100 Jahre Allgemeine Relativitätstheorie Einsteins später Triumph
Die Illustration verdeutlich, wie Sonne und Erde die Raumzeit einbeulen.
Einer der bedeutendsten Leistungen der Wissenschaftsgeschichte darf man ruhig zwei Geburtstage zugestehen: Vor 100 Jahren, am 11. Mai 1916, wurde Albert Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie durch die Veröffentlichung im Fachblatt „Annalen der Physik“ offiziell aus der Taufe gehoben. Der Öffentlichkeit war sie da bereits in ihren Grundzügen bekannt, weil Einstein sie einige Monate zuvor an der Preußischen Akademie der Wissenschaften in Berlin vorgestellt hatte. Mit der Allgemeinen Relativitätstheorie revolutionierte das Jahrhundertgenie das Weltbild der Physik – auch wenn das nicht sofort klar war.
Immer wieder haben sich Einsteins Vorhersagen in der Realität bestätigt. Im Jubiläumsjahr krönte der erste direkte Nachweis sogenannter Gravitationswellen die Allgemeine Relativitätstheorie. Die Wellen werden der Theorie zufolge von großen Massen erzeugt, wenn diese sich bewegen, und verzerren den Raum selbst. Das gerade aufgerüstete Ligo-Observatorium in den USA konnte nun erstmals die Gravitationswellen von zwei Schwarzen Löchern auffangen, die in rund 1,3 Milliarden Lichtjahren Entfernung von der Erde verschmolzen waren.
„Das ist mit Sicherheit der Beginn einer neuen Ära in der Astronomie“, urteilte der Direktor am Albert-Einstein-Institut der Max-Planck-Gesellschaft in Potsdam und Hannover, Bruce Allen, bei der Präsentation der Entdeckung im Februar. An Allens Institut, das an der internationalen Ligo-Kooperation beteiligt ist, war das Signal zuerst bemerkt worden. Die Beobachtung bestätigte nicht nur die Existenz von Gravitationswellen, sondern auch von verschmelzenden Schwarzen Löchern.
Einstein glaubte nicht an Schwarze Löcher
Die Allgemeine Relativitätstheorie hat sich damit selbst dort als erfolgreich erwiesen, wo ihr Entdecker es nicht für möglich hielt. „Einstein hat nicht geglaubt, dass man Gravitationswellen jemals nachweisen können wird, und er hat nicht an Schwarze Löcher geglaubt“, betont Allen. „Ich denke, er würde sich freuen, dass er in beiden Punkten falsch lag.“
Den Kern seiner Theorie hatte Einstein bereits am 25. November 1915 an der Preußischen Akademie der Wissenschaften in Berlin der Öffentlichkeit präsentiert. „Es war ein Jahrtausendereignis der Wissenschaft, das damals in Berlin stattgefunden hat“, urteilt Hermann Nicolai, ebenfalls Direktor am Albert-Einstein-Institut. „Aber es ist erst im Laufe der folgenden Jahrzehnte klar geworden, was das für eine Leistung war.“
Schon zehn Jahre zuvor hatte Einstein seine Spezielle Relativitätstheorie veröffentlicht. Sie besagt, dass sich Raum und Zeit nicht getrennt voneinander messen lassen. Einstein erkannte, dass Gleichzeitigkeit nur eine relative Eigenschaft ist, die von der Wahl des Beobachters abhängt: Zwei räumlich getrennte Ereignisse, die dem einen als gleichzeitig erscheinen, können für einen anderen nacheinander ablaufen.
Nur am selben Ort ist die Gleichzeitigkeit zweier Ereignisse eindeutig. Die Spezielle Relativitätstheorie führt über die Vereinigung von Raum und Zeit zu einer vierdimensionalen Raumzeit. Die Zeit verlor damit ihren Status als absolute Größe.
In seine Allgemeine Relativitätstheorie bezog Einstein die Schwerkraft (Gravitation) mit ein. Die Theorie besagt, dass die Raumzeit durch Masse verzerrt wird – ähnlich wie etwa eine Bowling-Kugel ein Trampolin einbeult. Dieser Effekt ist umso stärker, je größer die Masse ist. „Das war ein Paradigmenwechsel“, erläutert Nicolai. „Die Aussage ist, dass die Schwerkraft eine Folge der verkrümmten Geometrie von Raum und Zeit ist.“
