Die Idee sprengt bis heute unsere begrenzte Fähigkeit abstrakte Vorgänge zu begreifen und ist Antrieb für Science-Fiction-Autoren: Albert Einstein und seine Allgemeine Relativitätstheorie stellt uns heute, wie vor 100 Jahren vor riesige geistige Herrausforderungen. Der Urknall, Dunkle Materie/Energie und Schwarze Löcher, Dunkle Energie sind Begriffe die Sie kennen sollten.

Schwarze Löcher, die ganze Sonnen und Planeten verspeisen und unvorstellbar schnelle Gravitationswellen sind nur ein kleiner Teil der Anfang November 1915 von Albert Einstein vorgelegten Arbeit. Trotz zu dem Zeitpunkt noch mit kleinen Fehlern behafteten Arbeit, war diese Theorie nicht weniger als eine Revolution in der Wissenschaft, aber und vorallem auch im Selbstverständnis von uns Menschen.

Mit seinen Ideen und Visionen hat Albert Einstein unser Verständnis vom Werden und Vergehen des Universums grundlegend verändert:

Die gekrümmte Raumzeit

Jedes Objekt verformt den Raum um sich herum, so wie beispielsweise eine Kugel ein Tuch eindellt, auf dem sie liegt. Kommt noch eine Murmel hinzu und rollt über das Tuch, lenkt eben diese Delle als Verformung die Murmel in Richtung der großen Kugel. So erklärt Einstein, warum sich jegliche Materie gegenseitig anzieht: Beide verformen jeweils den Raum und beeinflussen so die Bahn des je anderen. Soweit noch recht einfach. Nun kommt hinzu, dass Einstein in seiner Theorie angenommen hat, dass auch die Zeit dieser Formbarkeit unterliegt. Also hat sowohl der Raum Anziehung und damit Einfluss auf die Zeit, wie auch im umgekehrten Fall. Die Geschwindigkeit in der die Zeit voran schreitet ist so nicht gleichmäßig, sondern abhängig von dem Raum. Diese Einheit ist die sogenannte Raumzeit.

Im unserem alltäglichen Leben scheint die Zeit starr mit der immer gleichen Geschwindigkeit zu vergehen. Der Raum wirkt für uns ebenso starr. Ähnlich einer Bühne, auf der das Universum ein Stück spielt. Doch in der Theorie des Einsteinschen Universum beeinflusst das Stück die Bühne, und die Bühne verändert den Ablauf des Stücks.

Spezielle Relativitätstheorie (1905)

Die spezielle Relativitätstheorie, kurz SRT ((https://de.wikipedia.org/wiki/Spezielle_Relativit%C3%A4tstheorie)), umfasst die Bewegung von Körpern in Raum und Zeit. Grundlegend ist die Annahmen, dass die Geschwindigkeit des Lichtes als Einzige gleichbleibend ist. Unter anderem folgt daraus, dass für sich nahe der Lichtgeschwindigkeit bewegende Objekte, die Zeit langsamer vergeht als für ruhende – auch bekannt als Zwillingsparadoxon. ((Albert Einstein: “Zur Elektrodynamik bewegter Körper” , 1905 ))

Allgemeine Relativitätstheorie (1915)

Die allgemeine Relativitätstheorie (ART) ((https://de.wikipedia.org/wiki/Allgemeine_Relativit%C3%A4tstheorie)) ist eine Erweiterung der spezielle Relativitätstheorie (SRT). Hier kommt das Phänomen der Gravitation zur Betrachtung hinzu. Die beschriebene Anziehung zwischen Objekten interpretiert die Theorie dabei als eben diese Krümmung der in vier Dimensionen liegenden Raumzeit.

Was erstmal sehr abstrakt selbst für den modernen Menschen ist, war für die damalige Zeit “verrückt” selst gestandene Professoren konnten Albert Einstein in seinen Vorträgen selten folgen. Das seine Theorie richtig ist konnte er z.T. selber belegen. Bis zur damaligen Zeit konnten fast alle Flugbahnen der Planeten unseres Sonnensystems genau berechnet werden. Nur der Merkur tanzte aus der Reihe. Laut Einstein ist die Sonne schuld, die mit Ihrer schieren Masse so hohe Gravitationskräfte auf den Planeten Merkur auswirkt, dass diese so auf seine besondere Bahn gedrückt bzw. gezogen wird.

Mit der Theorie von Albert Einstein lassen sich aber noch mehr Phänome erklären.

Schwarze Löcher

Laut der Theorie von Einstein verformt Materie die Raumzeit – nach dem Prinzip je schwerer und dichter die Materie ist, umso tiefer ist die Delle in der Raumzeit.  Also könnte eine sehr dichte Masse die Raumzeit so stark verformen, dass die Delle unüberwindbar tief wird für alle leichteren Objekte in seiner Nähe. Alles in der Delle bleibt in ihr gefangen und vom Rest des Universums entzogen, selbst das Licht kann dann nicht mehr herausgelangen.

Der Urknall

Der Physiker und Theologe Georges Lemaître entwickelte 1927 aus Einsteins Theorie ein eigenes Modell des Universums: Am Anbeginn aller Zeiten war alle Energie und der ganze Raum in einem winzigen Punkt vereint. Dieser Punkt dehnte sich schlagartig zum heutigen Universum aus. Erst mit der Explosion begann die Zeit zu laufen, da auch das Licht nach Einsteins Theorie das Maß der Dinge, erst dann erscheinen konnte. Lemaîtres Kritiker bezeichneten diesen Vorschlag als “Urknalltheorie”.

Der Nachweis kam relativ schnell.  Bereits 1929 beobachtete der Astronom Edwin Hubble die Sterne genauer und entdeckte: Sie scheinen rötlicheres Licht auszustrahlen, als sie eigentlich sollten. Die einfache Einsteinsche Erklärung: Der Raum zwischen den Sternen dehnt sich immer noch aus, und dehnt dabei eben auch die Lichtwellen, die von den Sternen zur Erde strahlen. Dadurch wird das Licht rötlich.

Als flögen die Sterne auseinander, so sieht es von der Erde jedenfalls aus. Wenn die Sterne scheinbar auseinander driften, dann müssen sie ja zu irgendeinem Zeitpunkt alle zusammen gestartet sein. Die Urknalltheorie setzte sich damit endgültig durch. Selbst Papst Pius XII. gab ihr 1951 den kirchlichen Segen, weil sie so gut zur christlichen Schöpfungslehre passt.

Seit dem Urknall entfernen sich alle Objekte mit immer höherer Geschwindigkeit von einander weg. Welche Energie treibt dieses Auseinander driften an? Welche Energie wird beim Verlöschen einer Sonne frei? Welche Folgen haben diese Gravitationswellen auf das Universum? Seit über 100 Jahren, seit Einsteins Theorie hat sich unser Bild vom Universum drastisch geändert. Es sind aber noch viele Fragen unbeantwortet. Wir sind erst jetzt soweit, die ersten Gravitationswellen wirklich messen zu können. Wann wird unser Universum zerreißen? Was war vor dem Urknall? Was passiert in einem schwarzen Loch?

Es bleibt spannend, es wird Zeit für einen neuen Einstein.