"Unmögliche" Fernwirkung - scinexx.de
Anzeige
Anzeige

„Unmögliche“ Fernwirkung

Das Problem mit der Gravitation

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.

Newtons Gesetz der Gravitation funktioniert bei einem fallenden Apfel bestens. Bei anderen Objekten ist das jedoch nicht der Fall. © Ulrich Kamp/ freeimages

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.

Die Periheldrehung eines Planetenorbits. Die Exzentrizität der Bahn und der Betrag der Drehung sind übertrieben dargestellt. © Rainer Zenz / gemeinfrei

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.

Anzeige

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?

  1. zurück
  2. 1
  3. |
  4. 2
  5. |
  6. 3
  7. |
  8. 4
  9. |
  10. 5
  11. |
  12. 6
  13. |
  14. 7
  15. |
  16. 8
  17. |
  18. weiter

Nadja Podbregar
Stand: 20.11.2015

Anzeige

In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Die Neuerfindung der Gravitation
Albert Einstein und die Allgemeine Relativitätstheorie

"Unmögliche" Fernwirkung
Das Problem mit der Gravitation

Ein Fahrstuhl im Weltraum
Einsteins Gedankenexperiment

Gravitation als Geometrie
Einstein erfindet die Krümmung der Raumzeit

Gebogenes Licht und gedehnte Zeit
Gravitation wirkt auf mehr als nur Massen

Zahlenspiele
Einsteins Kampf mit den Feldgleichungen

Der erste Beweis
Eine Sonnenfinsternis und verschobene Sterne

Und heute?
Warum Einsteins Theorie so aktuell und relevant ist

Diaschauen zum Thema

News zum Thema

Gravitationswellen sollen Gamma-Blitze erklären
Wissenschaftler modellieren erwartete Signale für "Riesenmikrophone"

Warum ist das Universum nicht kollabiert?
Eine Interaktion von Gravitation und Higgsfeld könnte das Paradox erklären

Ist die Raumzeit flüssig?
Physiker entwerfen ein neues Szenario einer quantenphysikalischen Basis für die klassische Raumzeit

Astronomen entdecken fernste Gravitationslinse
9,4 Milliarden Lichtjahre entfernte Galaxie erzeugt einen perfekten Einsteinring

Dossiers zum Thema

Dunkle Energie - Auf der Suche nach der geheimnisvollen Triebkraft des Universums

Albert Einstein - Wie die Zeit relativ wurde und die vierte Dimension entstand

Anzeige
Anzeige