Zusammenfassung von Die perfekte Theorie

Es war noch gar nicht lange her, dass die Universität Zürich Einstein als starrköpfigen Studenten die akademische Karriere verweigerte, da öffnete ihm sein Artikel über die Spezielle Relativität wieder die Tore zur Universität. Schon bald darauf bekam er 1908 eine Stelle als Privatdozent an der Universität in Bern und vier Jahre später wurde er Professor in Zürich. Endlich konnte er sich ungestört den ungelösten Fragen seiner Theorie zuwenden.

Die größte aller ungelösten Fragen, das war die Gravitation. Wie konnte er Newtons fallenden Apfel mit seiner Relativität vereinen? Volle zehn Jahre sollte Einstein die Gleichungen drehen, wenden und neu aufstellen. 1915 kam dann endlich der Durchbruch. Nach mühsamer Arbeit gelang ihm die Ausarbeitung einer vervollständigten Allgemeinen Relativitätstheorie.

Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie steht heute in ihrer Bedeutung und Schönheit mit großen Kulturgütern wie den Cellosuiten Bachs, den Versen Shakespeares oder der Sixtinischen Kapelle auf einem Rang. Doch anders als die Fresken Michelangelos, die auf ewig in die Gewölbe gemalt sind, wandelte sich das Bild von Einsteins Werk. Zunehmend entzog es sich dem Pinselstrich des Meisters.

Einstein nahm an, dass alle Materie und Energie im Universum gleichmäßig verteilt sind. Das war plausibel. Und dennoch war der Gedanke folgenschwer. Denn Einsteins Gleichungen – die sogenannten Feldgleichungen, die das Fundament der Relativitätstheorie bilden – erforderten wiederum, dass das Universum in Bewegung sein müsste. Nirgends konnte Stillstand sein, zu keiner Zeit.

In der Wüste von Los Alamos wurde der amerikanische Physiker Robert Oppenheimer berühmt. Dort zündete im Zweiten Weltkrieg seine Arbeitsgruppe des streng geheimen Manhattan Projects die erste Atombombe der Welt. Ein zweifelhafter Ruhm also. Aber Oppenheimer war einer der besten Physiker der Zeit. Und so wundert es nicht, dass auch er sich zunächst mit Einsteins Allgemeiner Relativität beschäftigt hatte. Er war einer weiteren mathematischen Kuriosität der Theorie auf der Spur – den Schwarzen Löchern.

Oppenheimer fragte sich, wie der Lebenszyklus eines massereichen Sterns endete. Er stolperte dabei über eine Lösung, die so merkwürdig wie unbegreiflich schien und doch aus Einsteins Formeln folgen musste. War ein Stern nur groß und schwer genug, würde er in sich zusammenstürzen und ein mysteriöser Schleier würde ihn umgeben, der ihn unsichtbar machte.

War die Allgemeine Relativität mit Einsteins Tod in einen tiefen Schlummer gesunken, so kam sie etwa zehn Jahre später mit einem Paukenschlag zurück auf die Weltbühne: Denn der Urknall ließ sich hören!

Alles begann damit, dass die beiden amerikanischen Physiker Arno Penzias und Robert Wilson ein paar Antennen auf dem Gebäude der Bell Labs in New Jersey aufstellten. Sie hofften, die Milchstraße zu kartieren, mussten dafür aber erst die Präzision ihrer Instrumente testen. Also richteten sie die Antennen zunächst dorthin, wo es ganz still war – ins himmlische Nichts.

Die Physik des 20. Jahrhunderts erreichte zwei Meilensteine. Zum einen war da natürlich die Allgemeine Relativität, die den Menschen das große weite Universum der Sterne und Galaxien eröffnete. Zum anderen war da die Quantentheorie, die Einblick in die Welt der kleinsten Teilchen gab. Ein Wermutstropfen aber blieb: So schön die beiden Theorien waren, so schwierig ließen sie sich vereinen.

So begannen die Physiker ihre Suche nach einer einheitlichen Theorie der Naturkräfte, einer Grand Unified Theory.

Nun sag, wie hältst du’s mit der Gravitation? Das ist die Gretchenfrage der Physik.

Bis heute ist der Physik keine einheitliche Theorie aller Naturkräfte gelungen. Der Vereinigung der Schwerkraft mit der Quantentheorie aber ist sie ein großes Stück näher gekommen – genauer gesagt zwei große Stücke. Denn heute gibt es zwei Erklärungsansätze zur Quantisierung der Gravitation, einen kanonischen und einen kovarianten Ansatz. Und um diese zoffen sich die Physiker!

Die Allgemeine Relativitätstheorie gilt vielen Physikern als heilige Schrift und ihr Wort ist unantastbar. Eine Anpassung auf die Quantentheorie im Kleinen, das war noch verkraftbar. Aber Einsteins Theorie im Großen zu verändern grenzt für seine Jünger an Gotteslästerung. Und so runzeln nicht wenige Forscher die Stirn bei dem Gedanken einer Neuformulierung von Einsteins Gravitation. Ganz unnötig sei das und unschön obendrein. Die Natur aber mag da anderer Meinung sein.

Die Physikergemeinschaft sollte akzeptieren, dass auch Einsteins Allgemeine Relativität eines Tages nicht mehr zeitgemäß sein könnte. Ganz ohne Frage ist die Theorie ein grandioser Erfolg. Über hundert Jahre nach ihrer Konzeption aber braucht es frischen Wind. Denn in den sehr kleinen und sehr großen Skalen oder Situationen äußerst starker oder schwacher Gravitation scheint sie an ihre Grenzen zu stoßen oder gar zu versagen. 

Die Kernaussage dieser Blinks ist:

Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie revolutionierte die Physik. Stellte einst Kopernikus die Wissenschaft auf den Kopf und die Sonne in den Mittelpunkt des Himmels, so stürzte auch Einstein das vertraute Bild der Welt. Die Allgemeine Relativität hat uns so viel über das Universum gelehrt – doch jede Theorie hat Grenzen und alle haben ihre Zeit. Nach Kopernikus kam Newton, nach Newton kam Einstein. So ist die Relativitätstheorie nicht das Ende der Geschichte. Vielleicht werden wir bald Zeugen der Geburt einer neuen Theorie.