Standort: science.ORF.at / Meldung: "Einsteins größte Eselei "

Albert Einstein mit Pfeife, undatiertes Foto

Einsteins größte Eselei

Die Dunkle Energie bleibt ein Mysterium: Sie bläht das Universum auf wie einen Luftballon - doch Astronomen wissen weder, wie sie das tut, noch, woraus sie besteht. Eine Studie zeigt nun: Albert Einstein hat das kosmologische Dilemma vorhergesehen.

Dunkle Energie 14.12.2012

Februar 1917. Knapp zwei Jahre war es nun her, dass Albert Einstein seine Allgemeine Relativitätstheorie veröffentlicht hatte. Aber mit den Gleichungen stimmte etwas nicht. Der Chefingenieur des Universums bemerkte, dass seine Theorie zwei Möglichkeiten zuließ. Das Himmelsdach drohte einzustürzen oder aufzubrechen. Der Kosmos musste gemäß seinen Formeln entweder kollabieren oder sich stetig ausdehnen.

Beides war Einstein offenbar unsympathisch. So fügte er eine Stellschraube in seine Theorie ein, die einen Kompromiss ermöglichte. Seine Kosmologische Konstante, eine mathematische Größe, sorgte dafür, dass das Universum stabil und in Ruhe blieb.

"Offensichtliche physikalische Gründe dafür gab es keine", sagt Alan Rendall vom Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik in Potsdam. "Ich nehme an, er hatte ein philosophisches Bedürfnis." Peter Christian Aichelburg, Gravitationsphysiker an der Universität Wien, präzisiert das Bedürfnis: "Durch Einfügung der Konstante blieb der Kosmos geschlossen - zwar ohne Grenzen, aber endlich. Einstein empfand das wohl als befriedigender."

"My greatest blunder"

Wissenschaftstheoretiker hätten Einstein für das Manöver wohl keinen Schönheitspreis verliehen. Die Kosmologische Konstante entsprang einer Ad-hoc-Hypothese. Hart ausgedrückt: Sie wurde mit Willkür in die Gleichungen eingefügt. Davon abgesehen funktionierte die Sache freilich bestens. Das Universum war nach dem Eingriff statisch.

Einstein vor einertafel mit Formeln

AP Photo

Einstein 1934 bei einer Vorlesung am Carnegie Institue of Technology.

Wenige Jahre später bereute Einstein seine Tat. Astronomen hatten entdeckt, dass sich das Universum tatsächlich ausdehnt. Die Kosmologische Konstante war nicht mehr notwendig. Einstein nannte sie, so erzählte es zumindest der russische Physiker George Gamow, "my greatest blunder" - "meine größte Eselei".

Zur Studie:

"How Einstein Discovered Dark Energy", arXiv (22. Nov. 2012; 1211.6338).

Wie nun Alex Harvey von der New York University berichtet, ging der Entsorgung der kosmischen Stellschraube eine bemerkenswerte Diskussionen voraus. Sie fand zwischen Einstein und dem österreichischen Physiker Erwin Schrödinger statt, in der letzterer etwas Ungewöhnliches, ja fast Unerhörtes tat.

In der Allgemeinen Relativitätstheorie ist die Welt säuberlich in zwei Hälften getrennt: Auf der linken Seite der Gleichung steht die Geometrie der Raumzeit, auf der rechten steht die Materie. Schrödinger kam auf die Idee, die kosmologische Konstante auf die "falsche" Seite, nämlich jene der Materie zu schreiben. "Die Konstante rechts hinzuschreiben, wirft die Frage auf: Welche Materie könnte zu diesem Effekt führen?", sagt Aichelburg.

"Dieser Weg scheint mir unmöglich"

Schrödinger äußerte sich nicht weiter offiziell zu den Folgen der von ihm angeregten Umformung. Einstein indes sah die Konsequenzen voraus. Es müsse, schrieb er, "im interstellaren Raum eine nicht beobachtbare" Substanz geben, deren Existenz aber "zu weit ins Dickicht der Hypothesen" führe. Sein Resümee: "Dieser Weg scheint mir unmöglich."

Drei Portaits von Albert Einstein

AP Photo

Einstein 1953 in Princeton

Mitte der 1990er Jahre wurde dieser Weg von Einsteins Erben beschritten. Beobachtungen an Supernovae - Sternenexplosionen - hatten gezeigt, "dass sich das Universum nicht nur ausdehnt, sondern beschleunigt ausdehnt", sagt Alan Rendall. Diese Arbeiten wurden vorletztes Jahr mit dem Physik-Nobelpreis ausgezeichnet. Sie führten zur Annahme einer unsichtbaren Substanz. Ihr Name: Dunkle Energie.

Die Dunkle Energie sendet kein Licht aus und tritt mit den bekannten Materieteilchen nicht in Wechselwirkung. Bemerkbar macht sie sich nur indirekt. Sie bläht das Universum auf - und wird es, so es dabei bleibt, bis ins Unendliche vergrößern. Wie das vor sich geht und woraus die mysteriöse Dunkle Energie besteht, ist nach wie vor offen.

Ein Scheineffekt?

In der Theorie gebe es sehr viele Möglichkeiten, die beschleunigte Ausdehnung des Universums durch neue Materieteilchen zu erklären, sagt Alan Rendall. Die Ansätze hören auf solch exotische Namen wie "Quintessenz-Feld" und "Vakuumenergie" - gemeinsam ist ihnen, dass sie allesamt noch nicht im experimentellen Fach angekommen sind. Ihre Überprüfung an der Wirklichkeit steht noch aus.

"Im Prinzip wäre es auch möglich, dass die beschleunigte Expansion des Universums ein Scheineffekt ist", sagt Aichelburg. Bisherige Berechnungen gingen nämlich davon aus, dass die Materie im All halbwegs homogen verteilt ist. Sollte das Universum von Materieklumpen und leeren Räumen durchwoben sein, wäre auch die Dunkle Energie unter Umständen Makulatur. Was als historische Pointe zu verbuchen wäre: Einstein hätte dann wieder mal Recht behalten.

Robert Czepel, science.ORF.at

Mehr zu diesem Thema: