Was ist Relativität?

Lassen Sie uns noch eine zweite Schippe auf die Relativitätstüte drauflegen – ein herrlicher Geschmack von Schwarzwald, den uns der in Deutschland geborene Physiker Albert Einstein beschert hat. Wie wir bereits erwähnt haben, wurde die Galileische Relativitätstheorie, auch nachdem sie von der Newtonschen Physik ein paar Änderungen erfahren hatte, gebrochen. Die Wissenschaftler lernten, dass sich das Licht mit konstanter Geschwindigkeit bewegt, selbst in einem fahrenden Zug.

Daher schlug Einstein die spezielle Relativitätstheorie vor, die auf Folgendes hinausläuft: Die Gesetze der Physik sind in allen Inertialsystemen gleich, und die Lichtgeschwindigkeit ist für alle Beobachter gleich. Egal, ob man sich in einem kaputten Schulbus, einem rasenden Zug oder einem futuristischen Raketenschiff befindet, das Licht bewegt sich mit der gleichen Geschwindigkeit, und die physikalischen Gesetze bleiben konstant. Angenommen, Geschwindigkeit und Richtung sind konstant und es gäbe kein Fenster, durch das man schauen könnte, dann könnte man nicht sagen, in welchem dieser drei Schiffe man reist.

Aber die Auswirkungen der speziellen Relativitätstheorie betreffen alles. Im Wesentlichen besagt die Theorie, dass Entfernung und Zeit nicht absolut sind.

Jetzt ist es Zeit für die dritte Eiskugel, und es ist eine weitere kräftige Portion von Einstein. Nennen wir sie deutsche Schokolade. 1915 veröffentlichte Einstein seine allgemeine Relativitätstheorie, um die Schwerkraft in die relativistische Sicht des Universums einzubeziehen.

Das Schlüsselkonzept, das man sich merken muss, ist das Äquivalenzprinzip, das besagt, dass die Schwerkraft, die in eine Richtung zieht, der Beschleunigung in eine andere Richtung entspricht. Aus diesem Grund vermittelt ein Aufzug, der beschleunigt, das Gefühl, dass die Schwerkraft beim Aufstieg zunimmt und beim Abstieg abnimmt. Wenn die Schwerkraft der Beschleunigung gleichwertig ist, dann bedeutet dies, dass die Schwerkraft (wie die Bewegung) die Messungen von Zeit und Raum beeinflusst.

Das würde bedeuten, dass ein ausreichend massives Objekt wie ein Stern durch seine Schwerkraft Zeit und Raum verzerrt. Einsteins Theorie änderte also die Definition der Schwerkraft selbst von einer Kraft zu einer Verformung der Raumzeit. Um diese Definition zu untermauern, haben Wissenschaftler beobachtet, dass die Gravitation sowohl Zeit als auch Raum verzerrt.

So geht’s: Wir wissen, dass die Zeit im Orbit schneller vergeht als auf der Erde, weil wir die Uhren auf der Erde mit denen auf Orbital-Satelliten verglichen haben, die weiter von der Masse des Planeten entfernt sind. Die Wissenschaftler nennen dieses Phänomen Gravitationszeitdilatation. Ebenso haben Wissenschaftler beobachtet, wie sich gerade Lichtstrahlen um massereiche Sterne krümmen, was wir als Gravitationslinseneffekt bezeichnen.

Was bringt uns also die Relativitätstheorie? Sie liefert uns einen kosmologischen Rahmen, mit dem wir das Universum entschlüsseln können. Sie ermöglicht es uns, die Himmelsmechanik zu ergründen, die Existenz schwarzer Löcher vorherzusagen und die fernen Bereiche unseres Universums zu kartografieren.

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