Die Relativitätstheorie holt den Kosmos aus der Unendlichkeit

Mit dem Einzug der Allgemeinen Relativitätstheorie in die Physik fallen mehrere Grundannahmen der Newtonschen Physik. Die Physik ist nicht mehr der Raum des Unbegrenzten, sondern durch ein absolutes Maximum bestimmt. Gleichzeitig wird die mathematische Grundlage der Physik überholt.

Foto: hinsehen.net E.B.

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Spezielle Relativitätstheorie – es gibt auch im Kleinsten Grenzen

Eine Geschwindigkeit größer als die des Lichtes ist nicht möglich. Selbst die eigene relative Bewegung im Verhältnis zum Licht ändert die beobachtete Geschwindigkeit des Lichtes nicht. Aus der größtmöglichen Geschwindigkeit folgen auch kleinste mögliche Einheiten für Raum und Zeit. Diese sind erst einmal nur praktisch kleinste Einheiten. Theoretisch kann man kleinere Einheiten annehmen und konstruieren, doch sind diese praktisch nicht mehr relevant. Die kleinste Raumeinheit ist die Distanz, die Licht in der kleinsten Zeit Einheit zurücklegt. Wenn es diese Distanz in einer Zeit kürzer als der kleinsten Zeiteinheit zurücklegt, wäre es schneller als die Lichtgeschwindigkeit und damit nicht möglich.

Raum und Zeit sind im Modell der Relativitätstheorie nicht mehr unabhängig und absolut, sondern durch die Lichtgeschwindigkeit verbunden.  Sie bilden die Raumzeit als einzig unabhängige und nicht zum Beobachter relative Realität. Selbst der Fortgang der Zeit an sich ist vom Beobachter abhängig. Bei zwei Beobachtern mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten relativ zueinander „vergeht“ für den Beobachter mit der höheren Geschwindigkeit die Zeit langsamer.

Die Allgemeine Relativitätstheorie macht die bisherige Geometrie unbrauchbar

Durch die Auswirkungen der Relativitätstheorie auf das Modell von Raum und Zeit wurde dazu eine neue Geometrie notwendig. Die Physik nach Newton und Descartes konstruiert den Raum und die Zeit als ein vierdimensionales euklidisches Koordinatensystem von Geraden aus einem Nullpunkt:  Der dreidimensionale Raum plus die Zeit als vierte Dimension.

Die Relativitätstheorie postuliert jedoch die Krümmung in der Raumzeit aufgrund von Masseanhäufungen. Dies ist mit einem auf rein geraden Linien beruhenden Koordinatensystem nicht abbildbar. In einem euklidischen Koordinatensystem ist die kürzeste Strecke zwischen zwei Punkten immer die Gerade durch diese beiden Punkte. Bei der Krümmung der Raumzeit durch Masse ist die kürzeste Strecke zwischen zwei Punkten auf der Krümmung keine gerade Linie, sondern gekrümmt. Damit wird auch die mathematische Grundlage der newtonschen Physik überholt und ist nur noch für Approximationen in Geschwindigkeiten weit unterhalb der Lichtgeschwindigkeit einsetzbar.

Bestätigung in der Praxis

Die Aussagekraft der Relativitätstheorie wird durch die praktische Relevanz verstärkt. Sie ist für den modernen Menschen zum praktischen Alltag geworden. Das Global Positioning System (GPS) etwa erreicht nur durch die Berücksichtigung  sowohl der allgemeinen als auch der speziellen Relativitätstheorie seine hohe Genauigkeit. Sowohl die Krümmung der Raumzeit, Teil der Allgemeinen Relativitätstheorie, als auch die Verlangsamung der Zeit durch die Geschwindigkeit der Satelliten spielt eine nicht zu vernachlässigende Rolle.

Die Auswirkungen der Theorie auf die Praxis sind nicht mehr zu leugnen. Doch in unsere Vorstellung von der Welt ist dies nicht wirklich durchgedrungen. Die theoretischen Konsequenzen sind noch nicht richtig durchdacht und systematisch eingeordnet.

Newtons Physik wird abgelöst und ist nur noch eine Approximation der durch die Relativitätstheorie beschrieben Phänomene bei Geschwindigkeiten deutlich unter der Lichtgeschwindigkeit. Für die grundlegendere physikalische Beschreibung der Welt ist sie unbrauchbar geworden. Damit verlieren jedoch auch die Argumente für unendliche Möglichkeiten aus der newtonschen Physik ihre Aussagekraft.

So sehr die Relativitätstheorie die Grundfesten des Atheismus erschütterte war es die darauf aufbauende Big Bang Theorie, die das klassische Argument zum Scheitern brachte, das Universum sei ohne Anfang und brauche keinen Schöpfer, um erklärt zu werden. Wie die Idee eines belgischen Jesuiten unser Sicht auf die Welt veränderte, zeigt der nächste Teil dieser Serie.

Philipp Müller

4 Gedanken zu “Die Relativitätstheorie holt den Kosmos aus der Unendlichkeit

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