25.November 1915
Der Chefingenieur des Universums veränderte vor 100 Jahren die Welt

Vor 100 Jahren präsentierte Albert Einstein in Berlin seine Allgemeine Relativitätstheorie - doch die Welt hatte gerade Sorgen. Erst vier Jahre später bekam Einstein die gewünschte Aufmerksamkeit für seine Entdeckung.

Christoph Bopp
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25. November 1915: Albert Einsteins Relativitätsthoerie
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Albert Einstein auf der Höhe seines Ruhms.
Thomas Bührke Einsteins Jahrhundertwerk. Die Geschichte einer Formel. 278 S., Fr. 23.90.
Thomas de Padova Allein gegen die Schwerkraft. Einstein 1914–1918. Hanser Berlin 2015. 309 S., Fr. 31.90.
Jimena Canales The Physicist and the Philosopher. Princeton University Press 2015. 479 S., Fr. 53.90.

25. November 1915: Albert Einsteins Relativitätsthoerie

Keystone

Der 25. November 1915 war der Tag, an dem Albert Einstein seine «Allgemeine Relativitätstheorie» zum ersten Mal der Öffentlichkeit vorstellte. Dass die Welt danach nicht mehr die gleiche gewesen wäre, ist man versucht zu sagen.

Und es stimmt auch, aber es stimmt auch nicht. Einstein lebte damals in Berlin und in Europa tobte der Erste Weltkrieg. Die Welt hatte andere Sorgen. Die grosse Publicity kam erst 1919, als der britische Astronom Arthur Eddington in London ein paar geschwärzte Glasplatten zeigte.

Auf ihnen war zu sehen, dass das Licht durch die Masse der Sonne effektiv abgelenkt worden war. Auf der Glasplatte waren ein paar Punkte (Sterne, die man nur sah, weil Sonnenfinsternis war) nicht ganz «am richtigen Ort». Da zierte der Mann mit dem Wuschelkopf die Titelseiten aller Zeitungen und Einstein war ein Star.

Und die Welt war eigentlich schon seit 1905 nicht mehr dieselbe. Da hatte der junge Beamte am Berner Patentamt die zündende Idee, wie sich die Widersprüche, die innerhalb des Theoriegebäudes der Physik unübersehbar geworden waren, auflösen liessen.

Es gibt kein «Jetzt» mehr

Wir wissen, wie Albert den Knoten zerhieb: Es gibt weder Newtons absoluten Raum, also kein privilegiertes Bezugssystem; und auch die Zeit fliesst nicht immer gleichförmig. Das wurde ihm klar, als er über den Begriff «Gleichzeitigkeit» nachdachte.

Dafür wird die Lichtgeschwindigkeit zur Konstante. Wenn man das zugibt, kann etwas mit der Zeit nicht stimmen. Alle Feststellungen über die Zeit sind Aussagen über die Gleichzeitigkeit von Ereignissen. Aber der Begriff «Jetzt» wird fragwürdig, es gibt schlicht keinen Augenblick, für den «jetzt» allgemein gilt.

So weit war Albert 1905. Damals war er ein kleiner Beamter am Berner Patentamt. Glücklich verheiratet mit Mileva und Vater des kleinen Hans Albert. 1914 ist alles anders. Die Karriere hat Fahrt aufgenommen, Einstein erhält einen Superposten in Berlin, viel Zeit zum Forschen, wenig Verpflichtungen.

Seit etwa 1907 trägt er sich mit dem Gedanken, die Relativitätstheorie auch für beschleunigte Systeme zu verallgemeinern. Dort spürt man (Trägheits-) Kräfte. Einstein ahnt, dass Trägheit und Gewicht eigentlich dasselbe sein müssen. Denn die Quelle der Gravitation ist die Masse.

Die Gravitation ist keine unmittelbar wirkende (Fern-)Kraft, sondern ein Feld. Und dieses Feld schreibt dem Raum eine andere Geometrie vor, nicht die euklidische, sondern eine gekrümmte. Rund um die Masse «krümmt» sich der Raum.

Und der Raum «schreibt» den Massen, die sich in ihm bewegen, ihren Weg vor. War die spezielle Relativitätstheorie eine Sache des philosophischen Nachdenkens über ein paar einfache Begriffe, wird die Verallgemeinerung zu einem Sich-Abquälen mit komplizierter Mathematik. Dabei hilft ihm Marcel Grossmann, sein Studienkollege aus Zürich.

