26.03.1958

EINSTEIN-THEORIEDie letzte Reise

Mit Hilfe der Erdsatelliten hoffen amerikanische Wissenschaftler endlich die verwirrendste Streitfrage der modernen Physik experimentell entscheiden zu können: das sogenannte Einsteinsche Uhrenparadoxon. Die scheinbar verrückteste, schier unvorstellbare Konsequenz der von Albert Einstein ersonnenen Relativitätstheorie würde, falls sie sich bestätigt, der Menschheit gestatten, den anscheinend unabänderlichen ehernen Ablauf der Zeit zu durchbrechen. Sie würde es den Raumfahrern der Zukunft ermöglichen, die Zeit beliebig lang zu dehnen, so daß sie mit ihren Raketen Ausflüge in die Weiten des Alls unternehmen könnten, die nach irdischer Zeitrechnung hunderte oder gar tausende Jahre dauern, obgleich die Raumschiffbesatzungen nach irdischer Zeitrechnung auf ihrem Flüge nur um wenige Wochen oder Monate altern würden.
Wenn die Raumfahrer etwa nach einer Expedition zu einer zehn Billiarden Kilometer entfernten Sternenwolke auf die Erde zurückkehrten, wären ihre Verwandten und Freunde längst gestorben. Auf der Erde wären im gleichen Zeitraum, in dem die Raumschiffbesatzungen biologisch nur Monate älter wurden, rund zweitausend Jahre vergangen.
Mit dem Trick des Einsteinschen Uhrenparadoxons könnte die Menschheit gleichsam die Beschränkungen der biologischen Naturgesetze sprengen. Der Stuttgarter Raketentechniker Dr. Eugen Sänger, einer der prominentesten Raketenforscher der Welt, ist überzeugt: "Es wird dem Menschen dann möglich sein, Raumfahrten in solche Tiefen der Milchstraße zu machen, daß sie mit endlicher Wahrscheinlichkeit zur Begegnung mit außerirdischen Intelligenzwesen führen und nicht nur das: Der Einstein-Effekt wird es den Piloten auch erlauben, späteren Menschheitsgenerationen von diesen Begegnungen zu berichten."
Die Thesen, die den Raumfahrern einen solchen technisch regulierbaren Jungbrunnen verheißen, sind jedoch noch immer das Streitobjekt eines erbitterten Disputs, wie ihn die Geschichte der Wissenschaft seit Jahrzehnten nicht mehr registriert hat. Renommierte Atomforscher und Astrophysiker schmähten einander in den vergangenen Jahren und Monaten mit der gleichen Verve, mit der die Forscher früherer Generationen die Existenz von Seeschlangen und Gespenstern leugneten oder zu beweisen suchten.
Schon 1905 hatte der damals 26jährige Patentingenieur Albert Einstein die scheinbar höchst paradoxen Konsequenzen seiner Theorie mit süffisantem Behagen diskutiert. Diese Theorie besagte, daß
- die Zeit von der Bewegung abhängig,
"relativ" ist, also beispielsweise in einem mit hoher Geschwindigkeit dahinjagenden Raumschiff anders, nämlich langsamer, abläuft als auf der Erde.
Wenn also von zwei gleichen Uhren die eine in den Weltraum fliegt und wieder zur Erde zurückkehrt, muß die bewegte Uhr in der Zwischenzeit weniger oft geschlagen haben als die andere Uhr, die auf der Erde verblieb. Mit dieser Feststellung, die Einstein in seiner ersten Arbeit über die Relativitätstheorie 1905 in den "Annalen der Physik" veröffentlichte, begründete er den Ruhm, der seinen Theorien auch ob ihrer angeblichen Unverständlichkeit und Paradoxie anhängt.
Andere Wissenschaftler veranschaulichten das Uhrenparadoxon für breitere Lesermassen, indem sie aus dem Uhrenparadoxon ein Zwillingsparadoxon machten. Diese Forscher überlegten, daß der Ablauf der Lebensprozesse im menschlichen Körper einer "biologischen Uhr" entspreche, und deswegen hätte man nach ihrer Ansicht bei dem Einsteinschen Gedankenexperiment ebensogut ein menschliches Zwillingspaar als Demonstrationsobjekt nehmen können. Die Konsequenz war anschaulicher: Falls der eine Zwilling in den Weltraum flog und dann zu seinem auf der Erde verbliebenen Bruder zurückkehrte, war er während der Weltraumreise nicht so sehr gealtert wie sein Bruder.
In den dreißiger Jahren erkannten der amerikanische Atomforscher Ives und der junge deutsche Physiker Otting in München durch die Beobachtung von schnellfliegenden Atomen, daß Einsteins Überlegungen zumindest in einem Punkt korrekt waren: Schnellbewegte Uhren laufen - vom Standpunkt des ruhenden Beobachters aus betrachtet - tatsächlich langsamer.
