ein Objekt zu bewegen beginnt (Newtons Apfel, zum Beispiel), wenn die Gravitationskraft von etwas anderem darauf einwirkt. Eine gängige Erklärung lautet,
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