Relativitätstheorie

Albert Einstein veröffentlichte 1905 die Spezielle Relativitätstheorie, die zwei fundamentale Aussagen trifft: Die Lichtgeschwindigkeit von knapp 300.000 Kilometern pro Sekunde ist die absolute Obergrenze für die Ausbreitung von Information und Materie. Und Zeit ist nicht absolut, sondern vergeht langsamer, je schneller sich ein Objekt bewegt, ein Effekt namens Zeitdilatation. Bei 90 Prozent der Lichtgeschwindigkeit vergeht die Zeit an Bord eines Raumschiffs nur noch etwa halb so schnell wie auf der Erde.

Die Allgemeine Relativitätstheorie von 1915 erweitert das Bild: Gravitation ist keine Kraft im klassischen Sinn, sondern eine Krümmung der Raumzeit, verursacht durch Masse und Energie. Massive Objekte wie Sterne und Schwarze Löcher verbiegen die Raumzeit so stark, dass sogar Licht ihrer Krümmung folgt. Aus dieser Theorie folgen Vorhersagen wie die Existenz Schwarzer Löcher, die Ausdehnung des Universums und die Verlangsamung der Zeit in starken Gravitationsfeldern.

Die experimentelle Bestätigung ist überwältigend. 1919 maß Arthur Eddington während einer Sonnenfinsternis die Lichtablenkung an der Sonne genau so, wie Einstein es vorhergesagt hatte, und machte ihn über Nacht weltberühmt. Die ungeklärte Periheldrehung des Merkur, die Gravitationsrotverschiebung und die 2015 erstmals direkt gemessenen Gravitationswellen zweier verschmelzender Schwarzer Löcher bestätigten die Theorie immer wieder. Selbst Satellitennavigation funktioniert nur, weil die Uhren der GPS-Satelliten um den relativistischen Gangunterschied korrigiert werden, sonst summierte sich der Fehler täglich auf mehrere Kilometer.

Für die Science-Fiction ist die Relativitätstheorie zugleich Fundament und Hindernis. Sie liefert die physikalische Grundlage für die Zeitdilatation als Erzählelement, etwa in Interstellar oder in Joe Haldemans The Forever War, wo Soldaten nach kurzen Einsätzen in eine um Jahrzehnte gealterte Heimat zurückkehren. Zugleich setzt sie eine harte Grenze: Überlichtgeschwindigkeit ist nach ihr unmöglich. Hard-SF-Autoren wie Alastair Reynolds akzeptieren diese Grenze und erzählen von jahrhundertelangen Reisen, während andere spekulative Schlupflöcher wie Wurmlöcher oder Alcubierre-Antriebe nutzen, die die Raumzeit selbst verformen, statt sich durch sie hindurchzubewegen.