Hyperspace: eine Reise durch den Hyperraum und die zehnte Dimension ; [Einsteins Rache]
meines Lebens«
Damit gab sich Einstein jedoch keineswegs zufrieden. Dabei hätte ihm schon die spezielle Relativitätstheorie einen Platz im Olymp der Physik gesichert. Aber er fand, daß noch etwas fehlte.
Einsteins entscheidende Einsicht war es, die Naturgesetze mit Hilfe der vierten Dimension zu vereinigen. Dazu führte er zwei neue Konzepte ein: Raumzeit und Materie-Energie. Obwohl er der Natur einige ihrer bestgehüteten Geheimnisse entlockt hatte, klafften noch ein paar Lücken in seiner Theorie. Was für eine Beziehung bestand zwischen den beiden neuen Konzepten? Oder genauer: Was war mit den Beschleunigungen, die in der speziellen Relativität nicht berücksichtigt werden? Und was hatte es mit der Gravitation auf sich?
Sein Freund Max Planck, der Begründer der Quantentheorie, riet dem jungen Schützling von seinen Plänen ab: Das Gravitationsproblem sei zu schwierig. Planck hielt sein Vorhaben für zu ehrgeizig: »Als alter Freund muß ich Ihnen davon abraten, weil Sie einerseits nicht durchkommen werden; und wenn Sie durchkommen, wird Ihnen niemand glauben.« Doch Einstein stürzte sich kopfüber in die Geheimnisse der Gravitation. Ausschlaggebend für seine weitreichende Entdeckung war abermals die Fähigkeit, kindliche Fragen zu stellen.
Wenn Kinder mit dem Fahrstuhl fahren, fragen sie manchmal ängstlich: »Was passiert, wenn die Seile reißen?« Die Antwort lautet, der Benutzer wird schwerelos und schwebt im Fahrstuhl, als befände er sich im All, weil er und der Fahrstuhl mit gleicher Geschwindigkeit fallen. Zwar beschleunigen er und der Fahrstuhl im Schwerefeld der Erde, aber für beide bleibt die Beschleunigung gleich, so daß er im Fahrstuhl schwerelos zu sein scheint (zumindest bis er den Boden des Schachtes erreicht).
Wie Einstein 1907 erkannte, könnte ein Mensch, der im Fahrstuhl schwebt, auf die Idee kommen, jemand habe auf geheimnisvolle Weise die Schwerkraft abgestellt. Wie er selbst berichtet: »Ich saß auf meinem Sessel im Berner Patentamt, als mir plötzlich folgender Gedanke kam: ›wenn sich eine Person im freien Fall befindet, dann spürt sie ihr eigenes Gewicht nicht.‹ Ich war verblüfft. Dieser einfache Gedanke machte auf mich einen tiefen Eindruck. Er trieb mich in Richtung einer Theorie der Gravitation.«7 Einstein nannte dies später »den glücklichsten Gedanken meines Lebens«.
Ihm war auch klar, daß der Insasse einer beschleunigenden Rakete in Umkehrung der Situation eine Kraft empfände, die ihn in den Sitz preßte, als wirke die Gravitation auf ihn ein. (Tatsächlich wird die Beschleunigungskraft, der unsere Astronauten unterworfen sind, üblicherweise in g gemessen – das heißt, in Vielfachen der irdischen Gravitationskraft.) So gelangte Einstein zu dem Schluß, der Insasse einer beschleunigenden Rakete könne glauben, diese Kräfte würden durch die Gravitation verursacht.
Von diesen Kinderfragen ausgehend, gelangte Einstein zu fundamentalen Erkenntnissen über das Wesen der Gravitation: Die Naturgesetze in einem beschleunigenden Bezugssystem entsprechen den Gesetzen in einem Gravitationsfeld. Diese einfache Feststellung, Äquivalenzprinzip genannt, wäre für einen Durchschnittsphysiker vielleicht ohne große Bedeutung gewesen, doch in den Händen von Einstein wurde sie zur Grundlage einer Theorie des Kosmos.
(Das Äquivalenzprinzip gibt auch einfache Antworten auf komplizierte physikalische Fragen. Wenn wir beispielsweise einen Heliumballon halten, während wir in einem Auto fahren und das Auto plötzlich einen Schlenker nach rechts macht, wird auch unser Körper nach rechts rucken. Wie aber wird sich der Ballon bewegen? Die Alltagslogik sagt uns, daß sich der Ballon wie unser Körper nach rechts bewegt. Doch die richtige Antwort auf diese komplizierte Frage hat sogar erfahrene Physiker verblüfft. Die Antwort liefert nämlich das Äquivalenzprinzip. Stellen wir uns vor, von rechts wirkt ein Gravitationsfeld auf das Auto ein. Die Gravitation zieht uns nach rechts, während der Heliumballon, der leichter als Luft ist und immer »nach oben«, das heißt entgegengesetzt zur Gravitationsrichtung, steigt, nach links schweben muß, in Richtung des Schlenkers und im Widerspruch zur Alltagslogik.)
Mit Hilfe des Äquivalenzprinzips löste Einstein auch die alte Frage, ob ein Lichtstrahl der Schwerkraft unterworfen ist. Normalerweise ist das alles andere als ein triviales Problem. Durch das Äquivalenzprinzip ergibt sich jedoch
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