• vom 09.06.2017, 20:59 Uhr

Natur


Gravitation

Das Größte und das Kleinste




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Von Eva Stanzl

  • Jeder Gegenstand fällt nach unten. Doch obwohl sie so augenscheinlich ist, bereitet die Schwerkraft Physikern Kopfzerbrechen. Denn es gibt keine einheitliche Theorie, mit der sie sich berechnen lässt, sondern nur Gesetze für große Objekte und winzige Teilchen.

Die rätselhafte Erdanziehung hat den Menschen schon auf allerlei Ideen gebracht.

Die rätselhafte Erdanziehung hat den Menschen schon auf allerlei Ideen gebracht.© Fotolia/freefly Die rätselhafte Erdanziehung hat den Menschen schon auf allerlei Ideen gebracht.© Fotolia/freefly

Wien. Menschen gehen und stehen am Boden, alles fällt nach unten. Flugzeuge benötigen Unmengen an Energie, um abzuheben, Raumschiffe enorme Antriebe, um die Erdanziehung zu überwinden und ins All zu starten. Dort wiederum wird das Licht ferner Sterne von der Gravitation der anderen abgelenkt.

Keine Kraft ist so gut sichtbar wie die Schwerkraft. Dennoch lässt sie sich nicht immer leicht berechnen. Vielmehr widersetzt sie sich dem Nachweis durch eine einheitliche Theorie, die die Physik winziger Teilchen, großer materieller Objekte und der Himmelskörper gleichermaßen beschreibt. "Die Schwerkraft ist die Katurkraft, die den Wissenschaftern am meisten Kopfzerbrechen bereitet", sagt es der Wiener Physiker Florian Aigner von der Technischen Universität (TU) Wien.


Astronomen messen Gewicht eines Sterns über Gravitation
Die Natur kennt vier Kräfte. Elektromagnetische Kraft sowie starke und schwache Wechselwirkung gelten in der Atom- und Kernphysik als gut verstanden, zumal sie im Standardmodell der Physik, das die wesentlichen Erkenntnisse der Teilchenphysik nach heutigem Stand zusammenfasst, gut berechenbar sind. Nur die vierte Kraft, die Schwerkraft, passt nicht ganz ins Bild. Mathematisch lässt sie sich weniger leicht beschreiben.

Newtons Gravitationsgesetz, nach dem jeder Massenpunkt auf jeden anderen Massenpunkt mit einer anziehenden Gravitationskraft einwirkt, erlaubt es uns zwar, wunderbar auszurechnen, wo ein fallengelassener Kugelschreiber landen wird. Die Formel des britischen Physikers ist grundlegend für die Schwerkraft der Erde, den Mondumlauf und die Planetenbewegungen um die Sonne. Um die großen Skalen des Universums mit seinen Sternen und Galaxien zu erklären, bedarf es hingegen Albert Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie. "Gravitation ist ein Symptom der Geometrie des Universums, die darauf beruht, dass Raum und Zeit verbogen sind", erklärt Aigner. Bei den anderen Kräften stelle man sich Raum und Zeit als starre Bühne vor, auf der sie stattfinden. Die Bühne der Schwerkraft sei hingegen beweglich, weil sie Raum und Zeit selbst verbiegt.

Die Konsequenz sind Situationen, in denen sich selbst Lichtwellen nicht auf gerader, sondern gekrümmter Bahn fortbewegen. Eine Vorhersage der Relativitätstheorie ist der Gravitationslinseneffekt: Wenn ein Lichtstrahl an einem sehr schweren Körper mit sehr hoher Anziehungskraft vorbeizieht, wird er abgelenkt. Obwohl Photonen masselos sind und normalerweise nicht auf die Schwerkraft reagieren, verfolgen sie in einem durch die Schwerkraft verbogenen Umfeld von Raum und Zeit ebenfalls eine gekrümmte Bahn. Diesen Gravitationslinseneffekt, wie er es nannte, beobachtete Einstein erstmals während einer Sonnenfinsternis 1919: Die Position von Sternen nahe dem Rand der verdunkelten Sonne erschien leicht verschoben. Der Physiker wurde für seine Vorhersage gefeiert, ein wesentlicher Teil seines Ruhms gründet auf dieser Beobachtung.

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Copyright © Wiener Zeitung Online 2017
Dokument erstellt am 2017-06-09 15:47:06
Letzte nderung am 2017-06-09 15:58:30



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