Wie war das noch - Schulwissen neu aufpoliert

Alles ist relativ. Das wissen wir spätestens seit Albert Einstein, aber ist das die Art von Relativität, die der geniale Physiker mit seiner berühmten Theorie erklärt hat? Sie ist nicht ganz so einfach, weniger amüsant, aber umso faszinierender.
     
    Einstein hat herausgefunden: Nichts ist schneller als die Lichtgeschwindigkeit; sie gilt überall, auf der Erde und im Weltraum, und sie ist für alle Betrachter immer konstant (rund 300 000 Kilometer pro Sekunde). Beispiel: Wenn ein Fußgänger auf einer Rolltreppe zügig nach oben geht, dann kommt
er schneller vorwärts, als wenn er steht. Wenn er aber auf der Rolltreppe eine Taschenlampe einschaltet, dann trifft deren Licht nicht schneller oder langsamer auf ihr Ziel, ob im Gehen oder im Stehen. Auch jemand, der die Rolltreppe und das Licht beobachtet, würde immer dieselbe Geschwindigkeit messen; selbst dann, wenn der Besitzer der Taschenlampe mit unvorstellbar hohem Tempo rasen würde.
     
    Die Zeit, so Einstein, ist dagegen kein absoluter Wert, sondern relativ: Für jemanden, der sich sehr schnell bewegt, vergeht die Zeit langsamer.
     

    Durch einen Versuch wurde das viele Jahre nach Einsteins Tod bewiesen: In den Siebzigerjahren schickten Wissenschaftler eine Atomuhr in einem Linienflugzeug um die Welt, während eine zweite Atomuhr am Boden blieb. Als sie die verschickte Uhr am Ende ihrer weiten Reise mit der anderen verglichen, stellte sich heraus: Die Uhr im Flugzeug ging ein paar milliardstel Sekunden nach, die Zeit hatte sich für sie also gedehnt – wie Einstein es vorhergesagt hatte.
     

    In diesem Versuch ging es um eine Reise von Stunden, und die Reisegeschwindigkeit betrug keine 1000 km/h. Was aber würde passieren, wenn ein 30-jähriger Mann, der einen Zwillingsbruder hat, nahezu mit Lichtgeschwindigkeit durchs Weltall rast und erst nach 20 Jahren zurückkehrt? Für ihn sind dann 20 Jahre vergangen, und er ist 50. Auf der Erde ist die Zeit aber
viel schneller verstrichen: Hier sind inzwischen 40 Jahre vorbei – und sein Zwillingsbruder ist schon 70!
    Wäre so eine Reise also das ideale Anti-Aging-Programm, ein Jungbrunnen gegen das Altern? Nein. Denn der 50-Jährige, der im All war, ist aus seiner Sicht nicht langsamer alt geworden, er hat keine zusätzlichen Jahre gewonnen. Der eine Bruder ist so alt wie ein 50-Jähriger, der andere so alt wie ein 70-Jähriger: Jeder trägt seine eigene physikalische Wirklichkeit mit sich und hat so viel erlebt, wie man mit 50 oder 70 erlebt hat. Faltenbildung und Haarausfall inklusive.
    Das sind zwar Gedankenspiele, aber die Zeitdehnung lässt sich beweisen. Wissenschaftler haben atomare Teilchen in einem kilometerlangen Teilchenbeschleuniger im Höchsttempo um die Kreisbahn gejagt, fast mit Lichtgeschwindigkeit. Ergebnis: Für die bewegten Teilchen verging die Zeit langsamer als für andere Teilchen, die nicht beschleunigt wurden. Die herumsausenden Teilchen zerfielen 30-mal langsamer.
     
    Einsteins Spezielle Relativitätstheorie erklärt, dass Raum und Zeit voneinander abhängig sind. Was das heißt, zeigt folgendes Beispiel:
    Ein ICE fährt mit Tempo 100 an einem Bahnübergang vorbei. Wie lang der Zug ist, welche Ausdehnung sein Raum hat, kann man messen. Würde er genau eine Stunde lang am Bahnübergang vorbeifahren, wäre er 100 Kilometer lang (seine Geschwindigkeit beträgt ja 100 km pro Stunde). In einer Sekunde würde er 27,77 Meter zurücklegen. Angenommen, er würde genau fünf Sekunden lang vorbeifahren, dann wären das 5 mal 27,77 Meter, er wäre also knapp 139 Meter lang. Hier
kommt die Relativitätstheorie ins Spiel: Aufgrund seiner Bewegung erscheint der Zug einem Betrachter etwas kürzer als er tatsächlich ist. Aber nicht als optische Täuschung: Auch ein Messgerät würde das so »sehen« – und einen Unterschied von knapp drei Milliardstel Millimeter ermitteln.
    Die berühmteste Formel der Welt: E = mc 2
     
    E steht für Energie, m für Masse, c für Lichtgeschwindigkeit. Aus der Gleichung geht hervor, dass ein Körper, der sich sehr schnell bewegt, schwerer wird und mehr Energie bekommt. Man kann also Materie (Masse) in Energie verwandeln. Und umgekehrt.
     
    Da die Lichtgeschwindigkeit (c) sehr hoch ist, erreicht sie im Quadrat erst recht einen riesigen Wert – aber nur rechnerisch, denn das Licht selbst kann nicht schneller werden. Im selben Maß, wie die Bewegungsenergie (E) zunimmt, nimmt auch die Masse (m) zu. Da eine bewegte Masse schwerer wird als eine ruhende, kann selbst