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WELT DER WISSENSCHAFT: Gravitationswellen: Warten auf die Welle
Gravitationswellen liefern völlig neue Informationen über das All. Sie erlauben die Beobachtung Dunkler Materie und des Urknalls. Ein weltweites Netz von Gravitationswellendetektoren steht kurz vor dem Empfang der ersten Signale.
Die heutigen Vorstellungen vom Ursprung und Aufbau
des Universums beruhen auf der allgemeinen Relativitätstheorie von Albert Einstein (1879 – 1955).
Diese Theorie liefert eine neue Erklärung
der Gravitation. Anders als bei Isaac Newton
(1643 – 1727) erscheint sie nicht als
Kraft zwischen zwei Körpern, sondern als
eine Eigenschaft des Raums, in dem diese
Körper enthalten sind. Einstein erkannte,
dass Massen den Raum und die Zeit in
ihrer Umgebung verformen. Die dadurch
hervorgerufene Krümmung der Raumzeit ruft die Gravitationswirkungen hervor:
Eine Masse erzeugt eine »Delle« in der
Struktur der Raumzeit, und andere Massen
laufen in diese Delle hinein oder werden
durch sie in ihrer Bewegung abgelenkt.
Während für Newton der Raum die unveränderliche
Bühne, den starren Hintergrund
für alle physikalischen Vorgänge
bildet, erscheint er nach Einstein als Mitspieler
im Geschehen: Massen verformen
den Raum, und die Form des Raums wirkt
zurück auf die Bewegung der Massen. Da
sich alle Massen im Universum bewegen,
ist die Struktur des Raums in ständiger
Veränderung begriffen. Man hat es also
mit einer dynamischen Geometrie des
Raums zu tun. Der amerikanische Physiker
John A. Wheeler (1911 – 2008) hat deswegen
als präzisere Bezeichnung für die
allgemeine Relativitätstheorie den Namen
»Geometrodynamik« vorgeschlagen.
Unmittelbare Auswirkungen der Wechselbeziehung
von Raum, Zeit und Materie sind
die Ablenkung von Lichtstrahlen in der
Nähe großer Massen, die Expansion des
Alls und die Existenz von Gravitationswellen.
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