In den folgenden Jahren sammelten die Forscher ein weiteres Indiz für die Richtigkeit der Einsteinschen These. Sie beobachteten, daß gewisse Atomteilchen (Mü -Mesonen), die in ruhendem Zustand bereits in etwa zwei Millionstel Sekunden zerfallen, zehn- bis zwanzigmal länger lebten, wenn sie mit hoher Geschwindigkeit dahinflogen. Für die Physiker sind die Mü -Mesonen das Standardbeispiel von Weltraumreisenden, auf deren Raumschiffen die Uhren zehn- bis zwanzigmal langsamer laufen als auf der Erde.
Obwohl die Forscher Einsteins Uhrenparadoxon noch nicht direkt experimentell bewiesen hatten, pflegten doch viele Theoretiker in ihren Vorlesungen gern auf die launige Konsequenz der Einstein-Lehre zu verweisen, die es einem Weltraumreisenden prinzipiell ermöglicht, jünger zu werden als seine Kinder, die er auf der Erde zurückgelassen hat.
Die internationale Gilde der Relativisten war deshalb ungemein überrascht, als diese paradoxe Folgerung der Einstein-Lehre vor zwei Jahren von einem ihrer prominentesten Mitglieder schlicht für falsch erklärt wurde. In einem Brief an die britische Fachzeitschrift "Nature" behauptete Englands bekannter Astrophysiker Herbert Dingle, früher Präsident der "Königlichen Astronomischen Gesellschaft", daß Einstein sich geirrt habe.
Professor McCrea, einer der führenden Astronomen Englands, versuchte Dingle mit den Einwänden der Schulwissenschaft zu widerlegen. Und nun erwachten nach und nach Englands Elite-Wissenschaftler, die "Fellows of the Royal Society" (FRS), aus ihrer gewohnten Reserve.
In das Hickhack der prominenten Physiker brachte Dingles Gegner McCrea im Mai vorigen Jahres ein neues Moment. Ebenfalls in den Spalten der "Nature" warf er die Frage auf, ob die Erdbewohner denn überhaupt von Einsteins Jungbrunnen profitieren könnten. Sein Artikel begann mit den provozierenden Worten: "Wenn heute ein neuer Isaac Newton geboren würde, so könnten wir ihn auf eine Weltraumreise schicken, von der er nach 30 Jahren im Alter von drei Jahren zu uns zurückkehrte. Das wäre in Übereinstimmung mit der Relativitätstheorie und ihren experimentellen Versuchen, und alles, was wir für unsere Mühe als Lohn erhalten würden, wäre ein zurückgebliebenes Kind."
Der Austausch der Wortsalven in den Spalten wissenschaftlicher Blätter dauert an, und es besteht wenig Aussicht, daß Herbert Dingle den Kampf gegen die zeitgenössische Physikprominenz aufgibt, die nach wie vor glaubt, daß ein Weltraumreisender bei seiner Rückkehr auf die Erde jünger ist als sein daheim gebliebener Zwillingsbruder.
Währenddessen grübelten mehrere Experimentalphysiker, ob sich der Streitfall nicht durch exakte Versuche entscheiden ließe.
Der amerikanische Satelliten - Experte Professor Fred Singer von der Universität Maryland machte schließlich den Vorschlag, die präziseste aller Uhren, eine sogenannte Atomuhr, in einen Satelliten zu laden und, ihn in eine erdumkreisende Bahn zu schießen. Da die Sputnik-Geschwindigkeit jedoch nach kosmischen Maßstäben nicht sehr hoch ist, wird der Einstein-Effekt bei dieser Raumreise nur winzig klein bleiben: Wenn beispielsweise die Atomuhr ein Jahr lang die Erde in 1650 Kilometer Höhe umkreist, würde sie nur um vier tausendstel (0,004) Sekunden hinter einer irdischen Uhr zurückbleiben.
Dieser winzige Zeitunterschied würde jedoch als Beweis für die Einsteinschen Thesen genügen. Die Konstruktion einer Uhr, die im Weltraum ein Jahr lang unter Sputnik-Bedingungen exakt läuft, bereitet den Atom-Uhrmachern allerdings noch beträchtliche Schwierigkeiten.
Wenn der von Professor Singer vorgeschlagene Atomuhrversuch die Einsteinschen Überlegungen tatsächlich bestätigt, wäre die "letzte Reise" theoretisch denkbar, die der Stuttgarter Raketenforscher Dr. Eugen Sänger vorausschauend bereits heute projektiert hat. Dr. Sänger hat ausgerechnet: Falls der Weltraum umschiffbar ist - niemand weiß heute darüber etwas Genaues -, könnte ein Raumschiff auf dieser "letzten Reise" binnen 42 Jahren das gesamte Universum umrunden und über eine Gesamtreisestrecke von Milliarden Lichtjahren wieder zur Erde zurückkehren. Während dieser astronautischen Magellan-Reise würden allerdings auf der Erde Milliarden Jahre verstreichen.
Meint der international anerkannte Raketen-Experte Sänger: "Es handelt sich dabei nicht um Sagenphantasien von der Art des Mönches vom Heisterbach, sondern um physikalische und nach ihrer Anwendung auch um technische Realitäten."
Relativitätstheoretiker Einstein
Altern Raumfahrer langsamer?

DER SPIEGEL 13/1958
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