Autor: Trippe, Sascha.

Titel: Gekrümmter Raum und verbogene Zeit.

Quelle: Harald Lesch und das Quot-Team: Physik für die Westentasche. München 2003. S. 72-73.

Verlag: Piper Verlag GmbH.

Die Veröffentlichung erfolgt mit freundlicher Genehmigung des Autors.

Sascha Trippe

Gekrümmter Raum und verbogene Zeit

Eine der spektakulärsten Entwicklungen in der Physik des 20. Jahrhunderts war die um 1915 von Albert Einstein entwickelte Allgemeine Relativitätstheorie zur Erklärung der Gravitation als Effekt der Geometrie von Raum und Zeit. Diese Theorie besagt, daß einerseits jede Masse auf die Raumzeit wirkt, indem sie diese krümmt - und zwar um so stärker, je größer und kompakter diese Masse ist –, und daß andererseits jede Krümmung der Raumzeit wiederum auf Massen wirkt, indem sie ihre Bewegung beeinflußt. Ein sehr beliebtes Modell ist das folgende: Man stelle sich ein straffgespanntes, flaches Gummituch vor und lasse ein leichtes Objekt, z.B. eine Murmel, darüber rollen. Diese wird sich geradlinig von einem Ende des Tuches zum anderen bewegen. Legt man einen schweren Gegenstand in die Mitte des Tuches, so wird es ausgebeult, d. h. die Oberfläche wird gekrümmt (Masse krümmt Raumzeit). Rollt man nun die Murmel erneut und relativ dicht an dem das Tuch krümmenden Gewicht vorbei, sowird sie in ihrer Bahn abgelenkt, und zwar in Richtung des Gewichts (Raumzeitkrümmung lenkt Masse). Auf diese Weise bildet die Sonne eine Art Kuhle in der Raumzeit, in die ein Planet hineinrollt und entweder in die Sonne stürzt oder, wenn seine Geschwindigkeit hoch genug ist, sie umkreist (s. Abb.).

Im Vergleich zu diesem simplen Modell ist die Realität allerdings etwas unübersichtlicher, da erstens unser Raum dreidimensional ist und zweitens auch die Zeit genauso beeinflußt wird. Die Zeit fließt für einen äußeren Beobacher um so langsamer, je näher man sich an einer Masse befindet und je größer diese Masse ist. Radial nach außen gerichtete Längenskalen werden gedehnt, sogar Lichtstrahlen werden abgelenkt. In Extremfällen kann eine Masse so kompakt werden, daß sie einen sogenannten Ereignishorizont ausbildet, d.h. eine Grenze, an der ein entfernter Beobachter einen Stillstand der Zeit und eine unendliche Dehnung radialer Längen sieht; was sich innerhalb dieser Grenze ereignet, ist von außen nicht erkennbar. Diese Objekte sind die berüchtigten Schwarzen Löcher.

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