Relativitätstheorie

»Die Forschergemeinde hat allen Grund anzunehmen, dass die Relativitätstheorie nicht die ganze Geschichte erzählt«, sagt der NASA-Physiker Ron Koczor. »Eine neue wissenschaftliche Revolution erscheint unausweichlich!« Der Grund für die Zweifel: Die beiden Pfeiler der Physik – die Relativitätstheorie und die Quantenmechanik – sind nicht miteinander vereinbar. Was im Bereich des Allergrößten richtige Voraussagen ermöglicht, die Lehre von der Relativität, versagt im Bereich des Allerkleinsten. Denn kombiniert man Einsteins Gleichungen mit denen der Quantenmechanik, werden die Nenner bestimmter Brüche zu null – ein untrügliches Zeichen dafür, dass etwas nicht stimmen kann.

Deshalb kommen viele Wissenschaftler zu dem Schluss, dass die beiden Theorien durch ein einziges, widerspruchsfreies Formelwerk ersetzt werden müssen – durch eine »Weltformel«, die alle grundlegenden physikalischen Phänomene beschreibt: wa-rum ein fallen gelassener Apfel nach unten fliegt; wie sich Licht im Wasser bricht; wie ein Uran-Atom zerfällt; oder wie nach dem Urknall die ersten chemischen Elemente entstanden sind. »Sie wäre die Formel Gottes, nach der er die Welt erschaffen hat«, sagte der berühmte Astrophysiker Stephen Hawking. Auf welchem Weg sie zu finden sein könnte – darüber zerraufen sich sogar die besten Experten die Haare. Denn egal, ob man vom Boden der Relativitätstheorie oder der Quantenmechanik aus argumentiert: Es ist ein Denken am Rande des Denkens.

Der Schöpfung auf die Schliche zu kommen, alles erklären zu können, das Wesen der Dinge zu schauen, als hätten wir das Auge Gottes: Dieser Traum ist so alt wie die Menschheit. Und schon im 7. Jahrhundert vor Christus spekulierten griechische Philosophen darüber, ob nicht alle Dinge der Natur Erscheinungsformen ein und desselben wären.

Pythagoras und Platon schließlich glaubten, ähnlich wie die modernen Physiker: Was die Welt im Innersten zusammenhält, ist mathematischer Natur.

Auch Einstein wähnte sich auf dem Weg zur »Weltformel«, als er seine Relativitätstheorien insbesondere gegen den Briten Isaac Newton in Stellung brachte. In dessen klassischer Physik hatten Raum und Zeit eine Art Bühne für das Schauspiel der Natur dargestellt. Eine Bühne, die aber – wie ein Fels in der Brandung – von den physikalischen Prozessen unberührt blieb. Dagegen hat die Relativitätstheorie die Bühne zum »Hauptdarsteller« gemacht: Sie verbindet Zeit, Raum und Materie zu einem untrennbaren Ganzen – der »Raumzeit«. Und die kann sich dehnen, verkürzen und krümmen – verformt von riesigen Galaxien oder kleinen Asteroiden.

Das gängige Modell für diese Verformung der Raumzeit durch Masse ist die Metallkugel, die man auf einen gespannten elastischen Stoff legt. Diese Kugel (etwa eine Sonne) drückt mit ihrem Gewicht eine Mulde in das Tuch; andere Kugeln (Planeten) in der Nähe laufen jetzt auf einer »schiefen Ebene« und erfahren dadurch eine Kraft, die sie zur Kugel in der Mitte zieht. Wir nennen diese Anziehungskraft Gravitation oder Schwerkraft – und Einstein hat sie als eine indirekte Wirkung der verformten Raumzeit angesehen.