Schwerpunkt

Einsteins Schöpfung

Die Allgemeine Relativitätstheorie wird hundert Jahre alt.

  • Matthias Bartelmann
  • 06 / 2015 Seite: 27

Wohl keine Theorie der modernen Physik ist so sehr Schöpfung eines einzelnen Menschen wie die Allgemeine Relativitätstheorie (ART). Ihre Vorhersagen sind heutzutage auf vielfältigste Weise triumphal bestätigt. Das auf der ART fußende kosmologische Standard­modell deutet auf die Existenz Dunkler Materie und einer abstoßenden Dunklen Energie. Gleichzeitig nimmt Einsteins Theorie eine solitäre Stellung ein. Noch immer ist unklar, wie sie sich mit den Quantenfeldtheorien in Verbindung bringen lassen könnte.

Um die Wende zum 20. Jahrhundert gab es eigentlich keinen Grund für die Entwicklung einer neuen Gravitationstheorie. Die einzige damals bekannte Abweichung von der Newtonschen Gravitationstheorie, die Periheldrehung der Merkurbahn, konnte versuchsweise durch Störungen erklärt werden. Für den hypothetischen Planet, dem man diese Störungen zuschreiben wollte und der innerhalb der Merkurbahn um die Sonne hätte laufen sollen, gab es bereits einen Namen: Vulkan.

Es war nicht die Gravitationstheorie, die Einstein auf den Weg von der Speziellen Relativitätstheorie (SRT) zur ART brachte. Obwohl die SRT den absoluten, affinen Raum der Newtonschen Mechanik aufgab, auf dem die Galilei-Transformationen von einem Inertialsystem in ein anderes transformierten, behielt sie die Inertialsysteme bei. Später hat es Einstein als den größten konzeptionellen Schritt der ART bezeichnet, dass sie die Inertialsysteme aufgab und an ihre Stelle die frei fallenden Bezugssysteme setzte, was aufgrund des Äquivalenzprinzips möglich wurde. Die ART erhebt den empirischen Befund zum Prinzip, dass die träge und die schwere Masse beliebiger Körper gleich seien. Dies führt zu den vertrauten Betrachtungen eines im Gravitationsfeld frei fallenden oder außerhalb des Gravitationsfeldes gleichförmig beschleunigten Aufzugs: Fällt eine Aufzugskabine frei im Gravitationsfeld, lässt sich in ihr kein Gravitationsfeld mehr nachweisen. Beschleunigt man eine Aufzugskabine gleichförmig außerhalb eines Gravitationsfeldes, kann ein Experimentator in der Kabine nicht unterscheiden, ob er durch die Beschleunigung oder durch ein Gravitationsfeld an den Boden der Kabine gedrückt wird...

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