Der Anfang des 20. Jahrhunderts bringt eine Flut neuer Erkenntnisse mit sich: Die Entdeckung der Radioaktivität eröffnet eine ganz neue Sicht auf Elemente, Röntgenstrahlen machen das zuvor Unsichtbare sichtbar. Und der Patentangestellte Albert Einstein entthront mit seiner Speziellen Relativitätstheorie die Zeit als absolute Größe und definiert stattdessen die Lichtgeschwindigkeit als das Maß aller Dinge.
Newton und der Apfel
Eine Größe aber scheint zunächst allen Erschütterungen und Umstürzen zu widerstehen: die Gravitation. Sie gehört zu den Grundkräften der Materie und prägt nicht nur den Alltag auf der Erde, sie bestimmt auch das Verhalten nahezu aller Objekte im Kosmos. Wie sie wirkt, erkannte schon 1665 der englische Physiker Isaac Newton.
In seinem Gravitationsgesetz beschreibt er die Gravitation verblüffend einfach als die gegenseitige Anziehungskraft zweier Massen. Je größer die Masse, desto stärker wirkt dabei diese Kraft. Und je weiter entfernt zwei Körper sind, desto mehr schwächt sich die Anziehung ab. Diese Fernwirkung sorgt deshalb dafür, dass der berühmte Apfel nach unten zur Erde fällt und die Erde um die Sonne kreist – und nicht umgekehrt.
Wandernde Punkte
Doch Newtons Theorie der Gravitation hat einige Schönheitsfehler: Sie beschreibt nicht, was genau die Gravitation eigentlich ist und sie kann einige Planetenbewegungen wie die des Merkur nicht genau beschreiben. Denn nach Newtons Gesetz müsste der Planet auf einer immer gleichen elliptischen Bahn kreisen. Tatsächlich aber dreht sich die Umlaufbahn des Planeten im Laufe der Zeit, so dass die Punkte des größten und kleinsten Abstands zur Sonne wandern. Zeichnet man diese Periheldrehung auf, ergibt sich eher eine Art Rosette als eine saubere Ellipse.
Und noch ein Problem gibt es: Seit Einstein im Jahr 1905 seine Spezielle Relativitätstheorie veröffentlicht hat, ist klar, dass sich in unserem Universum nichts schneller ausbreiten kann als das Licht. Aber nach Newton müsste die Schwerkraft zwischen Himmelskörpern instantan wirken – egal wie weit beispielsweise ein Planet von der Sonne entfernt ist. Zwar nimmt die Stärke der Gravitation mit dem Quadrat der Entfernung ab, aber nach Newtons Gesetz breitet sie sich trotzdem unendlich schnell aus. Das aber ist nach dem neuen, Einstein’schen Weltbild der Physik unmöglich.
Albert Einstein ist dieser Widerspruch ein Dorn im Auge. Es muss doch einen Weg geben, wie sich die Gravitation, diese Urkraft des Universums, mit seiner Speziellen Relativitätstheorie vereinbaren lässt?
Nadja Podbregar
Stand: 20.11.2015
