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Im Schatten der Sonne
Dass Albert Einstein vor 100 Jahren den Physik-Nobelpreis nicht für seine Relativitätstheorie bekam, erscheint erstaunlich. Seit 1917 war er mehrfach und von vielen Kollegen für den Preis nominiert worden. 1922 erhielt er ihn dann rückwirkend für 1921 – allerdings für einen revolutionären Beitrag zur beginnenden Quantenphysik aus dem Jahr 1905, auch das völlig zu Recht. 1921 hatte sich das Nobelpreiskomitee in Stockholm nicht zu einer Entscheidung durchringen können.
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von RÜDIGER VAAS
Dass Albert Einstein vor 100 Jahren den Physik-Nobelpreis nicht für seine Relativitätstheorie bekam, erscheint erstaunlich. Seit 1917 war er mehrfach und von vielen Kollegen für den Preis nominiert worden. 1922 erhielt er ihn dann rückwirkend für 1921 – allerdings für einen revolutionären Beitrag zur beginnenden Quantenphysik aus dem Jahr 1905, auch das völlig zu Recht. 1921 hatte sich das Nobelpreiskomitee in Stockholm nicht zu einer Entscheidung durchringen können.
„Stellen Sie sich einen Moment vor, wie die öffentliche Meinung in 50 Jahren sein wird, wenn Einstein nicht auf der Liste der Nobelpreisträger steht“, schrieb der französische Physiker Marcel Brillouin in einem Empfehlungsbrief an das Komitee. Doch der schwedische Augenarzt Allvar Gullstrand, seit 1914 Professor an der Universität Uppsala und drei Jahre vorher mit dem Medizin-Nobelpreis „für seine Arbeiten über die optischen Eigenschaften des Auges“ ausgezeichnet, hatte in zwei Gutachten gegen Einsteins Relativitätstheorie votiert. Um Einstein nicht zu übergehen, wurde daher seine Studie zum experimentell bereits bestens untermauerten, obschon damals noch weitaus weniger verstandenen Photoeffekt zur Preisbegründung herangezogen.
Freilich war Gullstrands reservierte Einstellung gegenüber der Allgemeinen Relativitätstheorie nicht so irrational, wenn man die damalige Situation im Blick hat. Denn trotz des epochalen Nachweises der Lichtablenkung im Gravitationsfeld der Sonne 1919, der Einsteins Prominenz begründete, bildeten die Daten keineswegs ein felsenfestes Fundament. Überdies gab es Kontroversen zu ihrer Interpretation. Wie kompliziert die Lage im Gegensatz zu vielen populären Heldendarstellungen tatsächlich war, haben Physikhistoriker erst neuerdings hinreichend beleuchtet. Das ist vor allem ein Verdienst von Jeffrey Crelinsten, inzwischen an der University of Toronto, und Daniel Kennefick von der University of Arkansas in Fayetteville.
Licht mit Gewicht
1911 machte Einstein eine Voraussage, deren Bestätigung acht Jahre später seinen Weltruhm begründet hat: Lichtstrahlen werden im Gravitationsfeld verbogen. Licht nimmt zwar stets den kürzesten Weg, aber der ist nicht immer gerade. Denn Masse erzeugt nicht nur Schwerkraft, sondern krümmt auch die Raumzeit ringsum – eine geradezu abenteuerliche Vorstellung, die Einstein erst im November 1915 richtig verstehen konnte, als er nach vielen Irrtümern und enormen Anstrengungen seine Allgemeine Relativitätstheorie ausformuliert hatte. Doch bereits 1905 erkannte er im Rahmen seiner Speziellen Relativitätstheorie, dass Masse und Energie gleichsam zwei Seiten derselben Medaille sind. Gemeint war hier die träge Masse, die sich einer Beschleunigung widersetzt – im Gegensatz zur schweren Masse, die der Gravitation unterliegt. 1907 vereinheitlichte Einstein die Phänomene der Physik noch weiter und postulierte das Äquivalenzprinzip von träger und schwerer Masse – beide sollten also im Grund identisch sein. Das bezeichnete Einstein später als den „glücklichsten Gedanken“ seines Lebens.
