Technikatörténeti szemle 9. (1977)

A MÉRÉS ÉS A MÉRTÉK AZ EMBERI MŰVELŐDÉSBEN című konferencián Budapesten 1976. április 27–30-án elhangzott előadások I. rész - Hermann, D. B.: A métertől a kozmikus dimenziókig

Die Messung der Entfernungen der Galaxien hat in unserem Jh. im Verein mit den theoretischen Erkenntnissen der Allgemeinen Relativitätstheorie zu bedeutenden Entdeckungen geführt, die das Universum als Ganzes betreffen. Der einschneidendste dieser Funde ist die Expansion des Welltalls und seine Deutung im Sinne der relativistischen Kosmologie als Evolutionskosmos. Die brennenden Fragen, die gegenwärtig von der Kosmologie aufgeworfen werden, sind eng an die Grenzen und Möglichkeiten der Bestimmung von Distanzen in den Tiefen des Universums gebunden: so kann z. B. die mittlere Dichte im Universum nur dann genau bestimmt werden, wenn die großräumige Verteilung der Massen genau bekannt ist. Ohne die präzise Kenntnis der mittleren Materiedichte ist aber letztlich die Frage nicht zu beantworten, ob die gegenwärtig beobachtete Expansion des Weltalls für alle Zeiten fortdauern wird oder ob sie eines Tages in eine Kontraktion übergeht, ob das Universum einen (Riemannschen) hyperbolischen Raum, einen euklidischen oder einen geschlossenen (Riemannschen) Raum darstellt. Letztlich ist die Lösung solcher Probleme entscheidend davon abhängig, wie es gelingt, den langen geschichtlichen Weg der Ausmessung des Weltalls mit dem irdischen Meterstab zuverlässig bis in die tiefsten Tiefen des Weltalls weiterzugehen. Dies ist die historische Antwort auf die Frage nach der Bedeutung des Meters für das Weltall. Stellen wir nun abschließend noch die Frage nach der Bedeutung des Weltalls für das Meter, so erhalten wir eine überraschende Antwort: unser Meter ist natürlich nichts anderes als ein aus praktischen Gründen geschaffenes Instrument des Menschen. Es ist keineswegs allgegenwärtig. Wir erhalten aber einen allgegenwärtigen Maßstab, wenn wir aus dem Gravitationsgesetz in der Fassung von Einstein mit A. S. Eddington den Schluß ziehen: „Was wir Meter nennen an irgendeinem Ort und in irgendeiner Richtung, ist ein konstantes Multiplum... des Krümmungsradius des Raum-Zeit-Kontinuums an diesem Ort und in dieser Richtung".

5 Dies bedeutet praktisch: Messungen in Metern und Messungen bezogen auf den Krümmungsradius der Welt sind prinzipiell gleichwertig. Unter der Annahme, daß das Gravitationsgesetz richtig ist, handelt es sich hierbei keineswegs um einen „Vorschlag für eine ideale Art der Längenmessung" (Eddington), sondern de facto sind alle Längenmessungen Vergleiche mit dem Weltradius. Es ist die Eigenschaft der Raum-Zeit, eine definierte Metrik zu besitzen und die Definition von Maßstäben zu gestatten. Mit anderen Worten: es ist ein Naturgesetz, daß die Eigengrößen, die ein physikalisches System charakterisieren, im gesamten Weltall miteinander vergleichbar sind. Dieser Tatsache verdanken wir es letztlich, daß unsere Messungen mit dem in Paris für praktische Zwecke verfestigten Meterstab überall im Weltall angewendet werden können. Ohne das dieser Möglichkeit zugrunde liegende Naturgesetz wäre Physik als Naturwissenschaft gar nicht möglich.

6 Im Lichte dieses Wissens können wir nun mit gutem Grund behaupten, daß die gesamte Ausmessung des Weltalls mit dem irdischen Meterstab eigentlich nichts anderes ist als der Vergleich aller Teile des Universums mit einer fundamentalen Kennzahl des Ganzen.