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Albert Einsteins Göttinger Verbindungen

100 Jahre Relativitätstheorie Albert Einsteins Göttinger Verbindungen

Albert Einstein revolutionierte vor 100 Jahren mit seiner Allgemeinen Relativitätstheorie das Weltbild der Physik. Vor der Veröffentlichung am 25. November in Berlin war er im Sommer 1915 in Göttingen gewesen, um seine Theorie mit dem Mathematiker David Hilbert zu diskutieren.

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Albert Einstein (1879-1955) kam im Sommer 1915 nach Göttingen.

Quelle: Hanser

Göttingen. Wer heute ein Navi einschaltet, findet auch mit Hilfe von Albert Einstein zum Ziel. Erst die Allgemeine Relativitätstheorie ermöglicht die gewünschte Genauigkeit der Satellitennavigation. Das konnte Einstein (1879-1955) nicht vorhersehen, als er am 25. November 1915 den Kern seiner umwälzenden Theorie an der Preußischen Akademie der Wissenschaften in Berlin präsentierte. Die Wirkung seiner Arbeit war tiefgreifend: Mit der Allgemeinen Relativitätstheorie revolutionierte das Jahrhundertgenie das Weltbild der Physik.

 

Die Periheldrehung des Planeten Merkur war mit dem Gravitationsgesetz nach Isaac Newton nicht erklärbar. Einstein beschäftigte das bereits seit Jahren. Seine Theorien aber blieben für ihn unberechenbar, bis der Physiker sich Mathematik-Nachhilfe auf hohem Niveau geben ließ: Marcel Grossmann war sein Schulkamerad gewesen, 1912 wurden die beiden Kollegen an der Eidgenössischen Technischen Hochschule in Zürich. Hier entwickelten sie Feldgleichungen, die auf die Göttinger Mathematiker Carl Friedrich Gauß (1777-1855) und Bernhard Riemann (1826-1866) zurückgehen und die 1915 Verwendung fanden für die Allgemeine Relativitätstheorie. So wurden mathematische und physikalische Denkwege zusammengeführt.

 

Auf Einsteins Veröffentlichungen reagiert der Göttinger Mathematiker Hilbert (1862-1943). Er lädt den Physiker, der inzwischen in Berlin tätig ist, nach Göttingen ein zu einer Vorlesungsreihe. Einstein logiert vom 29. Juni für eine Woche in Gebhards Hotel. Mathematiker Hilbert arbeitet an der Gravitationstheorie, ihm schwebt eine Weltfunktion vor. Somit wird er Mitstreiter; möglicherweise auch Mitbewerber im Wettlauf um neue Feldgleichungen und die Vollendung der Allgemeinen Theorie. Einstein hatte sich der Mathematik zugewandt, Hilbert der Physik, um das gesetzte Ziel zu erreichen: „Jede Wissenschaft wächst wie ein Baum, nicht nur die Zweige greifen weiter aus, sondern auch die Wurzeln dringen tiefer,“ nannte Hilbert das.

 

David Hilbert (1862-1943) war seit 1895 Mathematikprofessor in Göttingen.

Quelle: GT-Archiv

In Göttingen, so beschreibt es Sachbuchautor Thomas Padova, fühlt Einstein „sich von den Gelehrten bis ins Einzelne verstanden“ und zeigt sich begeistert von Hilbert. Die beiden sollen in einen Wettbewerb um die erste Veröffentlichung geraten sein. Im November tauschen sie sich über den Stand ihrer jeweiligen Arbeiten aus. Die sind, so bemerkt Hilbert, „völlig verschieden“. Einstein möchte wissen, wie Hilbert die Sache angeht. Eine Einladung nach Göttingen aber, nun zu Hilbert nach Hause, muss Einstein absagen.

 

Auf jeden Fall publizieren beide im November 1915 ihre Theorien: Hilbert am 20. November die „Grundgleichungen der Physik“, Einstein stellt im November vier Arbeiten der Preußischen Akademie der Wissenschaften vor. Deren Mitglieder erfahren von der neuen Theorie, deren Berechnung auf den Gleichungen, nun von Einstein anders angewendet, beruht, die auch schon im Winter 1912/13 eingesetzt wurden.

 

Die Theorie besagt, dass die Raumzeit durch Masse verzerrt wird - ähnlich wie etwa eine Bowling-Kugel ein Trampolin einbeult. Dieser Effekt ist umso stärker, je größer die Masse ist. "Das war ein Paradigmenwechsel", erläutert Prof. Hermann Nicolai, Direktor am Albert-Einstein-Institut der Max-Planck-Gesellschaft in Potsdam. "Die Aussage ist, dass die Schwerkraft eine Folge der verkrümmten Geometrie von Raum und Zeit ist." So wie ein Tennisball auf einem anderen Weg über ein Trampolin rollt, wenn es durch die Bowlingkugel eingedellt wird. Der Theorie zufolge wird durch die Verkrümmung der Raumzeit auch das Licht messbar abgelenkt, wenn sein Weg an einer großen Masse wie etwa der Sonne vorbeiführt.

 

Ende November 1915 waren sich Einstein und Hilbert nicht mehr grün. Einstein beeilte sich, seine Priorität auf dem Gebiet der relativistischen Schwerkraft zu sichern. Aber noch vor Weihnachten kam die beiden Wissenschaftler wieder in Gespräch: Einstein schickte versöhnliche Zeilen an Hilbert nach Göttingen. Hilbert schlug den Kollegen aus Berlin für eine Mitgliedschaft in der Akademie der Wissenschaften zu Göttingen vor. Aber Einstein lehnte das ab. Dagegen betonte er, so Padova in seinem aktuellen Buch über Einstein, es sei doch objektiv schade, wenn sich zwei „wirkliche Kerle“, die sich aus dieser schäbigen Welt etwas herausgearbeitet hätten, nicht gegenseitig zur Freude gereichten. Bei seinem nächsten Besuch in Göttingen wohnte Einstein im Hause Hilbert.

 

Einsteins Theorie wurde bei zwei Expeditionen im Jahr 1919, die eine Sonnenfinsternis untersuchten, bestätigt. Für die Forschung der folgenden Jahre aber hatte sie kaum Relevanz. Sie war nach Angaben von Wissenschaftshistoriker Alexander Blum vom Max-Planck-Institut für Wissenschaftsgeschichte in Berlin in den 1960er- und 1970er-Jahren erst wieder von Interessen. Ursache waren unter anderem die Entdeckung exotischer, weit entfernter Himmelskörper, deren unerwartete Eigenschaften sich mit Hilfe von Einsteins Theorie erklären ließen - so etwa Schwarze Löcher, deren extrem starkes Gravitationsfeld nicht einmal das Licht entweichen lässt.

 

Schwarze Löcher, Urknall, die stetige Ausdehnung des Universums - das alles lässt sich mit der Allgemeinen Relativitätstheorie erklären. "Die ganze moderne Kosmologie fußt auf den Einstein-Gleichungen", betont Nicolai. Für ihn ist die Allgemeine Relativitätstheorie ein Grundpfeiler der modernen Physik: "Es gibt heute eigentlich nur zwei grundlegende physikalische Theorien: die Quantentheorie und die Allgemeine Relativitätstheorie."

 

► Thomas de Padova: „Allein gegen die Schwerkraft. Einstein 1914-1918“. Hanser-Verlag, 310 Seiten, 21,90 Euro.
► Michel Janssen, Jürgen Renn: „Einsteins Weg zur allgemeinen Relativitätstheorie“ in Spektrum der Wissenschaft, Oktober 2015

 

Von Till Mundzeck und Angela Brünjes

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