Einstein hatte Recht und doch wieder nicht

Hat Albert Einstein Gravitationswellen vorhergesagt?
Hat er an deren Entdeckung geglaubt?

Die Antwort auf diese Fragen ist vielschichtig. Fest steht, dass der deutsche Physiker Albert Einstein [1] bereits im Jahr 1912 nach einer Theorie gesucht hat, die die Gravitation [1] als geometrisches Phänomen beschreibt; daraus wurde später die Allgemeine Relativitätstheorie (ART) [1], deren Lösung exotische Objekte wie Schwarze Löcher [1] hervorgebracht hat.

Im Alltag bezeichnen wir die Gravitation oftmals mit dem Begriff Anziehungskraft [1], Einstein benutzte im Rahmen seiner ART die Bezeichnung Raumzeitkrümmung [1].

Bereits im Jahr 1913 hat Einstein über die Existenz von Gravitationswellen [1, 2] nachgedacht: während einer Präsentation im Kreis seiner Kollegen erwähnte Einstein erstmals die Existenz von Gravitationswellen, zwei Jahre vor der Veröffentlichung seiner Allgemeinen Relativitätstheorie im Jahr 1916. Auf dem 85. Kongreß der Deutschen Naturforscher und Physiker in Wien [1] begann Einstein über die Existenz von Gravitationswellen nachzudenken; zu dieser Zeit arbeitete er mit dem Mathematiker Marcel Grossmann [1] an der sog. Entwurf-Theorie [1], der Vorgängerin der ART.

Ab dem Jahr 1914 arbeitete Einstein in Berlin an der Königlich Preußischen Akademie der Wissenschaften [1]. Dort besaß er das Privileg von sämtlichen Lehrtätigkeiten befreit zu sein.

Abb. 1 Albert Einstein beim Rechnen an einer Tafel.
© Getty Images

Am 22. Juni 1916 stellte Einstein seine Arbeit über Gravitationswellen bei der Königlich Preußischen Akademie der Wissenschaften vor. Einstein sagte darin die Existenz von Gravitationswellen voraus; er kam zu dem Schluß, dass sich das Gravitationsfeld bzw. die Gravitationswellen mit Lichtgeschwindigkeit [1] ausbreiten - analog zur elektromagnetischen Strahlung [1] wie Licht, Radiowellen, etc. - und befürwortete die Untersuchung des Phänomens "Gravitationswellen".

Ferner entwickelte Einstein eine Formel für die Berechnung der Emission von Gravitationswellen. Dabei stellte er fest, dass eine Quelle, die Gravitationswellen emittiert, langsam Energie verliert und diese durch Gravitationswellen abtransportiert wird.

In einer Unterhaltung mit Schwarzschild im gleichen Jahr soll Einstein gesagt haben, dass er nicht an die Existenz der Gravitationswellen glaube. Vielmehr glaubte Einstein, dass die Gravitationswellen zu schwach seien, um gemessen zu werden.

Zwei Jahre später, im Jahr 1918, veröffentlichte Einstein die sog. Quadrupol-Formel [1], die den Energieverlust durch die Emission von Gravitationswellen eines Doppel-Systems beschreibt. In seiner Arbeit "Über Gravitationswellen" [1] berechnete er erstmals den genauen Effekt durch Gravitationswellen.

Bei der Durchsicht von Einsteins Veröffentlichung (aus dem Jahr 1916) fanden die Physiker Nordström [1] und Schrödinger [1] beim Nachrechnen der darin enthaltenen Gleichungen zwei Rechenfehler. Einstein korrigierte diese Fehler und stellte im Februar 1918 die neue Fassung der Veröffentlichung bei der Königlich Preußischen Akademie der Wissenschaften in Berlin vor.

Im Jahr 1922 vollzog Schwarzschild die Nachberechnung der Gravitationswellen aus den Einsteinschen Gleichungen [1]. Dabei fand er, dass ein Faktor 2 fehlte.

Bis zum Jahr 1936 war Einstein nicht überzeugt, dass Gravitationswellen existieren. In einer Arbeit mit Nathan Rosen [1] kam er sogar zu dem Schluss, dass sie nicht existieren.

Witzigerweise wurde Einsteins Manuskript "Existieren Gravitationswellen?" [1] von der Fachzeitschrift Physical Review [1] abgelehnt. Wütend zog Einstein sein Manuskript zurück und veröffentlichte es später im Journal of the Franklin Institute [1]; danach änderte er den Titel. Allerdings kam der weniger provokant betitelte Fachartikel zu einem anderen Schluss als in der ersten Version und ließ die ursprünglich gestellte Frage offen.

Abb. 2 Albert Einstein an seinem Schreibtisch.
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Einstein hatte Recht: Gravitationswellen existieren tatsächlich.

Aber Einstein hatte nicht recht, als er annahm, die Gravitationswellen seien zu schwach um gemessen zu werden. Der Gegenbeweis wurde am 14. September 2015 erbracht und am 11. Februar 2016 offiziell verkündet.

Falls Sie Fragen und Anregungen zu diesem Thema haben, schreiben Sie uns unter kontakt@ig-hutzi-spechtler.eu

Ihre
IG Hutzi Spechtler – Yasmin A. Walter

Quellenangaben:

[1] Mehr Information über astronomische Begriffe
www.wikipedia.de

[2] http://ig-hutzi-spechtler.eu/aktuelles__gravitationswellen__hauptseite.html

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