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Die inzwischen mit einer Messgenauigkeit von 1 zu 1014 bestätigte Äquivalenz war nicht nur der Ausgangspunkt für die Allgemeine Relativitätstheorie, sondern führte Einstein auch direkt zu seiner Hypothese der Lichtablenkung: Licht, als eine Form der Energie, hat quasi ein Gewicht. Also beeinflusst die Gravitation das Licht und elektromagnetische Strahlung generell.
Als Einstein ab 1911 darüber nachdachte, wie die Lichtablenkung im Gravitationsfeld festgestellt werden könnte, kam ihm zuerst die Idee, die Position von Sternen nahe bei der mittags hoch am Himmel stehenden Sonne zu messen, wenn die Lichtbrechung in der Erdatmosphäre am geringsten ist. Doch das war nicht möglich, weil das grelle Licht der Sonne solche Sterne überstrahlt.
Als nächstes überlegte er, ob Astronomen die Lichtablenkung von Sternen bei Jupiter nachweisen könnten. Mit einer Masse von rund einem Tausendstel der Sonne ist der Riesenplanet der zweitschwerste Körper im Sonnensystem. Allerdings wird Licht bei ihm äußerst schwach gekrümmt – nur um 0,9 Prozent des Betrags bei der Sonne für Strahlen, die am Rand der Himmelskörper vorbei ins Teleskop treffen.
Erst Einsteins dritte Idee erwies sich als praktikabel: die Messung der Sternlichtablenkung durch die solare Schwerkraft bei einer totalen Sonnenfinsternis. Der erste Nachweis gelang am 29. Mai 1919 einer britischen Expedition unter der Leitung von Arthur Eddington und Frank Dyson. Die Astronomen machten Fotos von der westafrikanischen Insel Princípe aus sowie im nordbrasilianischen Sobral. Mit einer Unsicherheit von rund 30 Prozent stimmten die Daten mit der Voraussage der Allgemeinen Relativitätstheorie überein.
Nachdem die Wissenschaftler dieses Ergebnis am 6. November auf einer Konferenz in London bekannt gegeben hatten, kam die Allgemeine Relativitätstheorie weltweit in die Schlagzeilen. Albert Einstein wurde innerhalb weniger Tage und wider Willen zu einer Ikone der Physik. Noch heute ist die Auffassung verbreitet, dies sei quasi über Nacht geschehen. Aber so ein idealisiertes Heldenepos ist eine historisch nicht zutreffende Übertreibung.
Zwar ist Einsteins Weltruhm gerechtfertigt und nicht nur durch die Relativitätstheorie begründet. Doch es bestand damals eine bisweilen kuriose Diskrepanz zwischen der öffentlichen oder veröffentlichten Meinung und den Diskussionen innerhalb der Physik. Denn die Sonnenfinsternis-Daten und ihre Interpretation waren umstritten. Für eine wissenschaftliche Revolution, wie sie die Relativitätstheorie eindeutig darstellte, genügten sie schwerlich.
Das macht die Situation Anfang der 1920er-Jahre nicht nur für Physikhistoriker interessant. Das Ganze ist auch ein Lehrstück der Wissenschaftstheorie. Denn mit dem Abstand von einem Jahrhundert und dem heutigen Wissen lässt sich im Rückblick erkennen, wie rational, zielgerichtet und erfolgreich der schwierige Weg zu neuen Erkenntnissen damals beschritten wurde – durchaus mit Irr- und Umwegen, Streitigkeiten an Weggabelungen und programmatischen Umkehrversuchen. Dabei zeigt sich, dass der wissenschaftliche Prozess und die physikalischen Methoden insgesamt ein Gütesiegel verdienen – und die Relativitätstheorie weder zum weltanschaulichen Relativismus oder Dogmatismus taugt noch je ein Sammelsurium von Falschmeldungen war. Dies wurde ihr damals verschiedentlich und heftig vorgeworfen, zuweilen sogar noch heute.
Brechung oder Äther statt Ablenkung?
Die Kontroversen um die Relativitätstheorie vor einem Jahrhundert entzündeten sich zum einen an den Daten selbst, also an ihrer Qualität, zum anderen an ihrer Interpretation. Waren also die Messungen überhaupt korrekt? Und selbst wenn: Stimmten sie dann womöglich im Rahmen der Fehlergrenzen nur zufällig mit Einsteins Vorhersage überein, ließen sich aber ganz ohne die Allgemeine Relativitätstheorie erklären?
Eine wilde Spekulation hierzu stammt von Thomas Jefferson Jackson See. Der US-amerikanische Astronom hatte sich mit der Entdeckung und Vermessung von Doppelsternen einen Namen gemacht, zog aber kollegialen Unmut auf sich durch Plagiate und Mutmaßungen zur Sternentstehung, zu unbekannten Planeten jenseits von Neptun und einem hypothetischen Äther, der das ganze All ausfüllen sollte. Zwar wurden seine vielen Schriften zeitweise sehr populär, doch im renommierten Astronomical Journal erhielt er schließlich Publikationsverbot, und aufgrund seines arroganten Verhaltens wurde er sowohl am Lowell Observatory in Flagstaff, Arizona, als auch am Naval Observatory auf der nordkalifornischen Halbinsel Mare Island jeweils wenige Jahre nach seiner Einstellung wieder entlassen.
Damals war die im 19. Jahrhundert beliebte Hypothese von der Existenz eines feinstofflichen Äthers durch Messungen bereits verworfen worden. Und im Rahmen der Speziellen Relativitätstheorie war sie nicht nur überflüssig, sondern nicht einmal möglich. Trotzdem propagierte See den Äther erneut und verband ihn mit einem umfassenden Welterklärungsversuch aller Kräfte, gedeutet als Ätherwellen. Die Lichtablenkung würde daher auch nicht von einer Raumzeit-Krümmung hervorgerufen, die See für metaphysischen Unsinn hielt, sondern durch den Äther. Obwohl See in Zeitungen häufig seine Auftritte hatte, wurde seine Kritik nur von wenigen Wissenschaftlern aufgegriffen (etwa von James Jeans) oder zurückgewiesen (etwa von Arthur Eddington) – sie blieb weitgehend unbeachtet.
Anders war es mit der Hypothese, die Lichtablenkung stamme von einem gewöhnlichen Medium, der Sonnenmaterie selbst. Schon in einem Brief vom September 1911 hatte Einstein erwähnt, dass der Nachweis der Lichtablenkung nicht trivial sei, „weil eben die Refraktion der Sonnenatmosphäre mitspielen mag“. Das dünne heiße Plasma und Gas könnte das hindurchstrahlende Sternlicht brechen, ähnlich wie ein Stock einen Knick zu haben scheint, wenn er ins Wasser getaucht wird.
Tatsächlich deutete 1920 Hugh Frank Newall, Direktor des Solar Physics Observatory in Cambridge, die Sonnenfinsternis-Messungen als Effekte der Refraktion. Der Astrophysik-Professor bestand darauf, „dass ein Sonnenphysiker eine Lichtablenkung ganz ohne Relativitätstheorie erwartet hätte“. Über Monate hinweg kritisierte er „die Relativisten“ auf Konferenzen der Royal Astronomical Society und in Zeitschriftenartikeln.
„Ich teile Ihre Zurückhaltung, was die Relativitätstheorie betrifft, obwohl mir die präsentierten Daten überzeugend vorkommen“, schrieb George Ellery Hale, der Direktor des Mount Wilson Observatory, am 20. Mai 1920 in einem Brief an Newall. „Ich kann aber nicht vorgeben, das geringste Verständnis der Theorie zu haben, und werde hier wahrscheinlich auch nie ein höheres Niveau erreichen.“
Doch Newalls Modell einer dichten, ausgedehnten Sonnenatmosphäre war nicht überzeugend. Dyson und der Physiker Frederick A. Lindemann widerlegten es bereits auf Konferenzen in London. Sie argumentierten, dass Kometen bei ihrer engen Bewegung um die Sonne von dem hypothetischen Gas gebremst werden müssten – im deutlichen Gegensatz zu den Beobachtungen.
Auch in den USA wurden die Messungen von Eddington und Dyson sowie ihre Deutung scharf angegriffen. Charles Lane Poor berief sich erneut auf die Refraktion als alternative Erklärung. „Diese Möglichkeit, die beobachtete Lichtablenkung auf ganz gewöhnliche Weise zu verstehen, wurde von den Relativisten mit ein paar Worten verworfen, als sei sie kaum der Erwähnung wert“, polterte der Astronomie-Professor an der Columbia University in New York City in seinem 1922 publizierten Buch „Gravitation versus Relativity“, wobei er alle Gegenargumente beharrlich ignorierte. Einsteins Hypothesen und Formeln seien „weder notwendig noch hinreichend, um die beobachteten Phänomene zu erklären“.
Schon zuvor hatte Poor gegen die Relativitätstheorie gewettert, 1920 sogar in der New York Times. Er meinte, soziale Unruhen und der Bolschewismus hätten die Wissenschaft erobert, fantastische Träume über das Universum würden die etablierte Forschung zerstören. „Am Tag, als die Briten die Resultate der Sonnenfinsternis von 1919 bekannt gaben, habe ich Einstein den Bolschewisten der Wissenschaft genannt und bin seither nicht müde geworden, gegen die Relativitätstheorie anzukämpfen“, schrieb Poor 1923 in einem Brief und bezeichnete die Theorie als die „gefährlichste Doktrin der modernen Zeit“. Auch als weitere Bestätigungen der Lichtablenkung erfolgten, beginnend mit den Auswertungen von Fotografien der Sonnenfinsternis von 1922, wollte er Einsteins Revolution nicht wahrhaben und attackierte sie noch viele Jahre lang.
Einspruch aus Holland
Kurioserweise war die Alternativerklärung durch die Refraktion bereits widerlegt, bevor sie überhaupt öffentlich vorgebracht wurde. In Holland hatte der Physik-Nobelpreisträger Hendrik A. Lorentz, ein langjähriger Mentor und Freund Einsteins, bereits vorher von den ersten Bestätigungen des Einstein-Effekts erfahren. Denn am 12. September 1919 hatte Eddington auf einer Konferenz im südenglischen Bournemouth den Zwischenstand seiner Auswertung der Sternpositionen vorgestellt. Er meinte, dass er eine Lichtablenkung gemessen habe. Lorentz’ Kollege Balthasar van der Pol war dabei und erzählte nach seiner Rückkehr Lorentz am 22. September von den Neuigkeiten, worauf dieser sofort ein Telegramm an Einstein schickte. Am 7. Oktober schrieb Lorentz aus Haarlem einen ausführlichen Brief, berichtete Genaueres und bedauerte, dass die Resultate noch nicht veröffentlicht seien. „Das ist gewiss eines der schönsten Ergebnisse, die die Naturwissenschaft je erreicht hat, und wir dürfen uns herzlich darüber freuen“, gratulierte er Einstein.
„Ich habe eine kleine Rechnung gemacht, die wohl für Sie nichts Neues enthält und sich auf die Strahlenbrechung in einem die Sonne umgebenden Gase bezieht“, schrieb Lorentz außerdem. „Glücklicherweise würde nun diese Ablenkung sehr rasch abnehmen, wenn der Strahl … weiter von der Sonne entfernt bleibt“, fasste er anschließend seine Abschätzung zusammen. „Man wird also, wenn mehrere Sterne auf den Platten vorkommen, leicht Ihren Effekt von dieser Refraktion in einer Sonnenatmosphäre unterscheiden können. Wir dürfen wohl glauben (angesichts der Größe der gefundenen Ablenkung), dass in Wirklichkeit die Refraktion gar nicht mitgespielt hat und nur Ihr Effekt beobachtet worden ist.“
Die Refraktion von Lichtstrahlen ferner Sterne durch eine hypothetisch dichte Sonnenatmosphäre ist also nicht nur zu klein, um den gravitativen Ablenkungseffekt vorzutäuschen. Sie müsste auch mit wachsender Sonnenentfernung rasch abnehmen, was sowohl den Messungen als auch Einsteins Vorhersage widersprach.
Wenn die Wissenschaft stockt
Berechtigt war dagegen eine kritische Sicht der Messungen. Die erforderliche Präzision dafür ist enorm. Zur Illustration ein Beispiel für ein typisches Teleskop mit 15 Zoll (38 Zentimeter) Brennweite: Um eine Genauigkeit von 0,001 Prozent zu erreichen, muss der Abstand zweier gut ein Grad am Himmel entfernter Sterne, die in zehn Zentimeter Abstand voneinander auf einer Fotoplatte abgebildet sind, auf plus/minus ein Tausendstel Millimeter genau gemessen werden. Entsprechend exakt muss man die Maßstäbe der verschiedenen Himmelsaufnahmen miteinander vergleichen, um den Positionsunterschied von Sternen ermitteln zu können: einerseits nahe bei einer Sonnenfinsternis, andererseits fern von der später woanders stehenden Sonne für dieselben Sterne.
Dass die Messungen der Finsternis-Expeditionen von 1919 eine Genauigkeit von etwa 30 Prozent erreichten, ist auch im Rückblick bemerkenswert. Damals war dieser Erfolg für manche Kritiker zu gut, um wahr zu sein. Für Wissenschaftstheoretiker ist dies eine faszinierende Fallstudie, denn hier zeigen sich typische Probleme von Pionierleistungen:
Messungen sind schwierig und zunächst im Ergebnis oft nicht eindeutig. Es gibt äußere Widrigkeiten, beispielsweise das Wetter, instrumentelle Probleme, etwa unscharfe oder falsch belichtete Fotos, sowie diverse Unsicherheiten, die man als unbekannte statistische und im günstigen Fall als bekannte systematische Fehler berücksichtigen muss. Trotz technischer Fortschritte kann es vorkommen, dass sich die Messgenauigkeiten nicht verbessern, dass sie kontrovers bleiben oder noch kontroverser werden. Bei Wissenschaftstheoretikern heißt das „experimentersʼ malaise“.
Messungen sollten reproduzierbar sein. Das ist bei einer Sonnenfinsternis aber schwierig, weil die Himmelsschauspiele nicht nur selten sind, sondern am jeweiligen Beobachtungsort auch einmalig. Außerdem gibt es nur wenige Zeugen.
Bei der Auswertung der Messungen besteht die Gefahr der Voreingenommenheit, ein als „confirmation bias“ bezeichnetes Phänomen: Bei den Analysen wird im Zweifelsfall tendenziell die bevorzugte Hypothese begünstigt. Das betrifft sowohl die Auswahl der Daten als auch ihre Gewichtung und die Fehlerrechnungen. Hier spielen willkürliche, subjektive und teils unbewusste Entscheidungen bis hin zur Selbsttäuschung eine Rolle.
Auswege aus der Datenkrise
Gegen solche Präferenzen helfen möglichst standardisierte und automatisierte Prozeduren sowie idealerweise eine Doppelblindmethode: unabhängig voneinander auswertende Personengruppen, die nicht wissen, ob sie echte Daten haben oder eigens zur Kontrolle konstruierte. Doch das ist in der Praxis oft nicht möglich, vor allem nicht bei Pionierstudien.
