Einfache Theorie besagt, dass Newton sich irrte, Einstein verbessert werden kann und dunkle Materie nicht existiert
Während aktuelle Studien neue Erkenntnisse zu dunkler Materie geliefert haben, besagt eine neue Theorie, dass dunkle Materie überhaupt nicht existiert. Des Weiteren sollen Newtons Theorien für einen Großteil des Universums nicht gelten, Einstein hatte danach überwiegend Recht, doch seine Theorien können noch verbessert werden. Dr. Hong Sheng Zhao von der Universität St. Andrews in Schottland und Dr. Benoit Famaey von der Freien Universität Brüssel haben eine bescheidene neue Theorie und Formel entwickelt, um die Schwerkraft zu erklären. Sollte ihre Theorie akzeptiert werden, muss das Universum erneut auf ganz neue Art betrachtet werden. Newton "entdeckte" die Schwerkraft, als ihm der berühmte Apfel auf den Kopf fiel. Damit ist die Schwerkraft die am längsten bekannte Kraft. Es ist jedoch unbekannt - wie auch Newton schnell bemerkte -, wie die Schwerkraft eigentlich funktioniert. "Ich bin noch nicht in der Lage gewesen, den Grund für diese Eigenschaften der Schwerkraft aus Phänomenen heraus zu erklären und ich stelle keine Hypothesen auf [...]. Daß ein Körper auf einen anderen wirken könnte, auf die Entfernung hin durch den leeren Raum, ohne die Vermittlung von irgend etwas, durch welches ihre Aktion und ihre Kraft von einem zum andern geleitet werden könnte, das ist nach meinem Dafürhalten eine so große Absurdität, daß ich glaube, kein Mensch, welcher in philosophischen Dingen eine genügende Denkfähigkeit hat, jemals darauf verfallen kann", schrieb er 1687. Newtons Theorien waren zwar im späten 17. Jahrhundert hervorragend geeignet, die Bewegungen von Körpern auf der Erde oder im Weltraum exakt zu beschreiben, doch eine genauere Untersuchung der Bewegung von Himmelskörpern zeigt Unzulänglichkeiten auf. Einstein war mit seiner allgemeinen Relativitätstheorie der erste, der 1905 Newtons Theorien erfolgreich weiterentwickelte. Die allgemeine Relativitätstheorie besagte, dass Licht sich krümmen kann, aber sie erklärte immer noch Einiges im beobachtbaren Universum nicht und auch nicht, wie sehr Licht sich krümmen sollte. Wenn man beispielsweise die Rotation von Sternen um eine Galaxie beobachtet, bewegen sich die Sterne zu schnell, um durch die Schwerkraft gehalten zu werden, und sie sollten auseinander geschleudert werden. Das ist jedoch nicht der Fall. Dies hat zu zwei konkurrierenden Theorien geführt. Die erste, die der dunklen Materie, findet viele Anhänger. Sie besagt, dass eine unsichtbare Substanz und Kraft die Mehrheit des Universums ausmacht. Die dunkle Materie hält alles zusammen und kompensiert die hohen Geschwindigkeiten von Sternen. Die zweite, weniger bekannte Theorie besagt, dass das Verständnis von Schwerkraft schlichtweg nicht richtig ist. Während man allgemein von Schwerkraft als einer Konstante ausgeht, kann laut dieser Theorie die Schwerkraft zunehmen und es Objekten ermöglichen, sich schneller zu bewegen, als sie sollten. Diese zweite Theorie bietet gute Modelle sowohl für eine gravitationsbezogene als auch eine relativistische Sicht des Universums. Die von Zhao und Famaey entwickelte "einfache Theorie" baut auf die zweite Theorie auf, die zunächst von Moti Milgrom und später von Jacob Bekenstein entwickelt wurde. Dr. Zhao und Dr. Famaey haben eine Formel entwickelt, die es der Schwerkraft ermöglicht, sich über unterschiedliche Entfernungen zu verändern. Bisher stimmt die Formel mit den Beobachtungen von Galaxien überein - durch die Studien über dunkle Materie ist dies nicht so leicht möglich. Dr. Zhao erklärt, wie bei der Verwendung heutiger Messungen Newtons Berechnungen nicht praktikabel sind: "Es ist nicht offensichtlich, wie ein Apfel in einer Galaxie fallen würde. Newtons Theorie läge sehr weit daneben [...]. Es bestand immer schon eine gewisse Wahrscheinlichkeit, dass Astronomen das Gesetz der Schwerkraft neu schreiben [...]. Bisher zeigt sie Konsistenz mit Galaxiedaten und wenn die Vorhersagen für das Sonnensystem und die Kosmologie verifiziert werden, könnte dies das Geheimnis der dunklen Materie lösen. Wir sind dann vielleicht in der Lage, bekannte Fragen, wie z. B. ob Einsteins Gravitationstheorie richtig ist und ob die so genannte dunkle Materie existiert, zu beantworten." "Eine nicht-Newton'sche Gravitationstheorie ist nun vollständig in allen Maßstäben durch eine reibungslose, kontinuierliche Funktion spezifiziert. Jetzt kann sie von anderen Wissenschaftlern widerlegt werden. Es ist jetzt an der Zeit, für neue Felder offen zu sein, die durch unsere Formel vorhergesagt werden, während wir gleichzeitig weiterhin nach Partikeln der dunklen Materie suchen", so Dr. Zhao. Keiner der beiden Wissenschaftler glaubt jedoch, dass die Frage der Schwerkraft unbedingt gelöst ist, und sie sind überzeugt, dass man weiterhin nach vollständigeren Antworten suchen muss. Dr. Famaey meinte: "Es ist möglich, dass weder die modifizierte Gravitationstheorie noch die Theorie der dunklen Materie, so wie sie heute formuliert sind, alle Probleme der galaktischen Dynamik oder Kosmologie lösen. Die Wahrheit könnte im Prinzip irgendwo dazwischen liegen, aber es ist sehr einleuchtend, dass wir etwas Fundamentales über die Schwerkraft nicht wissen, und dass ein radikal neuer theoretischer Ansatz notwendig ist, um alle diese Probleme zu lösen. Dennoch ist unsere Formel so wunderbar einfach, dass es verlockend ist, sie als Teil einer noch unbekannten fundamentalen Theorie zu sehen. Alle Galaxiedaten scheinen sich mühelos erklären zu lassen." Die Forschungsergebnisse wurden am 10. Februar in Astrophysical Journal Letters veröffentlicht und werden auf einem internationalen Workshop vom 20. bis 22. April im Royal Observatory in Edinburgh vorgestellt.