Wer ist so „dreist“, Einstein zu „verurteilen“?

Vor nicht allzu langer Zeit wurde die chinesische Übersetzung eines neuen Buches des kanadischen Wissenschaftshistorikers Jeffrey Crelinsten mit dem Titel „Einstein's Jury: The Race to Test Relativity“ veröffentlicht. Dieses Buch stellt die akademische Debatte über diese epochale wissenschaftliche Theorie in den Anfängen der speziellen und allgemeinen Relativitätstheorie vor, insbesondere die heftige akademische Debatte, die durch wiederholte astronomische Beobachtungen und physikalische Experimente ausgelöst wurde.

Diese Diskussionen beinhalten nicht nur berechtigte akademische Zweifel und Debatten sowie philosophische und physikalische Missverständnisse vieler Experten, sondern werden auch von verschiedenen Angriffen gegen die Relativitätstheorie begleitet. Es kommt nicht nur zu Missverständnissen aufgrund akademischer Fehler, sondern auch zu böswilligen Verleumdungen und Angriffen von Personen mit mangelnder akademischer Ethik, akademischen Betrügern, Antisemiten und Faschisten, deren Schwere erschreckend ist.

Aufgrund der heftigen Kritik der Antirelativisten versäumte es das Nobelpreiskomitee, die Relativitätstheorie, eine der wichtigsten und brillantesten wissenschaftlichen Errungenschaften der Menschheitsgeschichte, als einen der Gründe für die Verleihung des Nobelpreises für Physik an Einstein anzugeben.

Dieser „Prozess“ der Relativitätstheorie, der in den 1920er Jahren stattfand und etwa zehn Jahre dauerte, wurde in allgemeinwissenschaftlichen Werken, wissenschaftsgeschichtlichen Materialien und populärwissenschaftlichen Büchern kurz erwähnt, ohne im Detail beschrieben zu werden. Daher haben Menschen, die die Relativitätstheorie studieren, erforschen und lehren, im Allgemeinen keinen tiefen Eindruck davon. Man ging davon aus, dass die spezielle Relativitätstheorie mit der Unterstützung erstklassiger Wissenschaftler wie Planck und Nernst schnell von der akademischen Gemeinschaft akzeptiert werden würde. Man ging davon aus, dass die Allgemeine Relativitätstheorie von der akademischen Gemeinschaft anerkannt würde, sobald die drei wichtigsten Bestätigungen der Gravitationsrotverschiebung, der Lichtablenkung und der Perihelpräzession der Merkurbahn abgeschlossen wären. Man hätte nie gedacht, dass die Relativitätstheorie nach ihrer Geburt einer so harten „akademischen Prüfung“ unterzogen werden würde.

Natürlich sagen Fakten mehr als Worte. Die Ergebnisse experimenteller Beobachtungen und die allmähliche Vertiefung des akademischen Verständnisses verwandelten diejenigen, die am „Prozess“ der Relativitätstheorie teilnahmen, schließlich in „Zeugen“ und Unterstützer der Relativitätstheorie. Tatsächlich kam es während der Verbreitung der Relativitätstheorie in China zu ähnlichen Situationen.

Der Autor beschäftigt sich seit langem mit der Erforschung, Lehre und Popularisierung der Allgemeinen Relativitätstheorie. Er hat viele Bücher und historische Materialien zur Relativitätstheorie konsultiert, darunter viele Biografien und Kommentare über Einstein, aber er hat noch nie eine so detaillierte und wunderbare Einführung in diese historische Phase gesehen. Es ist wirklich eine Offenbarung.

Dem Autor dieses Buches ist es dank seiner soliden und umfassenden wissenschaftlichen Grundlage und seines aktiven, sorgfältigen und pragmatischen wissenschaftlichen Stils gelungen, ein solches Werk zu vollenden. Er verfügt über einen akademischen Hintergrund in Physik, Astronomie und Wissenschaftsgeschichte. Darüber hinaus hat er umfangreiche Informationen von zahlreichen wissenschaftlichen Forschungseinrichtungen, Schulen sowie Bibliotheken und Informationsagenturen auf der ganzen Welt gesammelt und sich eingehend mit Beteiligten und Insidern ausgetauscht, wodurch er sich eine große Menge wertvollen historischen Materials vollständig und richtig angeeignet hat.

