Hat Einsteins Relativitätstheorie eine Achillesferse?
Seit 50 Jahren werden bei Sonnenfinsternissen immer wieder bisher unerklärte Gravitationseffekte gemessen
In den vergangenen Jahren ist Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie durch eine Fülle sehr präziser Messungen immer wieder bestätigt worden. Auf der anderen Seite berichten seit 50 Jahren einzelne Wissenschaftler immer wieder von Messergebnissen während Sonnenfinsternissen, die mit der Relativitätstheorie nicht erklärt werden können. Von den meisten Physikern werden diese Ergebnisse nicht ernst genommen. Doch Chris Duif von der Technischen Universität Delft kommt nach einer Analyse von vorliegenden Veröffentlichungen zu dem Schluss, dass es für die abweichenden Messergebnisse bisher keine befriedigende Erklärung gibt. Er fordert weitere sorgfältig durchgeführte Experimente, wie das Magazin New Scientist (27.11.2004) berichtet.
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Erstmals beobachtete der französische Wirtschaftswissenschaftler Maurice Allais, der in seiner eigenen Disziplin 1988 den Nobelpreis erhielt, ein ungewöhnliches Verhalten eines Pendels während einer partiellen Sonnenfinsternis am 30. Juni 1954. Zwanzig Minuten vor der maximalen Bedeckung der Sonne durch den Mond rotierte die Schwingungsebene des Pendels plötzlich in die "falsche" Richtung.
Ein frei schwingendes Pendel, auf das außer der Schwerkraft keine weitere Kraft wirkt, behält seine Schwingungsebene im Raum immer bei. Da die Erde sich unter dem Pendel dreht, scheint die Schwingungsebene des Pendels aber gleichmäßig zu rotieren, ein Effekt, den der französische Physiker Léon Foucault im Jahr 1851 erstmals demonstrierte. Während der Sonnenfinsternis im Jahr 1954 beobachtete Allais jedoch eine unerklärbare Änderung der Rotationsrichtung.
In den letzten 50 Jahren haben viele – oft als Außenseiter gebrandmarkte – Physiker derartige Experimente wiederholt. Bei manchen dieser Experimente wurde der Effekt wiedergefunden, bei anderen nicht. Der unter etablierten Physikern vorherrschenden Tendenz, diese Experimente deshalb pauschal für fehlerhaft zu erklären, widerspricht Duif: "Bei manchen dieser Experimente ist die statistische Auswertung tatsächlich nicht mit der gebotenen Sorgfalt durchgeführt worden, aber trotzdem bleiben harte Daten übrig, die nicht einfach wegerklärt werden können."
Zudem führt Duif eine Analyse aller konventionellen Erklärungen durch, die versuchen, den Effekt ohne Eingriff in die Relativitätstheorie mit gewöhnlichen physikalischen Phänomenen zu erklären. Dazu gehört beispielsweise der verstärkte Autoverkehr während einer Sonnenfinsternis – verursacht von "Finsternistouristen". Die durch den Verkehr verursachten seismischen Erschütterungen könnten den gemessenen Effekt verursachen.
Außerdem führt der Mondschatten zu einer starken Abkühlung und damit Verdichtung der Luft. Eine Abschätzung einiger Wissenschaftler ergibt einen Luftmassenüberschuss von zehn bis hundert Millionen Tonnen Luft über dem Gebiet, das vom Mondschatten bedeckt wird. Diese Luftmasse würde einen zusätzlichen Gravitationseffekt verursachen. Des weiteren könnten die Temperatur- und Luftdruckänderungen zu einer winzigen Neigung des Bodens führen, auf dem das Messgerät steht, und dadurch den gemessenen Effekt erzeugen.
Nach einer quantitativen Analyse kommt Duif zu dem Schluss, dass keine der konventionellen Erklärungen den beobachteten Effekt alleine befriedigend erklären kann. Allerdings räumt er ein: "Es ist immer noch möglich, dass die beobachteten Schwerkraftanomalien durch eine Kombination dieser Effekte und Messfehlern zustande kommen. Und natürlich kann es bisher unerkannte konventionelle Ursachen geben, die eine Rolle spielen."
Duif hält weitere sorgfältig durchgeführte Experimente während Sonnenfinsternissen für unbedingt erforderlich. Neben präzisen Messungen einer eventuellen Änderung der Gravitationskraft sollten alle relevanten Umweltfaktoren aufgezeichnet werden. Dazu gehören die seismische Aktivität, die Bodenneigung, Luftdruck und Lufttemperatur.
Der geplanten Messkampagne des Privatgelehrten Thomas Goodey steht Duif allerdings skeptisch gegenüber: "Er tritt von vorneherein mit dem Ziel an, die Existenz des Effektes zu beweisen. Ich hoffe, er wird seine Messungen kritisch genug prüfen."
Der Originalartikel von Chris Duif ist im ePrint-Archiv arXiv.org (gr-qc/0408023) erschienen.
Axel Tillemans