Umso wichtiger ist eine unabhängige Datenanalyse. Und diese wurde bereits 1919 vorgenommen. Immerhin gab es zwei Sonnenfinsternis-Expeditionen, deren Fotoplatten getrennt ausgewertet wurden. Außerdem sandte Dyson Abzüge der Platten an andere renommierte Spezialisten – darunter in den USA William W. Campbell, George Ellery Hale und Frank Schlesinger –, damit diese sich von der Richtigkeit der Messungen und den aufwendigen Berechnungen überzeugen konnten. Überdies erfolgte 1978 eine weitere Analyse der Platten vom brasilianischen Sobral mit ausgefeilteren Geräten und Methoden. Die geringfügig korrigierten Werte hatten kleinere Fehlermargen und stimmten mit der Vorhersage der Relativitätstheorie sogar etwas besser überein.
Die anderen Schwierigkeiten lassen sich nur überwinden, wenn mehr Daten und auch alternative Messmethoden zur Verfügung standen. Beides war nach 1919 möglich – und Einsteins Vorhersagen wurden nicht nur wiederholt, sondern auch immer genauer verifiziert. Das dauerte allerdings viele Jahrzehnte.
So konnten rund ein Dutzend weitere Sonnenfinsternis-Expeditionen von 1922 bis 1973 die Unsicherheit auf etwa sechs Prozent reduzieren. Der kalifornische Amateurastronom Donald G. Bruns kam bei einer Messung im August 2017 sogar auf nur 3,4 Prozent (bild der wissenschaft 12/2019, „Der krumme Einstein-Beweis“).
Regulus und Churchills Gehirn
Als Alternative zu den seltenen und schwierigen Sonnenfinsternis-Expeditionen hatte schon Einstein die Messungen der Position heller Sterne tagsüber in Sonnennähe erwogen. In einem Brief vom 14. Oktober 1913 bat er deswegen sogar den amerikanischen Astronomen George Ellery Hale um Rat. Dieser machte ihm jedoch keine Hoffnungen: Teleskopaufnahmen könnten solche Sterne nicht genau genug abbilden.
Auch Adolph Friedrich Lindemann war früh von der Vorstellung einer experimentellen Überprüfung der Relativitätstheorie begeistert. Der aus Deutschland stammende Ingenieur und Amateurastronom wohnte 1916 in Sidmouth im Südwesten Englands. Zusammen mit seinem Sohn, dem Physiker Frederick Alexander Lindemann, schlug er ebenfalls vor, die Lichtablenkung am Taghimmel zu messen.
Die beiden begannen auch gleich damit, die Erfolgsaussichten zu studieren. Im Dezember 1916 publizierten sie einen elfseitigen Artikel in der Fachzeitschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Darin beschrieben sie detailliert, wie der Einstein-Test im Prinzip ausgeführt werden könnte, diskutierten viele Fehlerquellen und berichteten, dass sie von Juni bis Oktober Arktur, Capella sowie einige andere helle Sterne am Taghimmel zu fotografieren vermochten – allerdings weit von der Sonne entfernt. „Es besteht gute Hoffnung, dass sich unter günstigen atmosphärischen Bedingungen selbst lichtschwächere Sterne als die der ersten oder zweiten Helligkeitsklasse nahe der Sonne fotografieren lassen“, schrieben die beiden Amateurastronomen. Sie nannten die Observatorien im Kaschmir sowie auf dem Mount Wilson und dachten besonders an Regulus (Alpha Leonis), den hellsten Stern im Sternbild Löwe. Der 79 Lichtjahre entfernte Riesenstern hat eine scheinbare Helligkeit von 1,36 und zieht stets am 21. August nahe am Sonnenrand vorüber.
Einstein und Frederick Lindemann – der in Baden-Baden geboren war, in Berlin promoviert hatte und eine wichtige Entdeckung zum Sonnenwind machte – standen im Briefkontakt und besuchten sich später auch gegenseitig in Berlin und England. Schon in den 1920er-Jahren war Lindemann mit dem späteren britischen Premierminister Winston Churchill befreundet, der ihn als „wissenschaftlichen Lappen seines Gehirns“ bezeichnet hat und seine Gabe schätzte, schwierige wissenschaftliche Zusammenhänge pointiert und verständlich zu erklären. Im Zweiten Weltkrieg beriet er Churchill in Wissenschaftsfragen und befürwortete als vehementer Nazigegner die systematische Bombardierung Deutschlands. In der Nachkriegszeit war er Mitbegründer der britischen Atomenergiebehörde.
