Warten auf Einstein

Dirk Soltau

Keine neuen Erkenntnisse mehr?

Im Rückblick erscheint sie vielen als die „Gute alte Zeit“: Die letzten beiden Jahrzehnte des 19. Jahrhunderts. Es war eine Zeit, in der von der theoretischen Physik eigentlich keine revolutionären neuen Erkenntnisse mehr zu erwarten waren. Sie befand sich quasi „in trockenen Tüchern“: Die Grundlagen der Mechanik waren von Newton und Leibniz bereits im 18. Jahrhundert gelegt worden und fanden ihre glänzendsten Bestätigungen am Himmel: Zum Beispiel war es 1899 kein Problem, die totale Sonnenfinsternis vom 11. August 1999 vorherzuberechnen. Auf die Sekunde genau!

Das Rätsel der elektrischen und magnetischen Kraft schien ebenfalls gelöst. Jahrelang hatte sich der Schotte James Clerk Maxwell (1831-1879) mit den Messungen seines englischen Kollegen Michael Faraday (1791-1867) zur elektromagnetischen Induktion auseinander gesetzt. 1861 fasste er die Ergebnisse in einem Gleichungssystem zusammen, das in seiner mathematischen Schönheit und Eleganz ohne Beispiel war. Die vier Maxwellschen Gleichungen beschreiben alles, was mit Strom, Spannung, Ladung und Magnetfeld zu tun hat. Sie enthalten sogar die Theorie der elektromagnetischen Wellen, die erst 19 Jahre nach Maxwells Tod von Heinrich Hertz (1857-1894) in Karlsruhe entdeckt werden. Welch ein Triumph für die Naturwissenschaften!

Damit war auch klar: In der Natur gibt es nur zwei grundverschiedene Kräfte: Die Gravitationskraft (siehe Newton) und die elektromagnetische Kraft (siehe Maxwell).

In diesen Jahren bewies die Erfindung der Glühlampe (1879), des Elektromotors (Drehstrom 1891), des Telefons und des Autos, dass die Ingenieure und Physiker die Natur verstanden hatten.

Doch dann wurden Entdeckungen gemacht, die nicht mehr in dieses schöne Bild passten:

• 1879 - dem Geburtsjahr Einsteins - werden beim Experimentieren mit Hochspannung und evakuierten Röhren die „Kathodenstrahlen“ entdeckt. Während Einsteins Schulzeit stellt sich heraus, dass die Kathodenstrahlen nichts anderes sind als die elektrisch geladenen Elektronen. Die ersten Teilchenstrahlen sind gefunden
• 1895 - Einstein hat gerade das Gymnasium verlassen - entdeckt Wilhelm Conrad Röntgen (1845-1923) die Röntgenstrahlung (die er selbst X-Strahlen nannte). Sie ist wesentlich energiereicher als UV-Strahlung und erlaubt ganz neue diagnostische Möglichkeiten in der Medizin
• 1896 - Einstein besucht die Kantonsschule in Aarau, um die Studienzulassung in Zürich zu erreichen - entdeckt Antoine Henri Becquerel (1820-1891) die radioaktive Strahlung des Urans.

Diese drei Entdeckungen führen innerhalb von wenigen Jahren in das Reich der Atomphysik. Ein neues Portal der Physik wird sichtbar und der junge Einstein gehört zu denjenigen, die es öffnen.