Einstein im Selbstversuch

Ein paar kräftige Tritte in die Pedale bringen das Fahrrad auf Touren und jagen es durch die engen Gassen der Altstadt von Tübingen. Je rasanter das Tempo, desto merkwürdiger erscheint die Umgebung: Häuser, Brunnen und Straßenecken verformen sich zu rundlichen Gebilden. Torbögen, die bereits passiert wurden und hinter dem Radler liegen, sind plötzlich wieder sichtbar. Die Farben der Gebäude werden unwirklich, und das Licht konzentriert sich auf die Mitte des Gesichtsfelds.

Was man bei einer echten Radtour nie sehen wird, kann man auf einer neuen CD-ROM bei einem virtuellen Rundkurs durch die alte Universitätsstadt am Neckar erleben: die prickelnden physikalischen Phänomene, die bei sehr hohem Tempo als Folge der Endlichkeit der Lichtgeschwindigkeit und durch die Auswirkungen von Einsteins Relativitätstheorie entstehen. Möglich macht das ein Trick, den sich Wissenschaftler im Team von Hanns Ruder, Professor am Institut für Theoretische Astrophysik der Universität Tübingen, ausgedacht haben: Sie bremsen das Licht aus, indem sie seine Geschwindigkeit von unvorstellbar schnellen rund 300 000 Kilometern pro Sekunde auf gemächliche 30 Kilometer pro Stunde drosseln. So lassen sich auf dem virtuellen Drahtesel durch einen simplen Spurt Tachometerstände erreichen, die in die Nähe der Lichtgeschwindigkeit kommen.

In der interaktiven Animation auf der CD „Albert Einstein und seine Relativitätstheorie” kann jeder selbst entscheiden, wie schnell er über den Asphalt strampeln will – und damit, wie stark relativistische Effekte in Erscheinung treten sollen. Man hat die Möglichkeit, recht behäbig zu beginnen, sodass sich keine Auswirkung der Relativitätstheorie zeigt, und kann das Tempo steigern bis hin zu annähernd Lichtgeschwindigkeit, wo deren Einflüsse zu einem fremdartigen Bild des Stadtpanoramas führen. Außerdem lassen sich die drei verschiedenen Phänomene, die für die geometrischen und optischen Verzerrungen verantwortlich sind (siehe Kasten „Die verbogene Stadt”) zu- und abschalten – auch das ein digitaler Trick, den die Natur in der Realität nicht erlauben würde.

Die CD, die unter der Regie und Mitarbeit von bild der wissenschaft erstellt wurde, ist ab November erhältlich – etwa im bdw-shop. Sie enthält neben der simulierten Radtour etliche weitere interaktive Elemente, die auch von den Physikern der Uni Tübingen erstellt wurden und die die Konsequenzen von Einsteins Relativitätstheorie eindrucksvoll zeigen. So kann man bei einem simulierten Raumflug in die Rolle eines Zwillings schlüpfen und anschaulich nachvollziehen, wie das bekannte Zwillingsparadoxon zustande kommt: Den auf der Erde zurückgebliebenen Zwillingsbruder trifft man nach der Rückkehr aus dem All weit stärker gealtert wieder.

Indem man am PC per Maus und Tastatur ein virtuelles Schwarzes Loch an Planeten, Galaxien oder Sternhaufen vorbeischiebt, kann man beobachten, wie die Gravitation auf Lichtstrahlen wirkt, die von diesen Objekten ausgehen: Die Schwerkraft lenkt das Licht ab und lässt die Himmelskörper so zu Bögen und Ringen deformiert erscheinen. Diesen von Einstein schon vor rund 100 Jahren vorausgesagten Gravitationslinsen-Effekt wiesen Astronomen inzwischen experimentell nach: Mit dem Weltraumteleskop Hubble entdeckten sie die durch die Gravitationskraft von massereichen Galaxienhaufen verzerrten Bilder weit entfernter Sternsysteme.

Durch welche Überlegungen Albert Einstein zu seiner Relativitätstheorie gelangte und wie sich deren Vorhersagen experimentell nachweisen lassen, erfährt man ebenfalls auf der CD-ROM, außerdem verrät sie zahlreiche persönliche Eigenheiten Einsteins sowie wichtige Stationen aus seinem Leben. Daten seines Lebenslaufs, Forschungsergebnisse sowie Informationen zum politischen und historischen Umfeld seiner Zeit sind übersichtlich und leicht auffindbar in einer Zeitleiste aufgeführt. Sie enthält rund 200 Themenseiten, die durch Fotos und Grafiken ergänzt werden. Daneben bietet die CD Original-Tondokumente von Vorträgen und Interviews Einsteins sowie eine Einstein-Biografie von Johannes Wichert.

Ein besonderes Schmankerl sind elf vertonte Videos, die anschaulich die Grundlagen der Speziellen und der Allgemeinen Relativitätstheorie erklären und aufzeigen, wie sich daraus die der alltäglichen Erfahrung völlig widersprechenden relativistischen Effekte ergeben. Dazu zählen die Längenkontraktion – eine Längenänderung von Gegenständen, die mit fast Lichtgeschwindigkeit an einem Beobachter vorbeifliegen – und die Zeitdilatation: eine Verlangsamung im Ablauf der Zeit, etwa an Bord eines fast lichtschnell dahinrasenden Raumschiffs.

Umfassende Suchmöglichkeiten lassen Erklärungen zu Themen und Stichworten leicht finden, ein umfangreiches Glossar hilft beim Verständnis physikalischer Fachbegriffe. Per virtuellem Lesezeichen kann man Inhalte markieren, mit Notizen versehen, ausdrucken oder in andere Programme kopieren. Wem die Informationen auf der CD-ROM dennoch nicht reichen, der findet eine Liste von Links zu Webseiten mit weiterem Einstein-Material. ■

Ralf Butscher