http://www.faz.net/-gwz-8dm8v

Die Anfänge : Gravitationswellen - verloren und wiedergefunden

  • -Aktualisiert am

Albert Einstein formuliert am 14. Januar 1931 eine Feldgleichung für die Dichte der Milchstrasse am Carnegie-Institut im kalifornischen Pasadena. Bild: AP

Gravitationswellen waren nicht die alleinige Idee Albert Einsteins: Wichtige Anstöße kamen von zahlreichen Wissenschaftlern, darunter Karl Schwarzschild, wie die Untersuchung historischer Quellen nun zeigt.

          Die erste direkte Beobachtung von Gravitationswellen gelang fast ein Jahrhundert nach ihrer ersten Vorhersage durch die allgemeine Relativitätstheorie Einsteins. Der Nachweis von Gravitationswellen war eine der größten Herausforderungen moderner astrophysikalischer Forschung. Ähnlich wie Galileis Fernrohr oder die Entdeckung der Hertzschen Wellen eröffnet er ein neues Fenster für die Beobachtung des Universums, das uns Einblicke in seine frühesten Anfänge erlauben könnte. Auch Wissenschaftshistoriker haben die Geschichte der spannenden Suche nach Gravitationswellen seit langem aufmerksam verfolgt. Jetzt hat eine gemeinsame Untersuchung von Historikern der Einsteinausgabe am Caltech, der Hebräischen Universität in Jerusalem und des Max-Planck-Instituts für Wissenschaftsgeschichte in Berlin gezeigt, dass selbst die allerersten Anfänge dieser Suche Teil einer dramatischen Geschichte waren, an der nicht nur Einstein beteiligt war.

          Die ersten Auseinandersetzungen um die Frage, ob es so etwas wie Gravitationswellen wirklich gibt, fanden bereits vor Einsteins Vollendung der allgemeinen Relativitätstheorie im November 1915 statt. Ein Konkurrent Einsteins im Ringen um die Aufstellung einer Feldtheorie der Schwerkraft, der Physiker Max Abraham, beschäftige sich bereits 1912 mit diesem Problem und bemerkte, dass Gravitationswellen sich von elektromagnetischen Wellen grundsätzlich unterscheiden müssten. Als Einstein dann seine abschließende Arbeit zur allgemeinen Relativitätstheorie am 25. November 1915 der Preussischen Akademie in Berlin vorlegte, war die Frage, ob solche Wellen tatsächlich aus seiner Theorie folgen, noch offen. Einstein erwähnte das Thema zum ersten Mal in einem Brief, den er am 19. Februar 1916 an Karl Schwarzschild schickte. Nach einigen obskuren technischen Bemerkungen, stellte er lakonisch fest: „Es gibt also keine Gravitationswellen, welche Lichtwellen analog wären.“

          Wir brauchen eine Quantentheorie der Gravitation

          Nur kurze Zeit später änderte er allerdings seine Meinung. Am 22. Juni 1916 publizierte er eine Arbeit, in der er aus seiner kurz zuvor abgeschlossenen allgemeinen Relativitätstheorie die Existenz von Gravitationswellen ableitete, die sich ebenso wie elektromagnetische Wellen mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten. Er leitete darin eine Formel für die Ausstrahlung solcher Wellen ab, die allerdings mit einem Fehler behaftet war, den er zwei Jahre später, angeregt durch die Kritik eines Kollegen, in einer Nachfolgearbeit korrigieren konnte. Seine Rechnungen zeigten jedoch, dass diese Wellen zu schwach sind, um mit der damals zur Verfügung stehenden Technologie beobachtet werden zu können. Darüber hinaus argumentierte er, dass eine zukünftige Quantentheorie der Gravitation nötig sei, um angesichts der Abstrahlung von Gravitationswellen die Stabilität von Atomen zu garantieren.

