100 Jahre Raumzeit: Einstein und die Folgen

100 Jahre Raumzeit : Einstein und die Folgen

Die Welt feiert wieder einmal Albert Einstein. Nur: Wer versteht die Allgemeine Relativitätstheorie überhaupt? Wer versteht die anderen Einstein-Weisheiten? Wer war eigentlich der naive Besso? Und wieso wurde Einstein der Popstar der Wissenschaft? Ein Streifzug

Die Kassiererin hält Käse und Milch über das magische Auge. Selbst die Knoblauchzehe trägt einen Strichcode, das Preisschild von heute. Es blitzt kurz, ein Laser hat den Preis in die Kasse übertragen - "gescannt" sagen wir dazu. Der nächste Handgriff, der nächste Artikel, der nächste Blitz. Während die Kassiererin die Waren über den Preisscanner schiebt, denkt sie kaum an den Mann, der ihr das Risiko von Zahlendrehern genommen hat. Und so lässt sich vieles aus unserem neuzeitlichen Alltag (siehe "Bummel im Elektronik-Markt") aufzählen, was letztlich Albert Einstein auf den Weg gebracht hat, aber kaum im Sinn hatte. Eben ein Denker, der kein Produktentwickler war.

Als vor zehn Jahren Deutschland das Einstein-Jahr feierte, wimmelte es nur so vor TV-Extras und (fast) verständlichen Vorträgen und Büchern. Überall jedoch nur "fast". Auch Veranstaltungen, die "Einstein einfach erklärt" versprachen, ließen Menschen zurück, die "es" danach nicht selbstständig einem Freund erklären konnten. Also ein Fall für die "Sendung mit der Maus"?

Problem: Erklärungen sprengen die Vorstellungskraft

Einstein selbst hat es einmal gegenüber seinem Sohn Eduard versucht. Der 12-Jährige fragt: "Papa, warum bist du so berühmt?" Einstein: "Wenn ein blinder Käfer an einem gekrümmten Ast entlang kriecht, merkt er nicht, dass der Ast gekrümmt ist. Ich hatte das Glück zu bemerken, was der Käfer nicht bemerkt hat." Eher eine Erklärung, die neugierig machen soll.

Wahrscheinlich reicht aber auch verständliches Erklären nicht, wenn das Erklärte jede Vorstellungskraft sprengt, weil es fernab der menschlichen Erfahrungswelt spielt. So sprengt uns das Zwillingsparadoxon förmlich den Kopf: Zwei Brüder trennen sich; während der eine mit 75 Prozent Lichtgeschwindigkeit (ca. 225 000 Kilometer pro Stunde) durch das All rast, bleibt sein Zwillingsbruder auf der Erde. Als der Astronaut nach 60 Erdjahren wiederkehrt, ist er um 20 Jahre weniger gealtert und erblickt seinen Bruder als Greis im Rollstuhl. Dieser Effekt aus der Speziellen Relativitätstheorie ist inzwischen zigfach mit Atomuhren in Flugzeugen bewiesen worden ist, im Erdenalltag aber nicht spürbar.

Vor mehr als 100 Jahren erscheint Einstein als ein Physiker mit bizarren Theorien. Sein Kreativitätsausbruch 1905: Im März deutet Einstein das Licht neu, im Juni provoziert er mit seiner Speziellen Relativitätstheorie, wonach Abstände, Geschwindigkeiten und Zeitspannen vom jeweiligen Betrachter abhängen und nichts schneller als das Licht sei. Raum und Zeit sind keine getrennte Größen mehr. Im September schiebt er die legendäre Formel E = mc² nach. Bis dato galten Masse (m) und Energie (e) in der Physik als getrennte Größen. Nun ist alles anders: Masse und Energie können ineinander umgewandelt werden, auch das Licht (c) kann Masse übertragen. Wie viel Energie Masse enthält, demonstriert unsere Sonne täglich in verschwenderischer Dimension. Oder: Drei Tausendstel Gramm Masse reichen aus, damit eine 100-Watt-Glühbirne rund 100 Jahre lang brennt. Die Formel schafft die theoretische Grundlage für Kernspaltung und -fusion und wird später das Atomzeitalter einläuten.