Scheitern an der Sonne
Der britische Solarastronom John Evershed griff den Vorschlag der Lindemanns auf. 1917 versuchte er vom Kodaikanal-Observatorium in Südindien aus, Regulus im gleißenden Sonnenlicht zu fotografieren. Doch es glückte ihm nicht.
Wie die Lindemanns kam auch William F. Meggers, ein Spektroskopiker am Bureau of Standards in Washington, auf die Idee, die Lichtablenkung von Sternen am Taghimmel zu messen. Im Januar 1920 schlug er Frank Schlesinger vom Allegheny Observatory der University of Pittsburgh in Pennsylvania vor, es im Bereich der Infrarotstrahlung zu probieren. Der Astrofotografie-Spezialist hielt das für einen Versuch wert, die Erfolgsaussichten aber für gering. Meggers kontaktierte auch andere Astronomen, die während des Ersten Weltkriegs mit ihm im Bureau of Standards gearbeitet hatten.
Keivin Burns, inzwischen am Lick Observatory in Kalifornien, antwortete am 6. Februar: „Ich denke nicht, dass etwas dabei herauskommt. Niemand hier glaubt an den Einstein-Effekt, dagegen spricht das philosophische Urteilsvermögen und der gesunde Menschenverstand. Aber weil so viel darüber gesprochen wird, muss man am Thema interessiert sein. Es kann eine Weile dauern, bis sich die Fehler der englischen Astronomen nachweisen lassen.“ Er stimmte Meggers zu, dass Infrarotbilder am Tageshimmel erstrebenswert seien, dachte aber, der Einstein-Effekt sei „das Ergebnis mittelmäßiger Denker, die versuchen, ihre Intelligenz zu verbessern, indem sie sich an einem geistigen Rätsel emporhangeln. Es bezieht sich auf nichts Objektives.“
Paul Merrill, mittlerweile am Mount Wilson Observatory in Kalifornien, antwortete am 1. März ähnlich. Niemand sei von Einsteins Vorhersage begeistert. „Ich habe gehört, sie beziehe sich auf eine ‚verfluchte Theorie‘. Selbst einige der kaltblütigsten Engländer sehen keinen Nutzen darin. Es herrscht aber keine vehemente Opposition hier – die Einstellung ist ein abwartendes Zusehen. Es gibt Dutzende anderer Dinge, an denen zu arbeiten sich mehr lohnt.“ Auch er hielt die technischen Herausforderungen für schwierig.
Letztlich kam nichts dabei heraus. Meggers gab auf. Ein Jahr später ermunterte er zwar noch einen anderen Astronomen, Orley H. Truman vom Lowell Observatory in Flagstaff, Arizona. Aber auch dieser verlor das Interesse.
Die Konkurrenz der Radiogalaxien
Es ist bis heute nicht gelungen, die Lichtablenkung von Sternen am Taghimmel im Bereich des sichtbaren Lichts oder der Infrarotstrahlung zu messen. Wenn die Sonne nicht gerade zufällig vom Mond bedeckt wird, überstrahlt sie einfach alles. Zwar lassen sich Sterne inzwischen in der Nähe des Sonnenrands fotografieren, aber hinreichend genaue Positionsmessungen sind noch niemandem geglückt.
Es besteht auch keine wissenschaftliche Motivation mehr dazu, denn mithilfe der Radiostrahlung ferner, nahezu punktförmig erscheinender Galaxien sind solche Messungen am Taghimmel in Sonnennähe möglich – und seit Ende der 1970er-Jahre genauer als bei Sonnenfinsternissen. Die besten Daten von Radiogalaxien an ganz unterschiedlichen Orten am Himmel haben die Voraussage der Allgemeinen Relativitätstheorie inzwischen mit einer Unsicherheit von nur 0,01 Prozent bestätigt (bild der wissenschaft 9/2020, „Der verzerrte Himmel“).
