Ohne Schwerkraft gäbe es uns nicht. Sie hält uns auf der Erdoberfläche und die Erde in ihrer Umlaufbahn um die Sonne.
Sie war entscheidend für die Entstehung des Sonnensystems. Die Anziehungskraft aller Materie in der Sonne presst sie zusammen, ermöglicht Kernfusion und spendet uns Wärme und Licht.
Trotz ihrer Allgegenwart bleibt Schwerkraft eine der rätselhaftesten Kräfte des Universums.
Was ist Schwerkraft?
Als eine der vier fundamentalen Kräfte der Natur – neben Elektromagnetismus, starker und schwacher Kernkraft – ist Schwerkraft ein einflussreiches Phänomen.
Sie ist eine Eigenschaft der Materie: Jede Masse zieht jede andere an. Je größer die Massen und je näher die Objekte, desto stärker die Anziehung.
Im Unterschied zu Elektrizität und Magnetismus, die abstoßen oder anziehen können, wirkt Schwerkraft immer anziehend.
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Was besagt Newtons Gravitationstheorie?
Newton erklärte nicht, wie Schwerkraft wirkt, sondern beschrieb sie als universelles Gesetz: Dieselbe Kraft lässt Äpfel fallen und hält den Mond in der Bahn.
Mit astronomischen Daten und Gedankenexperimenten zeigte er: Die Anziehung hängt von den Massen der Objekte und ihrem Abstand ab.
Newtons Formel – Produkt der Massen geteilt durch das Quadrat des Abstands – folgt dem umgekehrten Quadratgesetz. Sie erklärt Mond- und Planetbahnen und diente der NASA für Apollo-Missionen.
Was ist das Äquivalenzprinzip?
Das Äquivalenzprinzip stammt aus Einsteins „glücklichstem Gedanken“: Im freien Fall spürt man sein Gewicht nicht. Beschleunigung und Schwerkraft sind äquivalent.
Auf der ISS beträgt die Erdanziehung 90 % der Oberflächenkraft – doch Astronauten schweben, weil sie seitwärts fallen und die Erde „verfehlen“.
Beschleunigung gleicht Gewicht aus. Dies führte Einstein zur Allgemeinen Relativitätstheorie, die Schwerkraft vorhersagt und erklärt.
Was ist Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie?
Massen verzerren Raum und Zeit. Diese Krümmung erklärt Fernwirkung: Massive Objekte wie Sterne krümmen Raumzeit stärker, ziehen nahe Objekte an.
Auch wir üben minimale Gravitation aus. Einstein nutzte Mathematik gekrümmter Räume und berücksichtigte Effekte wie Selbstwirkung der Schwerkraft.
Seine Gleichungen erweitern Newtons und ermöglichen präzisere Vorhersagen.
Hat Einstein Newton widerlegt?
Nein. Newton beschreibt Beobachtungen präzise für Alltagssituationen. Einstein erklärt die Ursache: Raumzeitkrümmung.
Bei starker Gravitation ist Einstein genauer und ermöglicht neue Vorhersagen.
Welche Beweise gibt es für die Allgemeine Relativitätstheorie?
Viele: Sie löste Merkurs Präzession, die Newton nicht erklären konnte. Lichtablenkung bei der Sonnenfinsternis 1919 und Gravitationslinsen bestätigen sie.
Zeitdilatation erfordert Korrekturen bei GPS. Gravity Probe B bewies Rahmenverschleppung.
Was hat Schwerkraft mit Schwarzen Löchern zu tun?
Einsteins Gleichungen vorhersagen Singularitäten: Schwarze Löcher, wo Gravitation Licht festhält.
Sie erklären Urknall und dunkle Energie.
Was sind Gravitationswellen?
Beschleunigte Massen erzeugen Wellen in der Raumzeit, ähnlich elektromagnetischen Wellen.
LIGO detektierte 2015 Wellen von verschmelzenden Schwarzen Löchern. Sie eröffnen neue Einblicke ins Universum.
Erklärt die Allgemeine Relativitätstheorie alles?
Nein. Sie bricht bei Singularitäten und Quanteneffekten zusammen. Eine Quantengravitationstheorie fehlt noch – Kandidaten: Stringtheorie, Schleifenquantengravitation.
Könnte Gravitation durch ein Teilchen vermittelt werden?
Ja, das hypothetische Graviton. Wie Photonen beim Elektromagnetismus. Doch es ist schwer nachzuweisen.
Gibt es Antigravitation?
Nein. Schwerkraft ist rein anziehend, nicht abschirmbar. Tests mit Antimaterie laufen, doch unwahrscheinlich.
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