Die Leistungen in diesem Annus mirabilis (1905) würdigt Jahrzehnte später einmal der Physiker Carl Friedrich von Weizsäcker: "Arbeiten über verschiedene Themen, deren jede, wie man heute sagt, nobelpreiswürdig ist." Doch erst einmal gibt es keinen Nobelpreis für Einstein nach dem Wunderjahr. Das Komitee ist zerstritten (siehe "Das Veto von Stockholm").

Einstein ist in seinem Kopflabor 1905 längst mit weiteren Gedankenexperimenten unterwegs und beäugt die Gravitation. Kein geringerer als Max Planck warnt ihn jedoch davor, das in Stein gemeißelte Physikgebäude von Issac Newton umzustürzen: "Als alter Freund muss ich Ihnen davon abraten, weil Sie einerseits nicht durchkommen werden; und wenn Sie durchkommen, wird Ihnen niemand glauben." Doch Einstein lässt sich nicht beirren. Nach Newton ist die Gravitation eine Kraft, die den Apfel zur Erde fallen lässt und die Planeten auf stabilen Bahnen um die Sonne führt. Nur die sogenannte Periheldrehung des Merkurs setzt ein Fragezeichen hinter Newton. Nach dem 25. November 1915, als Einstein seine Allgemeine Relativitätstheorie in Berlin vorträgt, ist alles anders: Schwere Massen verbiegen die Raumzeit, so wie eine Bowlingkugel ein Gummituch einbeult. Künftig hat man sich auch die Laufbahnen des Lichts so vorzustellen; es folgt diesen Raumkrümmungen. Von der Gravitation im Newtonschen Sinne bleibt folglich nicht viel übrig. Dass Einstein sofort die "Merkur-Erkenntnislücke" schließt, bringt ihm bei einigen Physikern zwar erste Lorbeeren ein, aber ansonsten heißt es: Grau ist alle Theorie.

Das alles ist hoch abstrakt, aber nicht falsch, wie der Mensch inzwischen weiß. Andererseits sind diese Erkenntnisse für den Alltag auf Erden irrelevant. Salopp formuliert: Auf der Erde reicht Newton, aber schon in der Erdumlaufbahn nicht mehr. Einem Reporter hat Einstein seine Theorie in einem Satz erklärt: "Früher hat man geglaubt, wenn alle Dinge aus der Welt verschwinden, so bleiben nur noch Raum und Zeit übrig. Nach der Relativitätstheorie verschwinden aber Zeit und Raum mit den Dingen."

"Ihnen wird applaudiert, weil Sie niemand versteht"

Im Fachmagazin "Spektrum der Wissenschaft" wird der 100. Geburtstag der großen Theorie schon seit Oktober (bis März 2016) gefeiert. Gastautor Briane Greene, Kosmologe und Stringtheoretiker an der Columbia University in New York, schreibt: "In der Wissenschaft erwies sich die Allgemeine Relativitätstheorie ein Jahrhundert lang als fruchtbarer Boden." Mit anderen Worten: Ein gewaltiger Pusch für die Kosmologie. Greene skizziert, wie Physiker auf der Basis von Einsteins Gleichungen neue Einsichten gewinnen: Das Universum dehnt sich aus, und zwar immer schneller. Es muss alles einen Anfang haben. So kommt die Urknalltheorie in die Welt, später hört der Mensch von Schwarzen Löchern, deren unvorstellbare Masse sogar das Licht gefangen hält.

Einsteins Theorie, so Greene, sei "nicht nur von historischem Interesse", sondern ihr Weltbild "ist untrennbar mit der aktuellen Forschung verflochten". Sein Fazit: Abseits der kulturellen Einflüsse, die eine Person prägen, "steht Einstein für die Gewissheit, dass ein denkender Mensch, allein auf sich gestellt, kosmische Weisheiten enthüllen kann". Warum Einstein hingegen zum Mythos wird, wurzelt in einer anderen Geschichte.

So sehr Kosmologen von Einstein profitierten, so sehr haben sich nachfolgende Physiker-Generationen an "dem Alten" geradezu die Zähne ausgebissen. Denn Theorien - wissenschaftlicher Alltag - gehören immer wieder auf den Prüfstand. Eine erste Gelegenheit dazu bietet sich 1919 bei einer Sonnenfinsternis in Westafrika (siehe Info-Kasten unten links).

