Im Gegensatz zu Heinrich Hertz hatte Einstein nach eigenem Bekunden eine „plötzliche Erleuchtung“ als ihm eine neue Theorie zur Gravitation einfiel. Statt unter einem Baum saß er auf einem Bürostuhl:

„Ich saß auf meinem Sessel im Berner Patentamt, als mir plötzlich (!)  folgender Gedanke kam: ‚Wenn sich eine Person im freien Fall befindet, dann spürt sie ihr eigenes Gewicht nicht.’ Ich war verblüfft. Dieser einfache Gedanke machte auf mich einen tiefen Eindruck. Er trieb mich in Richtung einer Theorie der Gravitation.“ An anderer Stelle sagte Einstein zum gleichen Thema: „Dann stieß ich auf den glücklichsten Gedanken meines Lebens…:’Für einen Beobachter, der sich im freien Fall vom Dach seines Hauses befindet, existiert…kein Gravitationsfeld.“

Die Einsteinschen Feldgleichungen für die Gravitation sind nur für wenige Spezialfälle lösbar, so dass sie von theoretischen Physikern nur zur Beschreibung Schwarzer Löcher oder von ähnlichen Hypothesen wie z.B. dem Urknall herangezogen werden. Man kann sonst kaum etwas damit anfangen. Formal sieht die Einsteinsche Feldgleichung eher harmlos aus:

                                                G_μν       =          κ T_μν

(Anmerkung: Die linke Seite, G-mü-nü, ist der so genannte Raumkrümmungstensor, T-mü-nü rechts ist der Energie-Impuls-Tensor. Tensoren sind spezielle Matrizen. Die Gleichung sagt, dass die Raumzeit umso stärker gekrümmt wird, je mehr Energie und/oder Masse darin vorhanden ist. Hinter der Proportionalitätskonstante κ verbirgt sich κ = 8πγ/c⁴. Dabei ist γ die Gravitationskonstante. Nanu? Das sollte aber nicht so sein, oder? Die Gravitationskonstante ist schließlich eine „So-ist-es-nun-einmal“-Größe der Physik, die sich aus keinen anderen fundamentalen Konstanten ableiten lässt. Sie kann nur experimentell ermittelt werden. Die Allgemeine Relativitätstheorie erhebt aber doch gerade den Anspruch, die Gravitation fundamental zu erklären. Und jetzt so etwas. Aber lassen wir das für diesen Moment.)

Hinter der scheinbar einfachen Feldgleichung verbirgt sich ein System nicht-linearer Differentialgleichungen, für die sich, wie gesagt, nur in wenigen Fällen überhaupt Lösungen finden lassen. Einstein staunte selbst nicht schlecht, als Karl Schwarzschild (der Schwarzschild-Radius, der Radius der hypothetischen schwarzen Löcher, ist nach ihm benannt) noch während des ersten Weltkriegs eine Lösung präsentierte.

In der falschen Hoffnung, eine Formel für ein stabiles Weltall aufstellen zu können, fügte Einstein später noch eine weitere Größe Λ hinzu, die heute unter dem großspurigen Namen „kosmologische Konstante“ daherkommt. Mit g_μν, dem metrischen Tensor, einer Festlegung der Raum(zeit)krümmung, nimmt die Feldgleichung nun folgende Form an:

G_μν      =          κ T_μν  +Λg_μν

Diese „rätselhafte Größe“ ist offenbar unwiderstehlich und es wird seit langem ein großes Bohai darum gemacht. Zunächst vor allem in der Science Fiction. Hier ein Beispiel aus „Der unglaubliche Planet“, einem zeittypisch kriegerischen Roman von John W. Campbell aus dem Jahr 1949. Im extrem gekrümmten Raum (wegen mir auch Raumzeit) einer weißen Zwergsonne (van Maanens Stern) entwickelt der geniale Physiker Aarn Munroe die ultimative Waffe. Hören wir kurz rein:

„Aarn lachte leise...“Wie dem auch sei – unsere Waffe ist die Kosmische Konstante.“ …Von irgendwoher, von überallher aus dem Schiffskörper kam ein seltsames Vibrieren. Es war weder Geräusch noch Licht, noch war es störend. Es war in weitem Maße anregend – aber es war kein Vibrieren, wie die Menschen es bisher gekannt hatten. Es nahm kurz an Intensität zu – dann schien es zu platzen, und aus der Spitze der „Nova“ flog die Kosmische-Konstante-Bombe heraus. Sie hatte eine unendlich größere Geschwindigkeit als das Licht. Aber ihre Wirkung auf das menschliche Auge war seltsam. Sie sah schwarz aus, schwärzer als der Weltraum, das Äußerste an Schwärze, denn sie verschlang alles Licht. Sie berührte die Spitze eines Centaurenschiffes, und das Schlachtschiff wurde schwarz…Das graue Pulver, das einmal eine zehn Fuß dicke Stahlpanzerung gewesen war, dehnt sich mit erschreckender Schnelligkeit aus…Eine zweite Bombe wurde ausgeworfen. Es gab weder ein Aufblitzen noch ein Geräusch. Nur die flüchtige Dunkelheit und den sich ausbreitenden grauen Staub…Aarn blinzelte aus müden, brennenden Augen…“Es ist die Kosmische Konstante in Aktion. Es ist etwas Neues – es ist nicht vierdimensional, es ist einfach eine geringfügige fünfdimensionale Verdrehung im Weltraum…Diese Bomben sind eigentlich diese fünfdimensionale Verdrehung in isolierter und kondensierter Form. Es war sehr schwer, dahinter zu kommen –selbst hier. Weißt du – das Beste unserer einfachen Mathematik ist nur vierdimensional, genau wie unsere Geometrie. Ich musste eine neue Mathematik und Geometrie erfinden, weil – vierdimensionales Zeug es nicht schafft…Die Bomben…stellen die isolierte Kosmische Konstante dar. Reine Abstoßung. Kein Atom kann widerstehen. “

Auch die theoretischen Physiker konnten nicht widerstehen und sollten sich bald daran machen, gleich sechs, sieben oder noch mehr Raumdimensionen aufzuwickeln. Wer aber nun den Zeigefinger hebt und darauf hinweisen will, dass sich nichts schneller als das Licht bewegen kann, und daher Campbell physikalische Unkenntnis vorwirft, der ist nicht auf der Höhe der Zeit. Die Inflation des Universums am Anfang seiner hypothetischen Entstehung ist angeblich auch viel schneller als das Licht verlaufen. Da es sich aber um eine (mehr als) blitzartige Expansion des Raumes selbst (wegen mir auch der Raumzeit) gehandelt haben soll, sind die Relativisten ruhig gestellt. Auch für diese superdynamische Blähung machen (zumindest) einige Kosmologen die kosm(olog)ische Konstante verantwortlich, die sich nun in das Gewand der hypothetischen Vakuumenergie kleidet (E_v = Λc²/8πγ). Es war nur eine Frage der Zeit, bis die Kosmische-Konstante-Bombe nicht nur in Centaurenschiffen, sondern auch in der Kosmologie selbst einschlagen und eine Menge „sich ausbreitenden Staub“ produzieren sollte. Allerdings auch, und das ist der Unterschied, jede Menge Geräusch – oder besser Rauschen. Im Blätterwald.

Für praktische Zwecke, zum Beispiel die Navigation von Raumfahrzeugen, die Berechnung von Planetenbahnen etc. ist die Einsteinsche Feldgleichung ungeeignet. Das sollte man sich stets vor Augen halten, wenn beschworen wird, wie „elegant“, „wunderbar“ oder „kühn“ die Allgemeine Relativitätstheorie die Gravitation behandelt (bzw. beseitigt). (Wer jetzt die Periheldrehung des Merkur einwerfen möchte: bitte etwas Geduld, davon wird noch ganz ausführlich die Rede sein).  Man kann sich also fragen, was für einen Wert, abgesehen von einem ästhetischen, eine kaum anwendbare Theorie überhaupt haben soll. Ein Vergleich der ART mit der künstlerischen Entwicklung dieser Epoche (Kubismus, Futurismus, Dadaismus, Surrealismus) um 1915, dem Jahr der Fertigstellung der ART, ist m. E. weit aufschlussreicher als alle „wissenschaftlichen“ Erläuterungen zu diesem Thema. Darauf werden wir aber erst später zurückkommen.)