Kapitulation im Sternbild Zwillinge
Trotzdem lockt manche Amateurastronomen noch immer der sportliche Ehrgeiz, den solaren Einstein-Test zu absolvieren. Auch Donald Bruns aus San Diego, dem 2017 die bislang beste Messung der Lichtablenkung bei einer totalen Sonnenfinsternis gelungen war, versuchte sich vor Kurzem daran.
Noch besser als Regulus eignen sich zwei Sterne der dritten Helligkeitsklasse im Sternbild Zwillinge, an denen die Sonne im Sommer vorüberzieht. Es sind die Roten Riesen My Geminorum (HIP 30343, auch Tejat Posterior genannt) und Eta Geminorum (HIP 29655, auch Propus oder Tejat Prior genannt). Sie stehen 1,87 Grad voneinander entfernt am Himmel. Ende Juni und Anfang Juli beträgt ihr Abstandswinkel zum Sonnenrand im Minimum nur etwa vier Grad. Dabei wird ihr Licht gemäß der Allgemeinen Relativitätstheorie um 0,12 Bogensekunden abgelenkt. Praktischer ist es, nicht die absolute scheinbare Positionsverschiebung zu bestimmen, wofür schwierig zu eichende Vergleichsfotos ohne Sonne nötig wären, sondern die relative Winkeländerung zwischen den beiden Sternen. Sie beträgt maximal 0,04 Bogensekunden.
Mit modernen CCD-Kameras ist diese Änderung im Prinzip nachweisbar, wenn Zehntausende von Einzelaufnahmen innerhalb von vier Stunden gewonnen und verrechnet werden. Dabei müssen die Sternpositionen mit einer Genauigkeit von 0,0003 Prozent gemessen werden.
Das ist eine gewaltige Herausforderung. Donald Bruns nahm sie an und machte erfolgreiche Tests, wobei auch vier „künstliche Sterne“ – eingeblendete Lichtpunkte – zum Einsatz kamen, um die Präzision der Messungen zu erhöhen. Im Prinzip hätte diese Methode ausgereicht, doch in der Praxis scheiterte Bruns an nicht genau eruierbaren Messfehlern. „Künftige Versuche sollten sich darauf konzentrieren, das Stabilitätsproblem zu lösen“, empfahl er in einem kurzen Bericht, den er im Dezember 2019 in den Research Notes der American Astronomical Society veröffentlichte.
„Ich habe den Verdacht, dass die Kamera das Problem war“, sagt Bruns und glaubt nicht, dass andere Geräte hier weiterhelfen. „Ich habe die Versuche aufgegeben, die solaren Lichtablenkungen am Taghimmel zu messen. Das Rauschen war einfach zu groß.“ Aufgrund des Stabilitätsproblems lag es einen Faktor 10 über der erforderlichen Messgenauigkeit. „Wäre das Rauschen nur beim Zwei- oder Dreifachen gelegen, hätte ich vielleicht weitergemacht.“
Doch Bruns’ Kapitulation ist nur eine Interessensverschiebung. Denn auch Einsteins dritte Idee, die Messung der Lichtablenkung im Gravitationsfeld des Riesenplaneten Jupiter, ist im sichtbaren Wellenlängenbereich noch nicht realisiert. Nach vielversprechenden Vorarbeiten will Donald Bruns das Kunststück nun im Sommer dieses und des nächsten Jahres versuchen.
Einsteins Worte in einem Brief vom Januar 1916 an den Astrophysiker Karl Schwarzschild sind noch immer aktuell: „Was Jupiter anlangt, sehe ich ein, dass es eine schwierige Aufgabe ist, die da den Astronomen gestellt wird. Aber die Wichtigkeit des Gegenstandes rechtfertigt nach meiner Ansicht nur einen Standpunkt, und der heißt: Es muss gehen!“
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