Als britische Beobachter die Theorie bestätigen, beginnt das, was Einstein "Relativitätsrummel" nannte. Ein Forscher wird, wie ein Sportler, Schauspieler oder Entertainer, zum Weltstar. Seitdem jagen Wissenschaftshistoriker, Biographen und andere Geheimnislüfter nach jedem Notizzettel des 1955 gestorbenen Forschers. Das Time-Magazin ernennt ihn 1999 zur "Person des Jahrhunderts". Schließlich 2003 ein besonderes Déjà-vu: Es hat sich die Konstellation ergeben, dass die Sonne zwischen der US-Sonde "Cassini" und der Erde liegt. Nach der Allgemeinen Relativitätstheorie müsste die Riesenmasse des Sterns den Raum krümmen. Die Nasa misst die Laufzeit der Radiowellen, die mit Lichtgeschwindigkeit die Sonde-Erde-Kommunikation sichern. Und tatsächlich brauchen die Wellen länger, weil die Raumkrümmung sie Kurven fliegen lässt. Und wieder ist Einstein bestätigt.

Warum elektrisiert Einstein die Menschen? Der legendäre Komiker Charlie Chaplin liegt 1931 schon ganz richtig, als er zu Einstein sagt: "Mir wird applaudiert, weil mich jeder versteht. Ihnen wird applaudiert, weil Sie niemand versteht." Als der einsame Denker im Oktober 1933 in der Royal Albert Hall in London seine Erkenntnisse erläutert, schüttelt selbst Physik-Nobelpreisträger Lord Ernest Rutherford den Kopf. Er lehnt Einsteins Ideen ab, weil eine gute Theorie auch einer Kellnerin erklärbar sein müsse. Abraham Pais, Physiker und einer seiner ersten Biografen, glaubt in seinem Werk "Raffiniert ist der Herrgott", dass nur einer von 100 000 Menschen verstehe, worum es bei der Relativitätstheorie wirklich gehe. Nur eine Handvoll, meist Physiker, versteht "es", während die Öffentlichkeit im Gleichklang von Evidenz und Mysterium nur staunen kann: Was fasziniert und unverständlich ist, widerspricht der Alltagserfahrung, wird aber von jenen, die davon etwas verstehen, für "bewiesen" erklärt.

Ein weiteres Puzzle-Teil der Faszination liegt im Lebensweg und Charakter des Querdenkers. Mit einem, der in Kindheit und Jugend alle Indizien des Versagertums auf sich vereinigt, der Drill und Autoritätsgläubigkeit hasst und für Gerechtigkeit kämpft, den später der akademische Betrieb nicht hineinlässt, der sich nicht um Konventionen schert und einer, der es später als Autodidakt allen zeigt - ein solch unerschrockener Kopf lädt zur Identifikation ein. Nicht zufällig zeigt das Einstein-Foto, mit dem die Nachwelt sich am liebsten schmückt, einen 72-Jährigen, der Reportern die Zunge herausstreckt. Seht her, kindliche Respektlosigkeit bis ins Greisenalter.

Schließlich wurde das Leben des Genies immer wieder seziert: Wie wurde aus dem jungen Albert der große Einstein? Es scheint, als lag Einstein mit seiner Ich-Analyse bereits so richtig wie alle posthumen Erklärer: "Der Erwachsene denkt nicht über Raum-Zeit-Probleme nach. Ich dagegen habe mich so langsam entwickelt, dass ich erst anfing, mich über Raum und Zeit zu wundern, als ich bereits erwachsen war. Naturgemäß bin ich dabei tiefer in die Materie eingedrungen als ein gewöhnliches Kind."

