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100 Jahre Allgemeine Relativitätstheorie Einstein bleibt Kult

Auch wenn Albert Einsteins Theorien den gesunden Menschenverstand an seine Grenzen bringen, selbst nach 100 Jahren beeinflussen sie noch unseren Alltag - und der eigenwillige Wissenschaftler bleibt im Trend.

Zwei Mädchen suchen mit einem GPS-Handgerät einen Geocache

Viel Physik im GPS-Gerät - Geocaching lieben Kinder und Erwachsene

Gabor Paal, SWR Wissenschaft, erklärt, wie uns Einstein mit der allgemeinen Relativitätstheorie auch heute noch weiter bringt

Im GPS-Gerät: Die Ortung

Satellitengestützte Navigation

Satellitengestützte Navigation

Um zu wissen, wo ich bin, hat mein GPS-Gerät Kontakt mit vier Satelliten. Jeder dieser Satelliten sendet ein Signal mit folgenden Informationen: erstens: Ich bin Satellit XY - zweitens: Ich befinde mich auf folgender Position - und drittens: Es ist jetzt so und so viel Uhr - wobei die letzte Angabe bis auf winzige Sekundenbruchteile genau ist. Aus diesen Angaben von vier Satelliten ermittelt mein Gerät die Position. Dafür vergleicht es die eigene Zeit mit der auf den Satelliten und ermittelt aus der Laufzeit des Signals die Entfernung.

Das Problem ist jetzt: Die Zeiten stimmen leider nicht überein - auf den Satelliten läuft die Zeit eine Winzigkeit schneller als in meinem GPS-Gerät, ungefähr ein Milliardstel Prozent schneller. Denn sie befinden sich 20.000 Kilometer weiter von der Erde weg. Das Gravitationsfeld (auch: Schwerkraft-Feld) auf dem Satelliten ist deshalb schwächer - und je geringer die Gravitation, desto schneller vergeht laut Albert Einstein die Zeit. Nur indem dieser Fehler automatisch korrigiert wird, zeigt mein GPS mir verlässlich meine Position an. Wissenschaftler tüfteln noch an weiteren Techniken, um sich diese Zeitverzerrung zunutze zu machen.

Höhenmessung im GPS-Gerät

CSF1

Atomuhr CSF 1 in der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) in Braunschweig

Auf einem weiteren Gebiet kann die Relativitätstheorie sogar noch die Möglichkeiten von GPS verbessern - zum Beispiel bei der Höhenmessung: Vermutlich schon bald wird es Atomuhren geben, die so genau sind, dass sie in Anführungszeichen 'merken', wenn man sie zehn Zentimeter anhebt. Einfach aufgrund des geringeren Schwerefelds und der dort schneller vergehenden Zeit.

Vorhersage von Vulkanausbrüchen

Vulkanausbruch

Vulkanausbrüche besser prognostizieren

Geophysiker hoffen auf bessere Vorhersagen für Vulkanausbrüche. Vor einem Vulkanausbruch sammelt sich im Untergrund Magma zusammen. Das können Geophysiker zwar heute auch schon feststellen - denn vor einem Vulkanausbruch wird der Untergrund wärmer und hebt sich ein bisschen - aber diese Informationen sind sehr vage, es ist dann immer noch nicht klar: Wie viel Magma sammelt sich und wie heftig wird also der Vulkan ausbrechen?

Die Anwendung der Relativitätstheorie mittels ultragenauer Atomuhren soll auch hier weiterhelfen. Denn das Magma im Untergrund verändert auch das Gravitationsfeld - und damit das Ticken der Zeit in der Atomuhr. Diese hochgenauen Atomuhren, die die Sekunden bis zur 18. Stelle hinter dem Komma genau messen, sind derzeit in der Entwicklung - und leider sind sie auch etwas sperriger als eine Armbanduhr. Noch... - aber auch das ist bestimmt nur eine Frage der Zeit, und die ist bekanntlich relativ.

Albert Einstein - vom Theoretiker zur Kultfigur

Einstein hat den gesunden Menschenverstand gleich mehrmals herausgefordert. Erst mit seiner Speziellen Relativitätstheorie, in der er zum Ergebnis kam, dass die Zeit unterschiedlich schnell vergeht, je nachdem, wie schnell man sich selbst bewegt.

Das war schon skurril - aber dann, 1915, also vor genau hundert Jahren, setzte er noch eins drauf: die allgemeine Relativitätstheorie - das Werk, in dem er unter anderem behauptete, dass große massereiche Sterne die Raumzeit krümmen können.

Einsteins Formeln waren zwar in sich logisch und schlüssig, aber Physiker brauchen nun mal experimentelle Belege. Dazu bot sich die Sonnenfinsternis im Jahr 1919 an. Um Einsteins Theorie zu überprüfen, reisten britische Physiker bis nach Westafrika und Brasilien - wo die totale Sonnenfinsternis am besten zu sehen war. Sie hatten Fotoplatten dabei, auf denen sie das Licht der Sterne in der Nähe der Sonne festhielten - und tatsächlich: Die scheinbare Position der Sterne war leicht versetzt. Die Sonne wirkte in der Tat wie eine Linse. Die New York Times titelte: "Lichter am Himmel alle schief - Einsteins Theorie triumphiert".

Als Quereinsteiger etabliert

Albert Einstein Brunnen am Ulmer Zeughaus

Der Einstein-Brunnen am Ulmer Zeughaus

Damit war Einstein – der physikalische Seiteneinsteiger - in der wissenschaftlichen Welt etabliert. Noch heute gibt es kaum einen anderen Wissenschaftler, dessen Gesicht in der breiten Öffentlichkeit so bekannt ist. Er ist der Inbegriff für Genialität schlechthin. Es gibt natürlich viele andere exzellente Wissenschaftler, aber Einstein hat ein paar Zutaten geliefert, die ihn zur Popfigur werden ließen.

Seine Relativitätstheorie machte die Grenzen des menschlichen Verstandes deutlich. Ein gekrümmter Raum und eine Zeit, die unterschiedlich schnell verläuft – das übersteigt die Grenzen unseres gesunden Menschenverstandes, ebenso wie die ominösen Schwarzen Löcher, die seine Theorie vorhersagte – und deren Existenz inzwischen ebenfalls bewiesen ist.

Albert Einstein - ein vielseitiger Flüchtling

Albert Einstein

Jahrhundert-Genie Albert Einstein

Obwohl außerhalb der Physik kaum jemand die Relativitätstheorie wirklich versteht, liefert sie ein paar schlichte Erkenntnisse, die sich immer schön zitieren lassen: Zeit ist relativ. Masse ist eine Form von Energie. E = mc². Das macht sich gut auf Tassen und T-Shirts. Dazu Einsteins prägnantes Aussehen - der zersauste Wuschelkopf, der schelmische Blick. Aber auch sein Eintreten für Frieden und Menschenrechte förderten seinen Kultstatus. Übrigens auch sein Eintreten für Flüchtlinge - wie er selber einer war.

Albert Einstein, Princeton, 4. Mai 1936: "Liebe Nachwelt! Wenn Ihr nicht gerechter, friedlicher und überhaupt vernünftiger sein werdet, als wir sind, bezw. gewesen sind, so soll euch der Teufel holen. ..."

Online: Heidi Keller und Christine Härrer