Montagsvortrag: Einstein und die Vermessung der Welt

7. März 2016, 19 Uhr
Referent: Herr Prof. Gernot Neugebauer, Universität Jena

Mit dem Thema "Einstein und die Vermessung der Welt" passte dieser Montagsvortrag hervorragend zur derzeitigen Veranstaltungsreihe "100 Jahre Allgemeine Relativitätstheorie" der Sternwarte Sonneberg. Herr Prof. Neugebauer hatte ein aufmerksames Publikum vor sich, dem er die komplizierten Sachverhalte anschaulich nahebrachte.

Einstein in Sonneberg

Die Geschichte der Vermessung der Welt begann mit dem Satz des Pythagoras. Sie wissen schon, der aus der Schule mit dem a2 + b2 = c2. Doch wahrscheinlich war die Methode der Seitenberechnung mit Hilfe eines rechtwinkligen Dreiecks schon lange vor Pythagoas bekannt. Darauf deuten Schriftstücke aus der Zeit der Hammurabi Dynastie (1830-1530 v.Chr.) hin.

Die Formel funktioniert wunderbar im flachen Raum. Auf einer gekrümmten Fläche wie z.B. der Oberfläche einer Kugel ist sie schon nicht mehr anwendbar. Und für Vermessungen im Weltraum kommen dann noch die Dimensionen Tiefe und Zeit dazu. Da sich materielle Vorgänge maximal mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten können, findet auch die Lichtgeschwindigkeit Eingang in eine Formel zur Vermessung von Abständen. Allerdings funktioniert sie wiederum nicht ohne die Berücksichtigung der Gravitation.

Das stellte im 19. Jahrhundert bereits der Astronom und Mathematiker Le Verrier fest, der sich darum bemühte, die Bahnparameter von Merkur genau zu bestimmen. Er konnte die Bahnstörungen durch den Einfluss der anderen Planeten im Sonnensystem zwar herausrechnen, übrig blieb dennoch ein unerklärliche Abweichung von 43'' Periheldrehung pro Jahrhundert.

Dieses Problem konnte Einstein mit Hilfe seiner Relativitätstherorie lösen, indem er postulierte, dass durch Materie eine Krümmung des Raumes verursacht wird. Nun ergab die merkwürdige Bahnabweichung Merkurs plötzlich einen Sinn: so nahe an dem großen Massezentrum Sonne wird dessen Bahn erheblich durch deren Gravitation beeinflusst.

Nicht nur Planeten folgen der Raumkrümmung, auch das Licht bewegt sich auf krummen Wegen. Das folgt aus der Relativitätstheorie und konnte noch zu Einsteins Lebzeiten nachgewiesen werden. Dazu vermaß man bei Sonnenfinsternissen Sternpositionen von Sternen, die optisch sehr nahe an der Sonne standen, und stellte fest, dass sie sich scheinbar an der falschen Stelle befinden. Die Erklärung: Das Licht der Sterne wird durch die Gravitation der Sonne abgelenkt, sodass sie ein klein wenig versetzt erscheinen.

Auch die Existenz von Gravitationswellen ergibt sich aus Einsteins Theorie und den dazugehörigen Formeln. Jedoch bezweifelte Einstein, dass man sie jemals würde messen können. Wir sind heute glücklicherweise in der Lage, so präzise Messungen durchzuführen, um eine Längenabweichung von einem Bruchteil eines Proton-Durchmessers nachzuweisen, die geschieht, wenn eine Gravitationswelle durch das Messgerät läuft.

Die derzeitige Ausstellung im Astronomiemuseum zeigt auf sehr anschauliche Art, wie solche Messungen durchgeführt werden und was künftig in dieser Richtung geplant ist. Mit Hilfe der Graviationswellenmessung hat sich gerade ein ganz neues Fenster geöffnet. Wir dürfen gespannt sein, was die Gravitationswellen-Astronomie in den nächsten Jahren an neuen Erkenntnissen über unser Universum erbringen wird.

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