Die perfekte Theorie (14): Das Jahrhundert der allgemeinen Relativitätstheorie

Dieser Artikel ist Teil einer fortlaufenden Besprechung des Buchs „Die perfekte Theorie: Das Jahrhundert der Genies und der Kampf um die Relativitätstheorie“* (im Original „The Perfect Theory: A Century of Geniuses and the Battle over General Relativity“* von Pedro Ferreira. Jeder Artikel dieser Serie beschäftigt sich mit einem anderen Kapitel des Buchs. Eine Übersicht über alle bisher erschienenen Artikel findet man hier
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Im ersten Kapitel des Buchs haben wir erfahren, was eigentlich das allgemeine an der Allgemeinen Relativitätstheorie ist und wie Albert Einstein überhaupt auf die Idee kam, sie zu entwickeln. Im zweiten Kapitel hat Einstein dann mühsamer Rechnerei endlich herausgefunden, wie er diese Theorie formulieren kann. Das dritte Kapitel hat gezeigt, dass wir aus der allgemeinen Relativitätstheorie überraschend viel über die Entstehung des Universums lernen können. Kapitel 4 hat erklärt, dass man aus ihr auch faszinierende Erkenntnisse über sterbende Sterne erhalten kann. In Kapitel 5 ging es um Einsteins Gegner und die zweifelten in Kapitel 6 sogar den Urknall an; den größten Erfolg der Relativitätstheorie. In Kapitel 7 erzählt Ferreira wie die Relativitätstheorie langsam wieder an Fahrt aufnahm und sich nun auch die Astrophysiker mit ihr beschäftigten mussten und Kapitel 8 zeigte, dass das eine gute Idee war, denn die komischen Phänomene die Einsteins Theorie vorhersagte, schienen im Kosmos tatsächlich zu existieren. In Kapitel 9 haben sich die Forscher wieder dem Versuch gewidmet, die „Theorie von allem“ zu finden, die schon Einstein selbst finden wollte. In Kapitel 10 hat man mit den Gravitationswellen endlich ein Anwendungsgebiet der Allgemeinen Relativitätstheorie gefunden, mit dem sich ordentlich experimentieren lässt. In Kapitel 11 kehrte die ungeliebte kosmologische Konstante auf einmal wieder zurück in die Physik und das neue dunkle Universum und in Kapitel 12 machte man sich daran, die Raumzeit komplett abzuschaffen… In Kapitel 11 kehrte die ungeliebte kosmologische Konstante auf einmal wieder zurück in die Physik und das neue dunkle Universum und in Kapitel 12 machte man sich daran, die Raumzeit komplett abzuschaffen…“>Kapitel 13 stellt Ferreira die diversen modifizierten Gravitationstheorien vor, die Alternativen zu neuen kosmologischen Konzepten darstellen.

Und jetzt geht es mit dem Buch langsam zu Ende. Im letzten Kapitel gibt Ferreira erwartungsgemäß einen Ausblick auf die Zukunft. Nachdem wir 13 Artikel lang sehr verständlich und unterhaltsam über die Geschichte und die Entwicklung der allgemeinen Relativitätstheorie informiert worden sind, erzählt Ferreira nun, was in den nächsten Jahren und Jahrzehnten zu erwarten ist. Ferreira beschreibt einen Besuch bei der Europäischen Raumfahrtagentur ESA wo er an Beratungen über zukünftige Satellitenmissionen teilgenommen hat. Die ganze Bürokratie und jahrelange Planung, die bei Behörden und Projekten dieser Größenordnung üblich sind, hat ihn zwar ein wenig irritiert – aber er war überrascht, welche zentrale Rolle die Gravitation und die allgemeine Relativitätstheorie bei all diesen Projekten spielte:

„Auf solchen Sitzungen wurde mir klar, dass die allgemeine Relativitätstheorie im Herzen der Physik und Astronomie des 21. Jahrhunderts schlägt.“

Eines der tollen neuen Projekte wurde aber leider schon wieder gecancelt: LISA (Laser Interferometer Space Antenna) war als gemeinsame Mission von NASA und ESA geplant. Die beiden Raumfahrtorganisationen wollten drei Satelliten ins All schicken, die dort ein riesiges Dreieck bilden und Laserstrahlen hin und her schicken. Wenn dann eine Gravitationswelle den Raum durchquert, würden die Satelliten das merken. Das Konzept gleicht dem von LIGO & Co auf der Erde (siehe Kapitel 10) nur viel größer und viel genauer. Leider hat sich die NASA 2011 aus finanziellen Gründen aus dem Projekt zurück gezogen und nun muss Europa mit weniger Geld alleine weiter machen. Die modifizierte Mission heißt eLISA, ist nicht mehr ganz so ambitioniert wie LISA (aber immer noch besser als alles, was wir auf der Erde zustande bringen) und wird leider nicht vor 2034 gestartet werden.

Aber es gibt ja noch andere Projekte: Das Event Horizon Telescope zum Beispiel. Das wird ein Zusammenschluss von Radioteleskopen überall auf der Erde sein, mit der sich die Radiowellen auffangen lassen, die aus der Umgebung supermassereicher schwarzer Löcher stammen. Diese aktiven Galaxienzentren (siehe Kapitel 8) werden von großen Scheiben aus Staub und Gas umgeben und während der ganze Krempel ins schwarze Loch fällt, gibt er jede Menge Radio- und Röntgenstrahlung ab. Die zusammengeschalteten Teleskope des Event Horizon Telescopes werden in der Lage sein, diese schwarzen Löcher so genau zu beobachten, dass man sie zwar immer noch nicht sehen kann (sind halt schwarze Löcher). Aber man kann genau sehen, was man nicht sehen kann. Wie der Name des Teleskops schon sagt, wird man damit den Ereignishorizont sehen können, also den Bereich in der Mitte der Staub- und Gasscheibe, hinter dem sich das eigentlich schwarze Loch verbirgt.

Was den Urknall und die Kosmologie angeht, ist Ferreiras Buch ja schon von neuen Ergebnissen eingeholt worden: Erst kürzlich haben neue Daten über die kosmologische Hintergrundstrahlung Informationen über die Inflationsphase kurz nach dem Urknall geliefert. Und es geht immer weiter: 2020 soll Euclid gestartet werden und dunkle Materie und dunkle Energie erforschen. Der Nachfolger des Hubble-Teleskops, das James-Webb-Space-Teleskop soll ebenfalls gegen Ende des Jahrzehnts in den Weltraum fliegen. Was auch immer diese Teleskope entdecken werden; ob sie Einsteins Theorie bestätigen, widerlegen oder modifizieren werden: Wir werden auf jeden Fall unser Universum danach besser verstehen als zuvor!

Das Schlusswort hat wieder der Autor des Buchs selbst:

„Das 21. Jahrhundert wird mit Sicherheit das Jahrhundert der allgemeinen Relativitätstheorie, und ich bin glücklich darüber, dass ich zu einer Zeit lebe, wo so viele neue Dinge ihrer Entdeckung harren. Fast hundert Jahre nachdem Einstein sich dazu entschlossen hatte, seine Theorie öffentlich bekannt zu geben, steht uns etwas Fantastisches bevor.“

Dem möchte ich nichts mehr hinzufügen. Wie gut mir das Buch tatsächlich gefallen hat, erfahrt ihr dann morgen in der Zusammenfassung der Serie.

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