Wien (APA) - Albert Einsteins vor 100 Jahren veröffentlichte Allgemeine Relativitätstheorie revolutionierte das Weltbild der Physik. Obwohl Auswirkungen für den Menschen sehr klein sind, spielt sie in den Alltag hinein, etwa bei Navigationsgeräten. Für das Verständnis des Kosmos ist sie von größter Bedeutung: Sie sagt die Existenz Schwarzer Löcher und Gravitationswellen voraus und liefert Urknall-Szenarien.
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# Die Allgemeine Relativitätstheorie und ihre Auswirkungen

Montag, 28.09.2015, 08:08

Wien (APA) - Albert Einsteins vor 100 Jahren veröffentlichte Allgemeine Relativitätstheorie revolutionierte das Weltbild der Physik. Obwohl ...

Wien (APA) - Albert Einsteins vor 100 Jahren veröffentlichte Allgemeine Relativitätstheorie revolutionierte das Weltbild der Physik. Obwohl Auswirkungen für den Menschen sehr klein sind, spielt sie in den Alltag hinein, etwa bei Navigationsgeräten. Für das Verständnis des Kosmos ist sie von größter Bedeutung: Sie sagt die Existenz Schwarzer Löcher und Gravitationswellen voraus und liefert Urknall-Szenarien.

Einstein erkannte in der Allgemeinen Relativitätstheorie (ART), dass Massen sowohl den Raum als auch die Zeit selbst verändern und beschrieb die Gravitation als geometrischen Effekt einer gekrümmten Raumzeit. So resultiert etwa die Kreisbahn eines Satelliten nicht aus einer vermeintlichen Anziehungskraft der Erde, sondern der Satellit bewegt sich vielmehr auf einer möglichst geraden Bahn durch die von der Erde gekrümmte Raumzeit.

Das gilt nicht nur für Satelliten oder Planeten, sondern auch für das Licht: Verläuft ein Lichtstrahl nahe an einem massereichen Objekt wie der Sonne vorbei, wird er in Richtung dieser Masse abgelenkt - wie die Messungen von Sternenpositionen bei einer totalen Sonnenfinsternis 1919 eindrucksvoll belegten. Heute nutzt die moderne Astronomie massereiche, kosmische Objekte wie etwa Galaxienhaufen als sogenannte Gravitationslinsen. Sie verstärken die Strahlung dahinterliegender, leuchtschwacher Objekte und ermöglichen so einen noch tieferen Blick in den Kosmos.

Bereits 1916 erhielt der deutsche Astronom Karl Schwarzschild Ergebnisse aus der Berechnung von Einsteins Gleichungen, die ein halbes Jahrhundert später als Schwarze Löcher bekannt werden sollten. Bei diesen kosmischen Objekten wird die Gravitation so groß, dass keine der übrigen Grundkräfte der Physik der Komprimierung der Masse entgegenwirken kann. Somit verdichtet sich die gesamte Materie zu einem Punkt im Zentrum des Schwarzen Lochs. Das wiederum bewirkt eine extrem starke Krümmung der Raumzeit, die sämtliches Licht nach innen lenkt und nichts entkommen lässt.

Gravitationswellen sind eine weitere Vorhersage der ART. Demnach entstehen, ausgelöst durch kosmische Großereignisse wie Sternexplosionen oder der Kollision von Schwarzen Löchern, Verzerrungen der Raumzeit, die sich durch den ganzen Raum mit Lichtgeschwindigkeit als Gravitationswellen fortpflanzen. Von ihrer Messung erhoffen sich Astronomen neue Einblicke in das Universum. Die Effekte sind jedoch so gering, dass bisher noch kein direkter Nachweis gelungen ist.

Die ART liefert auch den Schlüssel zur Geschichte des Universums, zu seiner Entstehung und zum Beginn der Zeit. Einstein selbst konnte sich ein veränderliches Universum nicht vorstellen, er fügte seinen Gleichungen sogar eine kosmologische Konstante ein, um es zu stabilisieren. Doch schon in den ersten Jahren nach Ausarbeitung der ART zeigten Forscher, dass das Universum expandiert und demnach einen Ursprung haben musste. So konnten mithilfe der ART Urknallmodelle entwickelt werden. Ihnen zufolge hat sich das Universum aus einer extrem heißen und dichten Frühphase bis zu seiner heutigen Gestalt entwickelt.

Ein weiterer, noch von Einstein selbst vorgeschlagener Test der ART bezieht sich auf den Einfluss der Gravitation auf die Zeit. Die sogenannte gravitative Zeitdilatation besagt, dass Uhren in einem Gravitationsfeld langsamer ticken als sonst. Wie alle Effekte der Relativitätstheorie ist auch die Zeitdilatation zu gering, um in unserem Alltag eine Rolle zu spielen. Sehr wohl eine Rolle spielt diese Zeitdehnung aber bei der Satellitennavigation. Weil die Atomuhren an Bord der Satelliten weiter von der Erde entfernt sind, ist die gravitative Zeitdilatation weniger stark, sie gehen also etwas schneller als ihre Pendants auf der Erdoberfläche - eine Differenz, die für eine exakte Positionsbestimmung mit Navigationsgeräten berücksichtigt werden muss.

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