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EWIGER WANDERER
Geboren in Ulm, aufgewachsen
in Bayern und der Schweiz, wichtige
Lebensstationen in Zürich, Prag,
Berlin und Princeton – Einsteins
Lebensmittelpunkt änderte sich oft.
Einsteins Wunderwelt
Die wichtigsten Eckpfeiler der beiden Relativitätstheorien, wie
sie sich herleiten und wie ihre zentralen Aussagen lauten.
Das Äther-Rätsel
ULLSTEIN BILD / PICTUREDESK.COM (2)
SCIENCE PHOTO LIBRARY / PICTUREDESK.COM
LASER UND SPIEGEL
Beim Michelson-Morley-Experiment sucht man
mit Lichtstrahlen nach dem mysteriösen Äther.
Licht breitet sich als elektromagnetische
Welle aus, und zwar mit
knapp 300.000 Kilometern pro
Sekunde. Doch was schlägt dabei
eigentlich Wellen? Eine Schallwelle
kann sich in der Luft ausbreiten,
und wenn wir einen
Stein in den Teich werfen, sehen
wir eine Wasserwelle auf der
Oberfläche. Daher ist es bei diesen
Wellen einfach, eine Geschwindigkeit
zu definieren: Die
Schallgeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit
des Schallsignals
relativ zur ruhenden Luft, die Geschwindigkeit
der Wasserwelle
misst man relativ zum Teich. Worauf
bezieht man aber die Geschwindigkeit
einer Lichtwelle?
In den Weiten des Weltraums gibt
es keine Materie, durch die sich
das Licht ferner Sterne bis zu uns
ausbreiten könnte.
Man postulierte daher, quasi
als eine Art Kopfgeburt, den
„Äther“, ein geheimnisvolles, von
uns nicht direkt wahrnehmbares
Medium, in dem sich die Lichtwellen
bewegen. Der Äther wäre
dann ein eindeutig festgelegtes
Bezugssystem, in dem man die
„wahre“ Lichtgeschwindigkeit
messen könnte. Wenn man sich
relativ zum Äther bewegt, müsste
man auch eine andere Lichtgeschwindigkeit
wahrnehmen, so
wie auch die Bewegung von Wasserwellen
anders aussieht, wenn
man ihnen in einem Boot davonfährt.
Die Äther-Theorie brachte
allerdings grobe Schwierigkeiten
mit sich: Wenn sich die Erde auf
ihrer Bahn um die Sonne durch
einen ruhenden Äther hindurchpflügen
muss, sollte sich ein
„Äther-Wind“ messen lassen, ähnlich
wie der Fahrtwind, wenn
man den Kopf aus dem Zugfenster
steckt.
Sorgfältig wurde danach gesucht
– etwa von Albert Michelson
und Edward Morley, die mit
einem ausgeklügelten System von
Spiegeln und Lichtstrahlen die Relativbewegung
der Erde zum
Äther nachweisen wollten, doch
der Effekt stellte sich nicht ein.
Außerdem vertrug sich die
Äther-Theorie nicht mit der erfolgreichen
Theorie der Elektrodynamik,
die James Clerk Maxwell im
19. Jahrhundert formuliert hatte.
Einstein löste das Problem radikal:
Er schaffte den Äther einfach
ab. Er war daher überzeugt, dass
Lichtwellen keinen Äther brauchen,
um sich auszubreiten. Und
wenn das Licht kein Medium benötigt,
kann jeder Beobachter,
egal wie schnell er sich bewegt,
mit demselben Anspruch auf
Gültigkeit die Geschwindigkeit
des Lichts messen.
30. September 2015 • profilwissen 3
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