          Noch Jahrzehnte später waren sich Einstein und viele seiner Kollegen keineswegs sicher, ob es Gravitationswellen tatsächlich gibt. Das Thema trat schließlich in den Hintergrund der Diskussion und wurde erst Mitte der fünfziger Jahre wiederbelebt, zu einem Zeitpunkt, als eine regelrechte Renaissance der allgemeinen Relativitätstheorie einsetzte. Nun ist es durch eine gemeinsame Anstrengung der internationalen Physikergemeinschaft wieder ins Zentrum der Aufmerksamkeit gerückt. Am 11. Februar 2016 bestätigten die Physikerinnen und Physiker der Ligo-Kollaboration die Existenz von Kräuselungen der Raumzeit durch den Zusammenstoß zweier schwarzer Löcher, von Objekten also, für deren Beschreibung Schwarzschild ein Jahrhundert zuvor die Grundlagen geliefert hatte.

          „Ihre neue Mitteilung aber finde ich sehr interessant“

          Die Anfänge der dramatischen Geschichte der Gravitationswellen, wie man sie in den Studien von Daniel Kennefick und Harry Collins nachlesen kann, blieben jedoch im Dunkeln. Nun hat eine abermalige Prüfung der historischen Dokumente, die sich im Einstein Archiv und an anderen Orten erhalten haben, ein neues Licht auf den Ursprung der Idee geworfen. Der Erste, der das Thema der Existenz von Gravitationswellen als Folge von Einsteins Theorie aufgebracht und untersucht hat, war Karl Schwarzschild. Er war auch der Erste, der eine exakte Lösung von Einsteins Feldgleichungen gefunden hatte, und alles dies, während er im Ersten Weltkrieg an der Ostfront stationiert war und dennoch mit Einstein und anderen Physikern in engem Kontakt blieb.

          Weitere Themen

          Ein Spruch für 1,3 Millionen Dollar Video-Seite öffnen

          Notiz von Einstein versteigert : Ein Spruch für 1,3 Millionen Dollar

          „Stilles bescheidenes Leben gibt mehr Glück als erfolgreiches Streben, verbunden mit beständiger Unruhe“ - vor fast hundert Jahren hat Albert Einstein einem Kellner in Tokio einen Zettel mit diesem Spruch zugesteckt. Heute kam die Notiz unter den Hammer - und wechselte für über eine Million Euro den Besitzer.

          Hongkongs virtueller Friedhof Video-Seite öffnen

          China : Hongkongs virtueller Friedhof

          Beerdigungen können im chinesischen Hongkong äußerst kostspielig sein. Ein Start-up bietet nun eine digitale Lösung, die deutlich günstiger ist.

          Topmeldungen

          Regierungsbildung : Steinmeier will Gipfel mit Merkel, Seehofer und Schulz

          Bundespräsident Frank-Walter Steinmeier hat die Vorsitzenden von CDU, CSU und SPD zu einem gemeinsamen Gespräch eingeladen. In der SPD soll es danach Vorgespräche über eine mögliche große Koalition geben – eine formelle Entscheidung dürfte so schnell aber nicht fallen.
          Die Proteste mit Tibet-Fahnen erzürnte die chinesische Delegation beim Spiel in Mainz.

          Proteste : DFB sagt Chinas U-20-Spiele vorerst ab

          Nach dem Eklat beim ersten Spiel von Chinas U 20 in Deutschland wird die Serie an Tests unterbrochen. Die Partien in diesem Jahr sind abgesagt. Wie es danach weitergeht, ist offen.

          Newsletter

          Immer auf dem Laufenden Sie haben Post! Abonnieren Sie unsere FAZ.NET-Newsletter und wir liefern die wichtigsten Nachrichten direkt in Ihre Mailbox. Es ist ein Fehler aufgetreten. Bitte versuchen Sie es erneut.
          Vielen Dank für Ihr Interesse an den F.A.Z.-Newslettern. Sie erhalten in wenigen Minuten eine E-Mail, um Ihre Newsletterbestellung zu bestätigen.