Private geistige Ringkämpfe in der "Akademie Olympia"

Erst als Dreijähriger (1882) spricht er erste Worte, und die Kinderfrau schimpft Albert einen "Depperten". Einschulung 1885: Albert ist der einzige Jude in der Klasse und ein guter Schüler. In Mathematik und Physik entlarvt er gerne die Mittelmäßigkeit seiner Lehrer, was die Mitschüler begeistert, die Pädagogen eher nicht: "Ihre bloße Anwesenheit verdirbt mir den Respekt in der Klasse." Ein höheres Lob kann es für Albert nicht geben, der auch später für kaum einen Professor Bewunderung empfindet. Umgekehrt auch nicht: "Sie sind ein gescheiter Bursche, aber Sie haben einen großen Fehler: Sie lassen sich nie etwas sagen." An einen Freund schreibt er: "Autoritätsduselei ist der größte Feind der Wahrheit."

Mit großem Elan macht Albert sich auf der elterlichen Couch schlau. Er liest alles, was ihm ausreichend interessant erscheint, wobei Aaron Bernsteins mehrbändige "Naturwissenschaftliche Volksbücher" ihn vermutlich am meisten prägen. Bereits mit zwölf Jahren schwört er dem jüdischen Glauben ab, weil nach seiner Erkenntnis "vieles in der Bibel nicht wahr sein kann". Die Hochschule Zürich verlässt er später als Fachlehrer für Mathematik und Physik. Aus der erträumten Assistentenstelle wird nichts, was seine Biographen aber als Glücksfall werten, denn so lebt Einstein weiter in geistiger Unabhängigkeit und weit weg von den Lehrmeinungen des wissenschaft-lichen Establishments. Die Etablierten und Spezialisierten würden seinen inspirativen Dreiklang aus Instinkt, Idee und Intuition eh nur als "unwissenschaftlich" verspotten.

Aber er, der 22-Jährige, muss sein täglich Brot verdienen. Er inseriert 1901 als Nachhilfelehrer im "Berner Anzeiger". Es meldet sich der Rumäne Maurice Solovine, ein Philosophie-Student. Der will umsatteln auf Physik, und Einstein soll ihn testen. Für den Privatlehrer ist bald klar: "Es ist nicht nötig, Ihnen Physikstunden zu geben, die Diskussion über die Probleme, die uns heute die Physik stellt, ist viel interessanter." So findet Einstein einen ersten Sparringspartner für seine gedanklichen Ringkämpfe, aber keinen zahlenden Schüler. Bald stößt Mathematiker Conrad Habicht dazu. Die Physik-Philosophie-Mathematik-Kombo gründet die "Akademie Olympia". Man versteht Denken als tabulosen und ganzheitlichen Prozess, musiziert, kocht, liest und streitet gemeinsam über alles, was interessiert: über Machs "Analyse der Empfindungen", Poincarés "Wissenschaft und Hypothese" oder Spinozas "Ethik". Es geht grundsätzlich zu, auch mit eiserner Disziplin. Wer bei einem der fast täglichen Treffen unentschuldigt fehlt, kann "ohne Begründung" ausgeschlossen werden.

Ein Jahr später findet Einstein eine Anstellung als Vorprüfer im Berner Patentamt. Formal heißt das "Technischer Experte III. Klasse". Er sichtet Anträge, vertieft sich in die Ideen anderer, bewilligt die nächste Prüfphase - oder lehnt ab. So sehr Einstein sozial und emotional ein "Einspänner" ist, so sehr ist er auch ein Kind seiner Zeit - und wo, wenn nicht im Patentamt, fokussieren sich die handfesten Probleme einer Epoche. Es geht Anfang des 20. Jahrhunderts häufig um elektromagnetisch gesteuerte Uhren.

In dieser Zeit ist die Zeit ein spezielles Problem. General Moltke beklagt im Reichstag, dass die verschiedenen Zeitzonen in deutschen Landen "eine nationale Schande" seien. Wie soll er militärische Operationen durchführen ohne eine einheitliche Zeit? Die Züge fahren, noch mehr als heute, wie sie wollen, denn die Erstellung eines Fahrplans . . . wie soll das gehen, wenn im Vorortzug eine andere Zeit gilt als im überregionalen Express und beide den Bahnhof kreuzen? Fast jede Stadt hat Ende des 19. Jahrhunderts (noch) ihre eigene Zeit. Dann wird die Erde verdrahtet, Telegrafenkabel durch die Ozeane gezogen, der Nullmeridian in Greenwich festgelegt, und die Menschen verlangen nach den neuesten Uhren - am liebsten mit Sekundenzeiger.