Der Übersetzer dieses Buches, Herr Pan Tao, beschäftigt sich seit langem mit der Übersetzung von Büchern über Einstein und die Relativitätstheorie. Er hat hervorragende Übersetzungen wie „Einsteins Fehler“ veröffentlicht. Dieses Mal hat er die chinesische Übersetzung seines Meisterwerks „Einsteins Jury“ beigesteuert. Ich bin überzeugt, dass dieses Buch bei den Lesern gut ankommen wird.

Die Lektüre dieses Buches hilft den Lesern, den Entwicklungsprozess der Relativitätstheorie vollständig zu verstehen, und hilft auch jungen Schülern, den holprigen Weg der wissenschaftlichen Forschung zu verstehen.

——Zhao Zheng (Professor der Fakultät für Physik an der Beijing Normal University, ehemaliger Präsident der Chinesischen Gesellschaft für Gravitations- und Relativistische Astrophysik)

Geschrieben von Su Dao

In der wissenschaftlichen Geschichte um Einstein und die Relativitätstheorie ist das Jahr 1919 ein Jahr von besonderer Bedeutung: In diesem Jahr konnte eine Expedition unter der Leitung des britischen Astronomen Arthur Eddington erfolgreich eine Sonnenfinsternis auf der Principe-Insel in Westafrika beobachten und damit die Vorhersage der allgemeinen Relativitätstheorie bestätigen, dass das Licht der Sterne im Gravitationsfeld der Sonne abgelenkt wird. Von da an wurden Einstein und seine allgemeine Relativitätstheorie über Nacht berühmt.

Die allgemeine Relativitätstheorie hat in den 300 Jahren seit Newton die Art und Weise, wie die Menschen das Universum verstehen, völlig verändert und vertrauten Konzepten wie Raum und Zeit völlig andere Konnotationen verliehen. Doch haben wir uns angesichts einer solchen Revolution des Denkens – neben dem Staunen über Einsteins Kreativität und Einsicht – jemals gefragt, warum es der unermüdlichen Förderung und Verbreitung durch Kepler, Galileo und andere bedurfte, bis die von Kopernikus vorgeschlagene heliozentrische Theorie schließlich Anerkennung fand, während Einsteins Theorie noch schwieriger zu verstehen war und über unsere alltägliche Erfahrung hinausging. Wie konnte sie jedoch durch eine einzige von Eddington geleitete Beobachtung vollständig akzeptiert werden?

Tatsächlich ist die Situation das genaue Gegenteil von dem, was wir oft in Lehrbüchern oder populärwissenschaftlichen Büchern lesen. In der Zeit vor und nach der Sonnenfinsternis im Jahr 1919 schenkte die wissenschaftliche Gemeinschaft Einstein und der Allgemeinen Relativitätstheorie große Aufmerksamkeit. Überall waren jedoch Stimmen des Zweifels und Widerspruchs zu hören, die sogar eine Zeit lang zum Mainstream wurden. Die allgemeine Relativitätstheorie hat drei wichtige Vorhersagen, die eigentlich alle astronomische Vorhersagen sind: neue Werte der Präzession des Merkurperihels, der Gravitationsrotverschiebung und der Lichtablenkung in einem Gravitationsfeld. Unabhängig davon, ob man die allgemeine Relativitätstheorie bestätigen oder widerlegen möchte, kommt man daher nicht ohne die Arbeit der Astronomen aus.

Diese Astronomen sind die Protagonisten des Buches „Einsteins Jury: Das Rennen um die Prüfung der Relativitätstheorie“ des kanadischen Wissenschaftshistorikers Jeffrey Crelinsten. Die umfangreichen Forschungen und Beobachtungen, die sie zwischen 1910 und 1925 durchführten, um diese Vorhersagen zu überprüfen, sowie die darauf folgenden Debatten bilden den Hauptinhalt des Buches. Krellinsten verwendete im Titel das Wort „Jury“, das nur in einem Gericht vorkommt, um uns daran zu erinnern, wie heftig die Konfrontation zwischen ihnen war; und dieses Buch kann als ein detailliertes „wissenschaftliches Gerichtsprotokoll“ bezeichnet werden, in dem viele Details festgehalten sind, die für die Bewertung dieses Wettbewerbs von entscheidender Bedeutung sind.

