Einfache Fragen, einfache Antworten

Ganz einfach...

• Um was geht es in der Allgemeinen Relativitätstheorie?
  Es geht um Raum und Zeit, um unsere Vorstellungen davon, und darum, warum die Dinge auf den Boden fallen, der Mond um die Erde kreist, die Erde um die Sonne usw.
  
  
• Welche Vorstellungen von Raum und Zeit gibt es denn?
  Wie stellst du dir denn Raum und Zeit vor?
  Vielleicht als eine Bühne, auf der alles abläuft?
  Oder wie einen Fluss ohne Anfang und Ende? Oder mit einem Anfang und einem Ende?
  Oder meinst du, Raum und Zeit gäbe es nur in der Fantasie der Menschen, eigentlich also gar nicht)?
  
  All diese Vorstellungen wurden tatsächlich immer wieder von Forschern durchdacht.
  Einstein hat diesen Vorstellungen eine neue, weitere hinzugefügt. Diese ist nun auch zu unserem Weltbild geworden, zu einer Vorstellung also, die alle anderen ersetzen soll und immer wieder durch Experimente überprüft wird. Auf dieser einen Vorstellung baut auch unser Wissen um das Weltall mit all seinen Sternen und Planeten auf.
  
  
• Welche Vorstellung hatte denn Einstein?
  Nun, dass Raum und Zeit - ich sag mal - "Dinge" sind, "Etwas", das beeinflusst werden kann und sich unter dieser Beeinflussung verändert. So wie der Kaugummi oder ein Knetstück Dinge sind, die ich durch Drücken und Ziehen verändern kann.
  
  
• Kann man Raum und Zeit denn auch drücken und ziehen?
  In gewisser Weise ja! Mann nennt das aber "krümmen" und sagt dann dazu, dass Raum und Zeit "gekrümmt" sind.
  
  
• Und wer kann das machen?
  Jeder und alles macht das. Alles um uns herum drückt auf Raum und Zeit und krümmt diese. Je grösser und schwerer etwas ist, desto stärker ist dieses Drücken. Besser ausgedrückt: Die Sonne krümmt Raum und Zeit wesentlich mehr als dies ein kleiner Stein es tut.
  
  
• Und wie kann man das merken?
  Bei einem Stein haben wir keine Chance, der ist viel zu leicht. Aber bei der Sonne können wir das schon feststellen - einfach indem wir Raum und Zeit messen.
  
  Kennst du denn Messgeräte für Raum und Zeit?
  
  
• Hm, den Raum kann ich mit einem Metermass ausmessen, die Zeit mit einer Uhr. Aber wie können die mir das mit dem Drücken, äh, mit dem "Krümmen", zeigen?
  Ich will Dir das mit der Uhr erklären (sonst wird das zu lang). Zuerst einmal ein Experiment, das wir nicht durchführen können, weil unsere Uhren zu ungenau sind: Stell eine Uhr auf einen Schrank, eine andere bleibt auf dem Boden. Nach einer gewissen Zeit stellst du die beiden Uhren wieder zusammen und vergleichst diese miteinander.
  
  Frage: Was, meinst du, wird passiert sein?
  
  
• Nichts! Was soll schon passieren - ausser dass die eine Uhr staubiger sein wird, wenn sie auf dem Schrank steht?
  Richtig, das haben die Menschen jahrhundertelang gedacht. Bis Einstein kam. Er zeigte, dass die Uhr auf dem Schrank schneller geht als die auf dem Boden. Am schnellsten wird d i e Uhr gehen, die sogar am weitesten weg ist von allen Planeten und Sternen. Nach Einstein liegt dies daran, dass in der Nähe des Bodens die Zeit langsamer vergeht (dort wird sie stärker "gedrückt" als auf dem Schrank). Dies zeigt dann die Uhr an.
  
  
• Das hängt von der Entfernung zum Boden ab?
  Ja, und davon wie gross und schwer der Himmelskörper ist, dessen Oberfläche dieser Boden. Auf der Erde ist dieser Effekt deshalb kleiner als zum Beispiel auf der Sonne. (Auch wenn man dort natürlich kaum von einem Boden sprechen kann)
  
  
• Und das wurde gemessen?
  Ja. Einstein hat Recht behalten mit dieser merkwürdigen Vorstellung, dass Raum und Zeit "gekrümmt" werden können.
  
  
• Hat das noch andere Auswirkungen als die, dass Uhren langsamer gehen?
  Ja. (Abgesehen davon, dass wir vom Raum noch nicht gesprochen haben...) Stell Dir eine Rakete vor, die durch den Weltraum an einem Planeten vorbeisaust. Da in Planetennähe die Zeit langsamer vergeht, wir die Bahn der Rakete zu dem Planeten hingebogen. Statt geradeaus zu fliegen, weicht die Rakete vom Kurs ab und fliegt eben in einem Bogen am Planeten vorbei.
  
  
• Aber das liegt doch an der Anziehungskraft des Planeten!
  Nein, die brauchen wir nicht mehr. Es liegt daran, dass Raum und Zeit gekrümmt sind, wenn Raketen in einem Bogen an einem Planeten vorbeifliegen, oder ein Mond um einen Planeten kreist. Auch wenn etwas auf den Boden fällt! Alles verhält sich so, als wollte es dorthin, wo die Zeit am langsamsten verläuft...
  
  
• Kann man sich das auch vorstellen?
  Es gibt ganz verschiedene Bilder dafür. Das bekannteste ist das mit dem Gummituch: Eine schwere Kugel (der Planet) drückt ein Gummituch ein, eine leichte Kugel (die Rakete) wird daran vorbeigestossen und wird natürlich an der Delle abgelenkt, ganz so, als ob die grosse Kugel sie angezogen hätte. Das Schwierige dabei ist, dass das Tuch die Zeit darstellt, und die Delle, wie die Zeit "eingedrückt" ist. Ein anderes Bild: Stell Dir eine Reihe Menschen vor, die vor Dir stehen und in diesem Moment loslaufen. Allerdings sind die rechts etwas träge und laufen einen Schritt, wo die links von Dir schon zwei Schritte weiter sind. Und damit das ganze gleichmässig ist, sollen die rechts von Dir umso träger sein, je weiter sie rechts stehen. Der Effekt wird sein, dass die Menschenreihe nicht auf Dich zukommt, sondern einen grossen Bogen nimmt und vor Dir abbiegt - nach rechts, dorthin, wo die grösste Trägheit "herrscht".
  
  
• Heisst das also, dass alles was durch die Anziehungskraft bisher erklärt wurde, durch dieses "Eindrücken" von Raum und Zeit erklärt werden kann?
  Ja, das heisst das. Die Erde zum Beispiel kreist nicht um die Sonne, weil diese die Erde anzieht. Nach der modernen Vorstellung (dem modernen Weltbild) ist es so: Die Sonne drückt bei sich die Zeit ein - sie krümmt die Zeit. Die Erde will an der Sonne geradeaus vorbeifliegen, wegen der Delle in der Zeit fliegt sie aber um die Sonne herum. Die Delle ist nun so gross, dass sich der Bogen der Erde zu einer Umlaufbahn schliesst.
  
  
• Auch der Raum wird eingedrückt?
  Ja. Einerseits bringt das nochmals zusätzliche Effekte. Andererseits ist es aber auch so, dass wir in der neuen Vorstellung eigentlich nicht mehr von Raum und Zeit reden dürfen. Beide sind miteinander verwoben. Es gibt nur die eine Raumzeit.
  Aber das ist eine andere Geschichte...

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