Einstein, Quantenspuk und die Weltformel (German Edition)
gravitative Zeitdilatation ist keine Erfindung geistreicher Wissenschaftler, sondern eine Eigenheit der Natur. Die Zeit vergeht am Strand tatsächlich langsamer als auf dem Mount Everest.
20 Beschleunigung und Gravitation sind gemäss dem Äquivalenzprinzip physikalisch nicht unterscheidbar, daher bewirkt auch jede Beschleunigung eine Verlangsamung der Zeit.
Die Allgemeine Relativitätstheorie ist übrigens experimentell mehrfach bestätigt worden. Bereits die Sonnenfinsternis im Jahre 1919 förderte die Tragweite der Raumzeit-Krümmung eindrücklich zu Tage. Arthur Stanley Eddington stellte fest, dass sich die Position einiger Sterne scheinbar verschoben hatte. Himmelsgestirne, die sich eigentlich hinter der Sonne befinden sollten, offenbarten sich am Himmelsfirmament der heimischen Erde. Durch die RaumzeitKrümmung wird das Licht der Sterne um die Sonne gelenkt, so dass die eigentlich unsichtbaren Sterne auch von der Erde aus sichtbar werden. Dasselbe Phänomen bestätigt sich bei der Beobachtung entfernter Galaxien. Licht, das von dahinter liegenden Himmelskörpern stammt, nimmt seinen Weg links und rechts entlang der Raumzeitkrümmung der Galaxie. Es folgt dem kürzesten Weg, der gemäss der allgemeinen Relativitätstheorie entlang einer Geodäte und damit um die Galaxie herum führt. Daraus entsteht für den irdischen Beobachter die Täuschung zweier Lichtquellen, jeweils links und rechts der Galaxie. Beide Lichtquellen sind jedoch auf dasselbe Objekt zurückzuführen. Dieses Phänomen wird als Einsteinkreuz bezeichnet. Das Licht wird von der Krümmung abgelenkt und bestätigt damit die von Einstein postulierte Struktur von Raum und Zeit auf eindrucksvolle Art und Weise. Auf diese Weise ist es möglich, Himmelsgestirne zu beobachten, die von der Erde aus nach intuitiver Vorstellung gar nicht sichtbar sein dürften.
2.2.3 Die Schatten der Gravitation
Newton gelang es bereits im 17. Jahrhundert, die Gravitation in eine mathematische Formel zu packen und damit diese Grundkraft der Natur in ein berechenbares Gerüst zu stecken. Newton wusste allerdings nicht, was sich hinter der Gravitation verbirgt oder wie die Gravitation im Innern funktioniert. Albert Einstein konnte das Wesen der Gravitation mit seiner allgemeinen Relativitätstheorie bereits wesentlich besser erklären und auf eine universelle Ursache zurückführen. Demzufolge sind Krümmungen und Verzerrungen in der vierdimensionalen Raumzeit verantwortlich für die Kraft, die wir als Gravitation wahrnehmen.
Brian Green, Lisa Randall und zahlreiche weitere Physiker zerbrechen sich den Kopf über den nächsten Schritt. Das Rätsel der Gravitation ist nämlich noch lange nicht entschlüsselt. Denn die Gravitationskraft ist eigentlich viel zu schwach, um in die Theorien der Physik zu passen. Die Physik kennt vier fundamentale Grundkräfte: Die elektromagnetische Kraft, die schwache und starke Wechselwirkung sowie die Gravitation. Kühne Versuche, eine fünfte, bisweilen unbekannte Kraft nachzuweisen, sind bisher gescheitert 21 . Die theoretische Physik des 21. Jahrhunderts versucht die allgemeine Relativitätstheorie mit der Quantenphysik zu verbinden. Die Quantenphysik beschreibt das Verhalten der mikroskopischen Welt, also der drei nicht-gravitativen Grundkräfte. Dabei wurden ziemlich seltsame und spukhaft anmutende Phänomene wie der Tunneleffekt oder die unendlich schnelle Fernwirkung entdeckt. Insbesondere letztere bewegte Einstein dazu, sich von der Quantenphysik zu distanzieren. Zu spukhaft war ihm, was da im Kleinen so vor sich ging - obwohl auch diese Phänomene experimentell ebenso bestätigt sind wie die Vorhersagen der Relativitätstheorie. Das grundsätzliche Problem besteht nun darin, dass sich die allgemeine Relativitätstheorie und die Quantenphysik in Grenzfällen überhaupt nicht vertragen. Der Versuch, kosmische Extremphänomene wie Schwarze Löcher oder gar den Urknall zu beschreiben, führt zu Überschneidungen beider Theorien, die in unverträglichen Unendlichkeiten enden, so genannten Singularitäten. Unendlichkeiten sind oft auf mangelndes Wissen über ein Phänomen zurückzuführen. So führte die Beschreibung elektromagnetischer Wellen im 19. Jahrhundert in einigen Fällen zu unendlich grossen Energien („Backofen“-Paradoxon), bis man die Quantisierung der elektromagnetischen Strahlung entdeckte. Daher vermutet man, dass die allgemeine Relativitätstheorie und die Quantenphysik in einer höheren, umfassenderen Theorie münden.
Weitere Kostenlose Bücher