Was ist eine Gravitationskraft?

Eine Gravitationskraft ist im einfachsten Sinne die Anziehungskraft zwischen zwei getrennten Körpern. Die Schwerkraft hängt mit der Masse zusammen: Je größer die Masse eines Objekts ist, desto größer ist die Gravitationskraft, die es auf andere Objekte ausübt. Sie ist eine der wesentlichen Kräfte, die für die Struktur des Universums verantwortlich sind. Obwohl sie eine der am leichtesten zu beobachtenden kosmischen Kräfte ist, werden die Prinzipien der Gravitation von der modernen Wissenschaft immer noch nicht vollständig verstanden.

Die Schwerkraft wird im Volksmund mit Sir Isaac Newton in Verbindung gebracht, dem englischen Wissenschaftler aus dem 17. Galileo hatte einige Jahrzehnte zuvor gezeigt, dass Objekte unabhängig von ihrem Gewicht mit der gleichen Geschwindigkeit fallen. Der Fall eines Apfels inspirierte Newton, die Gravitationskraft zu untersuchen, obwohl der Apfel nicht wirklich seinen Kopf traf und sofort Verständnis brachte; er beschäftigte sich mehr als 20 Jahre mit diesem Thema. Er erkannte, dass die Gravitationskraft auch den Mond in der Umlaufbahn um die Erde hielt und konnte dies beweisen, indem er seine Berechnungen anhand der Mondumlaufbahn überprüfte.

Newton erkannte die gleichen Prinzipien, die für alle Objekte überall im Raum gelten; seine Theorie wurde als das Gesetz der universellen Gravitation bekannt. Er gab jedoch freimütig zu, dass er nicht verstand, wie die Gravitationskraft scheinbar augenblicklich über große Entfernungen von einem Objekt zum anderen übertragen wird. Trotz dieses Fehlers wurde Newtons Gesetz für die nächsten drei Jahrhunderte zu einem etablierten wissenschaftlichen Prinzip. Es wurde immer wieder als richtig bewiesen, indem beispielsweise die Lage noch nicht entdeckter Planeten vorhergesagt wurde.

Obwohl Newtons Gesetz in den meisten allgemeinen Anwendungen korrekt war, enthielt es kleinere Widersprüche, die offensichtlich wurden, als die fortschreitende Wissenschaft präziser wurde. Einstein, der zu Beginn des 20. Jahrhunderts tätig war, hat diese Ungenauigkeiten schließlich mit seiner Allgemeinen Relativitätstheorie begründet. Gemäß der Relativitätstheorie wird die Bewegung von Körpern durch den Raum durch die Wirkung dieser Körper auf das Gefüge der Raumzeit selbst bestimmt. Das Newtonsche Gesetz wird immer noch von Wissenschaftlern verwendet, weil es einfacher zu berechnen ist und für praktische Fragen wie die Kraft, die eine Rakete benötigt, um die Erdatmosphäre zu verlassen, richtig ist.

Sogar Einstein hat die Gravitationskraft nicht vollständig erklärt. In der Neuzeit versteht man, dass die Schwerkraft neben dem Elektromagnetismus und den schwachen und starken Kernkräften eine von vier fundamentalen Kräften ist, die das Universum zusammenhalten. Die letzten drei wurden durch die Entdeckung der subatomaren Teilchen bewiesen, die diese Kräfte über Distanzen transportieren. Ein ähnliches Teilchen für die Schwerkraft, das sogenannte Graviton, blieb ab 2010 schwer fassbar. Auch andere Prinzipien der Gravitationskraft bleiben von der modernen Physik unerklärt.