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Die verborgene Wirklichkeit

Die verborgene Wirklichkeit

Titel: Die verborgene Wirklichkeit
Autoren: B Greene
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entsprechend vermindert (weil die gleiche Anzahl von Galaxien nun auf ein größeres Volumen verteilt ist), oder es ist kleiner, und die Dichte der Materie ist angestiegen (weil die gleiche Anzahl von Galaxien jetzt in ein kleineres Volumen gepackt ist). 6
    Vor diesem Gedanken schreckte Einstein zurück. Den mathematischen Aussagen der Allgemeinen Relativitätstheorie zufolge verändert sich das Universum auf großen Skalen, weil sein Substrat – der Raum selbst – sich verändert. Der ewige, unbewegliche Kosmos, der sich nach Einsteins Erwartungen aus seinen Berechnungen ergeben sollte, war schlicht und einfach nicht vorhanden. Einstein hatte die Wissenschaft der Kosmologie begründet, war aber zutiefst bekümmert darüber, wohin die Mathematik ihn geführt hatte.

    Die Gravitations-Steuererklärung
    Häufig hört man, Einstein sei der Frage ausgewichen – er habe sich wieder zu seinen Notizbüchern begeben und die wunderschönen Gleichungen der Allgemeinen Relativitätstheorie in seiner Verzweiflung so manipuliert, dass sie nicht nur zu einem gleichförmigen, sondern auch zu einem unveränderlichen Universum passten. Das stimmt nur zum Teil. Einstein wandelte seine Gleichungen tatsächlich so ab, dass sie mit einem statischen Kosmos vereinbar waren. Die Veränderung war aber geringfügig und durchaus sinnvoll.
    Um ein Gefühl für seine mathematische Vorgehensweise zu bekommen, können wir uns vorstellen, wir würden eine Steuererklärung ausfüllen. Zwischen den Zeilen, in die wir Zahlen eintragen müssen, gibt es andere, die wir leer lassen. Mathematisch bedeutet die leere Zeile, dass dort die Zahl Null eingetragen ist, psychologisch verbindet sich damit indes noch eine umfassendere Bedeutung. Sie besagt, dass wir die Zeile leer gelassen haben, weil wir zu dem Schluss gelangt sind, dass sie für unsere finanzielle Situation keine Bedeutung hat.
    Wären die mathematischen Inhalte der Allgemeinen Relativitätstheorie wie eine Steuererklärung aufgebaut, hätte sie drei Zeilen. Die erste würde die Geometrie der Raumzeit – ihre Krümmung und Verzerrung – beschreiben, in der sich die Gravitation verkörpert. Eine zweite enthielte Angaben über die Verteilung der Materie im Raum und damit der Quelle der Gravitation – also über die Ursache der Krümmung und Verzerrung. In zehnjähriger, eifriger Forschungsarbeit hatte Einstein die mathematische Beschreibung für diese beiden Aspekte ausgearbeitet und so die beiden Zeilen mit großer Sorgfalt ausgefüllt. Zur Vervollständigung der Allgemeinen Relativitätstheorie fehlt aber noch eine dritte Zeile, die mathematisch genau den gleichen Status hat wie die beiden anderen, aber eine weniger offensichtliche physikalische Bedeutung. Als die Allgemeine Relativitätstheorie den Raum und die Zeit zu dynamischen Mitwirkenden bei der Entfaltung des Kosmos erklärte, erhob sie beide von rein sprachlichen Beschreibungen darüber, wo und wann etwas geschieht, zu physikalischen Gebilden mit eigenen charakteristischen Eigenschaften. Die dritte Zeile in der Steuererklärung der Allgemeinen Relativitätstheorie erfasst die quantitative Beschreibung eines besonderen, der Raumzeit innewohnenden Merkmals, das für die Gravitation von Bedeutung ist: der Energiemenge, die in das Gewebe des Raumes selbst verwoben ist . Genau wie jeder Kubikmeter Wasser eine bestimmte Energiemenge enthält, die sich zusammenfassend in der Temperatur des Wassers verkörpert, so enthält auch jeder Kubikmeter des Raumes automatisch eine bestimmte Menge an Energie, und die wird durch die Zahl in der dritten Zeile summiert.
In dem Fachartikel, in dem er die Allgemeine Relativitätstheorie veröffentlichte, berücksichtigte Einstein diese dritte Zeile nicht. Mathematisch bedeutet das, dass er ihren Wert für null erklärte, praktisch dürfte Einstein sie wie eine leere Zeile in der Steuererklärung einfach übergangen haben.
    Als sich herausstellte, dass die Allgemeine Relativitätstheorie sich nicht mit einem unveränderlichen Universum verträgt, beschäftigte Einstein sich noch einmal mit der Mathematik, und dieses Mal sah er sich die dritte Zeile genauer an. Dabei wurde ihm klar, dass weder Beobachtungen noch Experimente eine Rechtfertigung dafür boten, dort eine Null einzutragen. Außerdem erkannte er, dass sie bemerkenswerte physikalische Auswirkungen haben konnte.
    Wenn er in der dritten Zeile statt der Null eine positive Zahl einsetzte und so den Raum mit einer einheitlichen, positiven
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