Welt der Naturwissenschaften
(Scientific Medley)

 Jahresübersicht 2015

Freiheit bedeutet Verantwortlichkeit; das ist der Grund, warum die meisten Menschen sich vor ihr fürchten.
(George Bernard Shaw)

23. April 2024

Die Grundlagen der allgemeinen Relativitätstheorie wurden von Albert Einstein vor hundert Jahren, am 25. November 1915, der Preußischen Akademie der Wissenschaften vorgestellt. Die spezielle Relativitätstheorie (E = mc²), die einen Sonderfall der allgemeinen Theorie darstellt, war bereits zehn Jahre zuvor veröffentlicht worden.

Wissenschaftliche Neuerungen gibt es ständig, aber Revolutionen sind selten. In der Geschichte der Menschheit gab es bisher fünf, alle entstanden in Europa. Es begann mit der kopernikanischen Wende, wonach sich nicht die Sonne um die Erde, sondern die Erde um die Sonne bewegt. Es folgte das Gravitationsgesetz von Isaac Newton, der behauptete, dass die Gesetze der Physik unendlich weit nach oben bis in den Himmel reichen. Das galt damals als Frevel. Im 19. Jahrhundert folgte Charles Darwin mit seiner Theorie, dass alle Lebewesen miteinander verwandt sind. Schließlich folgte die Quantenphysik, in die sich nur deswegen keine Fundamentalisten einmischen, weil außer den Physikern kaum jemand versteht, worum es hier geht. Am Ende kam Einstein mit seiner Relativitätstheorie, die zeigt, dass Raum und Zeit nicht absolut sind. Einstein meinte einmal, dass es ein Irrtum sei, wenn man annimmt, dass Raum und Zeit übrig bleiben, wenn man alle Materie aus dem Universum entfernte. Würde man alle Sterne, Planeten, Kometen und interstellaren Staub aus dem Kosmos entfernen, dann hörten auch Raum und Zeit zu existieren auf.

Einstein arbeitete mit komplizierten mathematischen Methoden. Er benutzte die von Carl Friedrich Gauß, Bernhard Riemann und anderen entwickelte Geometrie, die ihm Marcel Grossmann, ein befreundeter Mathematiker, beigebracht hatte. Einsteins Genie bestand darin, dass er intuitiv die Lichtgeschwindigkeit als universelle Naturkonstante annahm und seine Theorie des Universums darauf aufbaute.

Gleichungen haben Lösungen. x + 1 = 5 ergibt eindeutig x = 4. Die allgemeine Relativitätstheorie steckt aber voll von Differentialgleichungen, und die liefern nicht immer eindeutige Ergebnisse. Die erste exakte Lösung von Einsteins Feldgleichungen war die 1916 von Karl Schwarzschild gefundene Theorie, die zur Beschreibung von Schwarzen Löchern dient. In den Folgejahren nahmen immer mehr Mathematiker und Physiker Einsteins Gleichungen unter die Lupe. 1927 fand der Priester und Physiker Georges Lemaître eine elegante Lösung für ein sich ausdehnendes Universum. Edwin Hubble veröffentlichte schließlich 1929 seine Beobachtungen zur Rotverschiebung der Galaxien, womit das sich ausdehnende Universum bewiesen war. Die Relativitätstheorie hatte sich bewährt. Das war einer von Einsteins größten Triumphen.

Eddington

Helden der Wissenschaft:
Gustav Robert Kirchhoff
(1824-1887) schuf eine bahnbrechende Theorie der Ausbreitung des elektrischen Stroms und bescherte damit allen Elektrikern und Schülern die Kirchhoffschen Gesetze.