Seit Mitte des 19. Jahrhunderts wurden in der astronomischen Forschung eine Reihe physikalischer Methoden eingeführt. Dabei veränderte die Astronomie schrittweise ihr bisheriges Forschungsmodell, das hauptsächlich auf astronomischen Messungen und Bahnberechnungen basierte, und wurde tief in die Physik integriert. Die Astrophysik war geboren. Seit Beginn des 20. Jahrhunderts ist die Physik zur tragenden Säule der astronomischen Forschung geworden. Waren es in den zahlreichen wichtigen Arbeiten Einsteins im Jahr 1905, dem „Wunderjahr der Physik“, noch immer physikalische Probleme, so hielt die Allgemeine Relativitätstheorie, eine neue Theorie zur Beschreibung der Struktur des Universums und der Raumzeit, unweigerlich auch Einzug in die Astronomie und hatte das Potenzial, dieses Gebiet völlig umzugestalten, was natürlich die Aufmerksamkeit der Astronomen auf sich zog.

„Eddington nutzte Beobachtungen von Sonnenfinsternissen, um die allgemeine Relativitätstheorie zu verifizieren“ ist nur eine extrem vereinfachte und irreführende Version dieser Geschichte. „Einsteins Jury“ stellt diese Geschichte vollständig wieder her, was den großen Wert dieses Buches ausmacht. Die im Buch vorgestellten Astronomen sind nicht nur zahlreich, sondern vertreten auch sehr unterschiedliche Ansichten, was eine wissenschaftliche Gemeinschaft mit komplexen Zusammenhängen zeigt.

Der deutsche Astronom Erwin Freundlich, über den Krellingsten in seinem Buch ausführlich schreibt, war jedoch ein „kleiner Kerl“. Unter den Anhängern der allgemeinen Relativitätstheorie genießt er nicht denselben Status wie Kepler und Galilei im Heliozentrismus, und sein Name ist auf der Liste der Autoren nur schwer zu finden, doch die Ironie der Geschichte spiegelt sich deutlich in ihm wider. Obwohl er an seiner Wirkungsstätte, der Königlichen Sternwarte in Berlin, keinerlei Unterstützung erhielt und vom Direktor unterdrückt wurde, unternahm er dennoch jede Anstrengung, entsprechende Forschungen und Beobachtungen durchzuführen, in der Hoffnung, diese neue Theorie überzeugend zu untermauern.

Das von Einstein 1907 vorgeschlagene Äquivalenzprinzip ist der Prototyp der allgemeinen Relativitätstheorie. Basierend auf diesem Prinzip berechnete er, dass der Ablenkwinkel des Sternenlichts, das an der Sonne vorbeigeht, 0,87 Bogensekunden beträgt. Nachdem er 1915 die vollständige allgemeine Relativitätstheorie aufgestellt hatte, berechnete er den Winkel neu und korrigierte ihn auf 1,74 Bogensekunden, was dem doppelten Wert des vorherigen Werts entspricht.

Die tatsächliche Größe dieses Ablenkwinkels kann nur gemessen werden, wenn eine totale Sonnenfinsternis stattfindet, daher müssen die Astronomen auf die Gelegenheit warten. Im Jahr 1914 bekam Freundlich schließlich die Gelegenheit und führte ein Beobachtungsteam zur russischen Halbinsel Krim, um eine totale Sonnenfinsternis zu beobachten. Allerdings brach zu dieser Zeit der Erste Weltkrieg aus und Deutschland und Russland befanden sich im Krieg. Daher wurde das Beobachtungsteam verhaftet (später wieder freigelassen und nach Deutschland zurückgeschickt) und konnte die geplanten Beobachtungen nicht durchführen. Stellen Sie sich vor, das von Freundlich geleitete Beobachtungsteam hätte keine Unfälle erlebt, sondern die Beobachtung wie geplant bei klarem Wetter erfolgreich abgeschlossen und die Datenqualität wäre zufriedenstellend gewesen. Die aus dieser Beobachtung gewonnenen Ergebnisse hätten die von Einstein im Jahr 1907 vorhergesagten Werte widerlegt. Mit anderen Worten: Der Schlag, den der ehrgeizige Freundlich erlitt, „rettete“ tatsächlich die allgemeine Relativitätstheorie und gab Einstein Zeit, die Theorie zu perfektionieren. Unglücklicherweise überließ er Eddington auch die Möglichkeit, in die Geschichte einzugehen.

