Im Universum sind mehrere Kräfte am Werk, die auch unser Leben auf dem Planeten Erde stark beeinflussen. Dabei ist die Schwerkraft die schwächste Kraft in unserem Alltag, aber zugleich die stärkste im Kosmos. Und sie ist die, die zuerst bekannt war und gleichzeitig bis heute die am wenigstens greifbare. Fünf Fakten zum Mysterium Gravitationskraft zeigen seine seltsamsten Macken auf.

Schwerkraft: Das ist die Kraft, die man nicht sieht

Wir leben auf einem Planeten, der an sich schon äußerst sonderbar ist. Die Kräfte, die uns umgeben, sind aber noch um einiges bizarrer. Zum Beispiel die Schwerkraft. Sie ist eine der vier Grundkräfte der Physik, die die gegenseitige Anziehung von Massen beschreibt. Sie nimmt mit zunehmender Entfernung der Massen ab. Sie bestimmt außerdem die Bahnen der Planeten im Sonnensystem.

Mit der Schwerkraft weiß wohl jeder etwas anzufangen, schließlich sorgt sie dafür, dass Objekte auf der Erde wie wir Menschen nicht ziellos umherschwirren, dass wir zwar in Richtung Erdmittelpunkt fallen, aber auf dem Boden bleiben. Viele kennen aber vielleicht noch nicht diese Fakten zur Gravitationskraft, die unsichtbar, aber immer da ist.

Fakt 1: Newtons Apfel kam später dazu

Als Entdecker der Schwerkraft gilt der Mathematiker, Physiker und Astronom Isaac Newton. Das dürfte auch stimmen, schließlich war er der erste, der ein monumentales wissenschaftliches Werk darüber verfasst hat, das als Ausgangspunkt aller Forschungen zur Gravitationskraft gilt und unser Verständnis des Universums um eine entscheidend wirkende Kraft erweitert hat.

Newton selbst allerdings hat den Ursprung seiner Entdeckung mystifiziert. Angeblich soll er eine Art Geistesblitz gehabt haben, als ein Apfel seinen Kopf traf. Das erzählte er aber erst 30 Jahre nach der Entdeckung des Gravitationsgesetzes seinem Biografen William Stukeley, wie eine historische Schrift zeigt. Es war also eher harte Arbeit als ein Geniestreich.

Fakt 2: Es gibt keine Schwer“kraft“

Zwar hält die Gravitation unsere Füße am Boden, aber zu sehen ist sie nicht. Newton stellte sie sich noch als eine unsichtbare, elastische Verbindung vor, Albert Einstein wusste es schließlich mit seiner Relativitätstheorie besser: Eine Masse wie die Sonne verzerrt die Raumzeit um sie herum, wodurch ein Tal entsteht. Das können wir nicht sehen, weil die Raumzeit vierdimensional ist, wir aber dreidimensionale Wesen sind.

Der Planet Erde kreist um dieses Tal wie eine Kugel um ein Rouletterad, schreibt das Magazin Sky at Night. Sie ist unterwegs auf dem kürzesten Weg durch die verzerrte Raumzeit. Die Oberfläche verhindert, dass wir auf den Grund des Tals fallen, sie drängt uns quasi zurück. Deshalb handelt es sich bei der Schwerkraft weniger um eine wirkliche „Kraft“ als um ein „Gefühl“.

Fakt 3: Ohne Schwerkraft kein GPS

Würde es Einsteins Theorien nicht gegeben, wären Mobiltelefone heute nicht in der Lage, Standorte zu bestimmen. Die Satelliten, auf die Handys und Navigationssysteme angewiesen sind, bewegen sich in stark verlängerten, elliptischen Bahnen um die Erde. Wenn sie sich zu ihrem nächstgelegenen Punkt auf der Erde einschwenken, wirkt eine stärkere Gravitationskraft auf sie ein. Ihre Borduhr verlangsamt sich. Andersherum beschleunigt sie sich, wenn die Satelliten auf ihren entferntesten Punkt von der Erde zusteuern.

Das ist Teil der Allgemeinen Relativitätstheorie des Physikers. Ein Aspekt von Einsteins Spezieller Relativitätstheorie führt jedoch dazu, dass die Uhren langsamer laufen, wenn sie sich am schnellsten bewegen. GPS und andere Systeme müssen beiden Aspekte berücksichtigen.

Fakt 4: Schwerkraft bestimmt, wie wir altern

Einsteins Gravitationstheorie ist außerdem für unser Altern verantwortlich. Ihr zufolge fließt die Zeit bei stärkerer Schwerkraft langsamer. Das bedeutet, dass wir im oberen Stockwerk eines Gebäudes schneller altern als unten. Denn oben sind wir weiter von der Masse der Erde entfernt. Um da zu zeigen, sind winzige Atomuhren nötig. Wer länger jung bleiben will, sollte also eher im Bungalow statt im Wolkenkratzer wohnen.

Fakt 5: Gravitationswellen sind nachgewiesen

Der 15. September 2015 geht als bedeutender Tag in die Geschichtsbücher ein: Forscher konnten eine Gravitationswelle nachweisen. Sie kam von zwei verschmelzenden Schwarzen Löchern, die in einer weit, weit entfernten Galaxie für kurze Zeit das 50-Fache der Kraft aller Sterne im Universum ausstrahlten. Gravitation kann man zwar nicht sehen, hätten diese Kollision und die folgende Gravitationswelle aber in Form von Licht stattgefunden, wäre das Phänomen zehnmal heller als ein Universum von Sternen gewesen. Was für eine Macht doch in der Schwerkraft liegt!

Schwerkraft, die magische Kraft

So Vieles an der Schwerkraft ist bis heute unerklärlich. Aber sowohl Newton als auch Einstein haben mit ihren Theorien wichtige Grundsteine für die Erforschung der Gravitation, der vierten physikalischen Kraft im Universum gelegt. Wissenschaftler sind derweil schon dabei, womöglich die geheime „fünfte Kraft“ des Universums aufzuspüren. Derweil löst bereits das Dreikörperproblem Newtons älteste Frage des Kosmos und der Einstein-Effekt sagt die Zukunft eines Sterns voraus.