Drei aktuelle Bücher zu Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie

Nicht, dass die guten Einstein-Biografien die Entstehung der Allgemeinen Relativitätstheorie (ART) nicht gut schildern würden. Abraham Pais («Raffiniert ist der Herrgott ...») und Jürgen Neffe («Einstein») liefern das absolut zufriedenstellend. Neffe bietet sogar die spannende Story, wie die Wissenschaftshistoriker Jürgen Renn und Michel Janssen in Einsteins «Zürcher Notizbuch» lesen – die Entstehung der ART praktisch in Echtzeit nachvollziehen.
Dennoch verdienen es drei neue Bücher, noch speziell erwähnt zu werden. Thomas de Padova («Allein gegen die Schwerkraft») hat Einsteins Berliner Jahre im Blick. Er erzählt unter anderem vom genialen Chemiker Fritz Haber und seiner Frau, die sich um die Einsteins 1914 kümmerten. Haber macht sich mit Ammoniaksynthese und Giftgaskrieg ums Deutsche Reich verdient, seine Frau, eine ebenso begabte Wissenschafterin wie er, wird sich umbringen. Der Pazifist Einstein im Land der 1914-Kriegs-Hysteriker ist natürlich eine Geschichte, die «ironischer» nicht sein könnte, wenn sie nicht so tragisch wäre.
Thomas Bührke zeigt den wissenschaftlichen Hintergrund der Entstehung der ART und was später mit ihr passierte. Er schreckt auch nicht ganz vor mathematischen Formeln zurück: Einsteins berühmte Formel umfasst ja nur zwei Terme und eine Konstante (nein, es ist nicht E = mc2), dahinter
ist dann allerdings schon mehr Mathematik. Das Buch ist allerdings für furchtlose mathematische Laien absolut lesbar – und empfehlenswert.
1922 trafen sich Einstein und der französische Philosoph Henri Bergson in Paris. Bergson war damals der «Welterklärer» Frankreichs. Er gratulierte Einstein zu seiner physikalischen Theorie, reklamierte aber den Primat der Philosophie, das Phänomen der «Zeit» zu erklären. Zeit wird «er-lebt», nicht berechnet, so Bergsons Argument. Einsteins Antwort ist ebenso kurz wie berühmt: «Dann gibt es halt die Zeit der Philosophen nicht.» («Il n’y a donc pas un temps des philosophes.») (cbo)

Der Bruch mit der Familie

Abquälen wird sich Albert auch mit seiner Frau. Sie ist ihm im Weg. Zwar ist sie ihm nachgekommen nach Berlin, aber Albert plagt sie mit radikalen Vorschriften und verbietet ihr praktisch das Zusammensein. In einem der letzten Züge, die im August 1914 noch fahrplanmässig fuhren, reist Mileva Einstein mit den Söhnen Eduard und Hans Albert nach Zürich zurück. Die Kinder vermisst Albert, die Frau nicht. Dafür hat er schon mit der Cousine angebändelt, die er später heiraten wird.

Dazu kommt der Krieg. Die Elite der deutschen Professoren hat ein chauvinistisches und rassistisches Pamphlet unterschrieben, das den Krieg rechtfertigt. Einstein ist entsetzt. Aber er probiert es weiter mit der Theorie, bis es 1915 klappt.

Nicht sitzen, nicht fahren, fallen

Die Allgemeine Relativitätstheorie ist deshalb grundlegend, weil sie neu definiert, was «unsere normale Situation» in der Welt ist. Aristoteles und Co. gingen davon aus, dass der Ruhezustand der natürliche ist. Damit sich etwas bewegt, muss es irgendwie angestossen werden.

Für Newton konnte das nicht mehr funktionieren. So weit wir sehen, bewegt sich alles. Auch wir. Seine Theorie der Gravitation zeigt, wie das geht. Newtons Begriff der «Kraft» ist nicht unproblematisch. Auch wenn sie das Ganze beieinanderhält.

Aus der Elektrodynamik lernte Albert, dass es keine unmittelbare Fernwirkung gibt. Das Feld überträgt die Kraft, aber mit Lichtgeschwindigkeit. Für Newton war der «natürliche Zustand» die gleichförmige Bewegung.

Und für Albert? Einer seiner Kerngedanken war, dass ein Mensch im freien Fall «sein Gewicht nicht spürt». In einer geschlossenen Kiste weiss er nicht, dass er fällt. Wir sind im freien Fall. Unser Gewicht «spüren» wir selbst nicht. Was wir spüren ist der Widerstand, den die feste Unterlage unserem Fall entgegensetzt.

Alle haben irgendwie recht

Steine haben keinen «natürlichen Drang» nach unten, wie Aristoteles lehrte. Aber das war lange kein Problem, solange man glaubte, dass die Erde im Zentrum des Alls ruht. Newton lehrte uns dann, warum Steine fallen und Planeten kreisen.

Und Einstein zeigt uns, dass auch Newtons Erklärung eine Art «Spezialfall» ist. Für niedrige Geschwindigkeiten stimmt sie gut. Die allgemeine Relativitätstheorie «enthält» als Spezialfall auch die klassische Physik. Aber sie erweitert sie auch: Ohne ART kein GPS, zum Beispiel, oder keine Astronautik. Und über das Universum und seine Schwarzen Löcher wüssten wir auch praktisch nichts.

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