Eddington ist eine unverzichtbare zentrale Figur in dieser Geschichte. Eine seiner Geschichten hat weite Verbreitung gefunden: Ein Reporter erzählte ihm, er habe gehört, es gäbe nur drei Menschen auf der Welt, die die allgemeine Relativitätstheorie wirklich verstünden. Er hielt inne und sagte, er frage sich, wer die dritte Person sei. Unabhängig davon, ob es sich nur um einen Scherz handelte oder er wirklich so zuversichtlich war, stimmte das, was er sagte, nicht. In der von Krellinsten wiederhergestellten Geschichte wird auch Eddingtons Bild dreidimensional. Tatsächlich hatte Eddington die Theorie nicht wirklich verstanden, als er diese berühmte Beobachtung durchführte und der Welt den Sieg der allgemeinen Relativitätstheorie verkündete. Erst in den folgenden Jahren vervollkommnete er sein Verständnis nach und nach. Noch wichtiger ist, dass Eddington bei der Verarbeitung der Beobachtungsdaten bewusst diejenigen Daten auswählte, die Einsteins Vorhersagen stützten, und andere Daten ignorierte. Dies entsprach offensichtlich nicht den Normen wissenschaftlicher Forschung und wurde damals von vielen Astronomen kritisiert. Die Beobachtung der totalen Sonnenfinsternis im Jahr 1919 verhalf der allgemeinen Relativitätstheorie zu mehr Bekanntheit in der Öffentlichkeit, doch das Ergebnis überzeugte die astronomische Gemeinschaft nicht, was zu der Geschichte führte, dass Astronomen weiterhin viele Male Beobachtungen einer totalen Sonnenfinsternis organisierten, um die allgemeine Relativitätstheorie zu testen.

Zu Beginn des 20. Jahrhunderts verfügten die „Großen Vier“ auch über die meisten Astronomen, und zwar in den USA und Deutschland, gefolgt von Frankreich und dem Vereinigten Königreich. Daher kamen auch die Astronomen, die am Wettbewerb zur Überprüfung der Allgemeinen Relativitätstheorie teilnahmen, hauptsächlich aus diesen vier Ländern und bildeten zwei Lager: Europa und die Vereinigten Staaten, mit dem Atlantischen Ozean als Grenze. Wenn wir uns von den Beobachtungsdaten und mathematischen Analysen lösen, die Krellinsten in seinem Buch sorgfältig auflistet, und bei Freundlich und Eddington, zwei repräsentativen Persönlichkeiten der deutschen und britischen astronomischen Gemeinschaften, anfangen, um den Status und die Veränderungen der Astronomie und sogar der Wissenschaft als Ganzes im Kontext der großen Ära zu untersuchen, können wir möglicherweise tiefere Erkenntnisse gewinnen.

Der in diesem Buch behandelte Zeitraum war eine Ära revolutionärer Veränderungen in der Physik (und Astronomie) (neben der allgemeinen Relativitätstheorie erlebte auch die Quantenmechanik in dieser Zeit eine Blütezeit) und eine Ära turbulenter internationaler Lage. Der Erste Weltkrieg hatte tiefgreifende Auswirkungen auf Europa, das damals das Zentrum der Wissenschaft war, und natürlich wurde auch die Wissenschaft von diesen Turbulenzen erfasst. Der Wettbewerb um die Bestätigung der Allgemeinen Relativitätstheorie findet nicht nur innerhalb der astronomischen Gemeinschaft statt, sondern bringt auch Versöhnung und Konfrontation zwischen Ländern mit sich. Dieser Ton begleitet die Erzählung des gesamten Buches. Ein britisches Beobachtungsteam bestätigte eine Theorie, die die Deutschen kurz nach dem Ende des Ersten Weltkriegs aufgestellt hatten. Dieser wurde als Zeichen dafür gewertet, dass in Europa der Frieden zurückgekehrt sei und sogar die Vernunft über die Barbarei gesiegt habe. Gleichzeitig bezeichnete die Times in ihrer Berichterstattung über Einstein ihn als „Schweizer Juden“ und verschwieg die Tatsache, dass er in Deutschland forschte. Und als die deutsche Wissenschaftsgemeinde nach Geldern für entsprechende Forschung suchte, war ein wichtiger Grund, dass „die Deutschen deutsche Theorien überprüfen sollten“. Ein Beispiel hierfür war Freundlichs Spendensammlung für den Bau des „Einsteinturms“ für die astrophysikalische Forschung. Wir sagen oft: „Die Wissenschaft kennt keine Grenzen, aber die Wissenschaftler haben ein Mutterland.“ Diese Geschichte liefert uns guten Stoff für die Diskussion darüber, ob Wissenschaft und Wissenschaftler Politik und nationale Grenzen überwinden können.

