Hawkings Kosmos einfach erklaert

absoluten Zeit und eines absoluten Raums aufgibt. Damit war die Annahme unnötig, dass das „ruhende“ Bezugssystem etwas Besonderes sei. Und es genügte eine einzige Umrechnungsvorschrift für alle Koordinatentransformationen – sowohl für mechanische als auch für elektromagnetische Vorgänge.
    Zeit ist relativ: Uhren in einem Gravitationsfeld und bei schneller Bewegung gehen langsamer. Diese beiden von der Relativitätstheorie beschriebenen Effekte lassen sich mit hochpräzisen Atomuhren anhand der relativen Frequenzänderungen messen und spielen auch bei der Satellitennavigation (GPS) eine ganz entscheidende Rolle. Bei einer Höhe von 9550 Kilometern gleichen sich die Effekte von Schwerkraft und Geschwindigkeit gerade aus. Die Uhren auf der Internationalen Raumstation gehen gegenüber denen auf der Erde nach, die Uhren der GPS- und geostationären Satelliten dagegen vor.
    Außerdem offenbarte die Spezielle Relativitätstheorie zwei weitere fundamentale Zusammenhänge:
    â€º  Raum und Zeit sind keine absoluten und eigenständigen Kategorien, sondern zur Raumzeit verschmolzen. Es gibt keine absolute Zeit, sondern vielmehr bezugssystemabhängige Eigenzeiten. Und was für einen Beobachter gleichzeitig erscheint – etwa zwei unabhängige Ereignisse am Sternenhimmel –, ist für einen anderen Beobachter, der sich mit derselben Geschwindigkeit an einem anderen Ort befindet oder sich am selben Ort mit einer drastisch verschiedenen Geschwindigkeit bewegt, nicht unbedingt simultan. Räumliche und zeitliche Abstände sind nicht universell, sondern relativ: Der Raum kann sich gleichsam verkürzen (Längenkontraktion) und die Zeit sich dehnen (Zeitdilatation: schnell bewegte Uhren gehen langsamer).
    â€º  Energie E und Masse m sind zwei Seiten derselben Medaille und über das Quadrat der Lichtgeschwindigkeit c äquivalent: E = mc². Die erstaunliche Konsequenz: Masse ist einfach eine bestimmte Form von Energie. Daher hat ein Körper in Bewegung Energie und kann nie auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt werden, weil dies unendlich viel Energie benötigen und er unendlich schwer werden würde (siehe Grafik hier ).
    All das sind keine Illusionen, sondern messbare Effekte. Das zeigen beispielsweise Myonen, die schweren Geschwister der Elektronen. Sie entstehen unter anderem durch Reaktionen energiereicher Partikel der Kosmischen Strahlung – vorwiegend fast lichtschnelle Protonen – mit Atomkernen in der Erdatmosphäre. Diese Myonen lassen sich mit speziellen Detektoren auf der Erde nachweisen. Das überrascht, weil sie instabil sind und mit einer Halbwertszeit von nur 1,5 Millionstel Sekunden zerfallen. Da sie sich durch die Kernreaktionen in 30 Kilometer Höhe bilden, können sie – obwohl sie fast lichtschnell sind – in 1,5 Millionstel Sekunden bloß 450 Meter zurücklegen. Nach 30 Kilometern sollten demnach fast alle zerfallen sein. Doch für irdische Beobachter ist dies nicht so, denn durch die Zeitdilatation wird die Lebensdauer der Myonen stark verlängert. Oder komplementär ausgedrückt: Aufgrund ihrer hohen Geschwindigkeit ist der Weg für die Myonen stark verkürzt. Aus der Perspektive ihres Bezugssystems legen sie nicht 30 Kilometer bis zur Erdoberfläche zurück, sondern nur wenige 100 Meter. Mithilfe von Myonen haben Physiker die Zeitdilatation am Europäischen Zentrum für Teilchenphysik CERN bei Genf 1976 auch direkt gemessen. Sie erzeugten Myonen, die mit 99,94 Prozent der Lichtgeschwindigkeit durch einen Speicherring rasten. Ihre Halbwertszeit betrug 44,6 Millionstel Sekunden – also das 30-fache des Ruhewerts. Das Ergebnis stand im Einklang mit der Vorhersage der Speziellen Relativitätstheorie (Messunsicherheit: 0,2 Prozent). Könnte man Menschen zwecks eines solchen „lebensverlängernden Effekts“ beschleunigen, dann wären sie, wenn sie geboren wurden, als Stonehenge errichtet wurde, jetzt noch immer im Kindesalter.
    Auf krummen Touren: Albert Einstein hat entdeckt, dass Masse den Raum krümmt. Dadurch gerät Licht gleichsam auf die schiefe Bahn – es muss der Gravitationsgeometrie folgen und kann sich nicht mehr „geradlinig“ ausbreiten. Dieser Effekt wurde erstmals 1919 bei einer totalen Sonnenfinsternis gemessen. In der Grafik ist der Raum als zweidimensionales „Gummituch“ veranschaulicht, seine Krümmung durch die