In der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts verlagerte sich das wissenschaftliche Zentrum der Welt von Deutschland in die Vereinigten Staaten. Ein Meilenstein war Einsteins Umzug von Deutschland in die USA und sein Eintritt in das Institute for Advanced Study in Princeton. Zur gleichen Zeit überquerte eine Gruppe herausragender Physiker den Atlantik von Europa in die Vereinigten Staaten. In diesem Buch wird deutlich, dass seit Beginn des 20. Jahrhunderts mit dem Aufschwung der amerikanischen Wirtschaft die staatliche und private Finanzierung der wissenschaftlichen Forschung zugenommen hat. Anzeichen für diesen „Wandel“ sind im Bereich der Astronomie bereits erkennbar.

Einerseits stellt die astronomische Forschung sehr hohe Anforderungen an Observatorien und Teleskope. Die Vereinigten Staaten bauten zu dieser Zeit energisch Observatorien und holten schnell zu Europa auf und überholten es. Damit schufen sie die materielle Grundlage für die Entwicklung der Astronomie. Andererseits erkannten amerikanische Astronomen, vertreten durch George Ellery Hale, die theoretischen Defizite der amerikanischen astronomischen Gemeinschaft und warben aktiv um namhafte europäische Wissenschaftler, die sich ihnen mit besseren Beobachtungsbedingungen anschlossen. Im Rahmen dieses allgemeinen Trends der „Übertragung“ hat die amerikanische astronomische Gemeinschaft allmählich ihr Image als Neureiche abgelegt und begonnen, eine wichtige Rolle in der weltweiten astronomischen Gemeinschaft zu spielen.

Daher blieben amerikanische Astronomen diesem Wettbewerb nicht fern. Sie informierten sich zunächst über die Forschungstrends jenseits des Atlantiks und beteiligten sich dann daran. Neben dem innereuropäischen Wettbewerb fand auch ein Wettbewerb in den astronomischen Communities auf beiden Seiten des Atlantiks statt. Da sich dieses Mal auch amerikanische Astronomen der „Jury“ anschließen, sind mehrere Observatorien zu Forschungszentren geworden, was eine gute Ausgangslage dafür ist, im nächsten Jahrhundert eine führende Rolle in der astronomischen Forschung weltweit einzunehmen.

Eine „Jury“ aus Astronomen entschied vor dem Gericht der Wissenschaft über das Schicksal der Allgemeinen Relativitätstheorie, doch diese brillanteste Errungenschaft der menschlichen Vernunft fand anfangs keine einhellige Unterstützung. Erst in der ständigen Konfrontation kam die Wahrheit klarer ans Licht und das Ergebnis des „Prozesses“ wurde schließlich von der wissenschaftlichen Gemeinschaft anerkannt. Tatsächlich bilden alle Leser der „Einstein Jury“ auch eine besondere „Jury“ – unsere Identitäten sind vielfältiger und entsprechen stärker den Anforderungen an Jurymitglieder. Auch wenn wir möglicherweise nicht in der Lage sind, die Echtheit der allgemeinen Relativitätstheorie zu prüfen, können wir uns anhand eines wunderbaren „wissenschaftlichen Gerichtsprotokolls“ unsere eigenen Urteile zu Themen wie der Natur der Wissenschaft, ihrer Entwicklung und der Beziehung zwischen Wissenschaft und Gesellschaft bilden.

Dieser Artikel wird vom Science Popularization China Starry Sky Project unterstützt

Produziert von: Chinesische Vereinigung für Wissenschaft und Technologie, Abteilung für Wissenschaftspopularisierung

Hersteller: China Science and Technology Press Co., Ltd., Beijing Zhongke Xinghe Culture Media Co., Ltd.

Besondere Tipps

1. Gehen Sie zur „Featured Column“ unten im Menü des öffentlichen WeChat-Kontos „Fanpu“, um eine Reihe populärwissenschaftlicher Artikel zu verschiedenen Themen zu lesen.

2. „Fanpu“ bietet die Funktion, Artikel nach Monat zu suchen. Folgen Sie dem offiziellen Account und antworten Sie mit der vierstelligen Jahreszahl + Monat, also etwa „1903“, um den Artikelindex für März 2019 zu erhalten, usw.

Copyright-Erklärung: Einzelpersonen können diesen Artikel gerne weiterleiten, es ist jedoch keinem Medium und keiner Organisation gestattet, ihn ohne Genehmigung nachzudrucken oder Auszüge daraus zu verwenden. Für eine Nachdruckgenehmigung wenden Sie sich bitte an den Backstage-Bereich des öffentlichen WeChat-Kontos „Fanpu“.