E=mc²: Nicht von Einstein erfunden, Bedeutung weiter umstritten

E=mc²: Die Formel, die Einstein nicht erfand und die kaum jemand wirklich versteht

Die berühmteste Gleichung der Welt besteht aus fünf Zeichen und wirft seit über einem Jahrhundert eine unbequeme Frage auf: Was bedeutet sie eigentlich? Laut der Kontroverse, die im Buch Albert Einstein e Olinto De Pretto. La vera storia della formula più famosa del mondo von Umberto Bartocci dargelegt wird, hat der italienische Industrielle und Geologe Olinto De Pretto (1857-1921) die Formel mindestens zwei Jahre bevor Albert Einstein sie 1905 unterzeichnete, in italienischen Publikationen festgehalten. Zu dieser Zeit arbeitete Einstein im Patentamt. Dieses Detail ist nicht unwesentlich: Die Formel, die heute als Werk des deutschen Genies gelehrt wird, weist frühere dokumentarische Spuren und eine umstrittene Urheberschaft auf.

Was E, m und c bedeuten

Die Standardinterpretation ist leicht zu formulieren, aber schwer zu verdauen. E steht für Energie, m für Masse und c für die Lichtgeschwindigkeit, eine Konstante, die im Lateinischen celeritas – Geschwindigkeit oder Schnelligkeit – genannt wurde und im Quadrat verwendet wird. Angewandt auf einen Körper mit 80 Kilogramm ergibt sich eine Zahl, die nach den in der Diskussion kursierenden Berechnungen die Summe aller jemals gezündeten Atombomben übersteigt. Die Formel beschreibt die Ruheenergie eines Körpers: Jedes Objekt mit Masse speichert allein durch seine Existenz eine gewaltige Menge an Energie.

Hier beginnt das Durcheinander. Die Gleichung wird oft als unvollständig dargestellt, da sie nur den Ruhezustand abdeckt, nicht aber die Bewegung. Manche behaupten, ihre wahre Bedeutung gehöre nicht zur speziellen Relativitätstheorie, sondern zur Quantenfeldtheorie, die Ende der 1920er Jahre entwickelt wurde, als Einstein bereits keine Rolle mehr spielte. In dieser Lesart drückt die Formel aus, dass die Teilchenzahl nicht konstant bleibt, etwas, das die newtonsche Physik nicht berücksichtigte.

Massendefekt und Kernspaltung

Die am häufigsten zitierte Anwendung ist die Spaltung. Wenn ein U-235-Kern ein Neutron absorbiert, spaltet er sich in Fragmente – Cs-140 und Rb-93, zusammen mit drei Neutronen –, und die Masse der Produkte entspricht nicht der ursprünglichen Masse. Diese Differenz, der Massendefekt, wird in Energie umgewandelt. Die Fragmente zerfallen anschließend durch Beta-Emissionen aufgrund ihres hohen Neutron-Proton-Verhältnisses. Die Formel sagt nicht aus, dass Materie abstrakt Energie ist: Sie quantifiziert, wie viel Masse verschwindet und wie viel Energie erscheint.

Der Einwand kommt von anderer Seite. Bei exothermen chemischen Reaktionen gibt es ebenfalls einen Massendefekt, bei endothermen das Gegenteil, aber daraus folgt nicht, dass alle Materie Energie ist. Dies ist das Argument derer, die die Gleichung als Spekulation bezeichnen und leugnen, dass sie überprüfbar oder aus der Relativität ableitbar sei. Die am häufigsten wiederholte Antwort lautet: Die Formel lässt sich am besten am Beispiel der Kernenergie verstehen, wo der Effekt messbar und die Größenordnung unbestreitbar ist.

Die zwei Postulate und das unterstützende Experiment

Die Theorie stützt sich auf zwei Postulate: dass die Lichtgeschwindigkeit für jedes Inertialsystem konstant ist und dass diese Geschwindigkeit das im Kosmos erreichbare Maximum darstellt. Ein Postulat ist keine absolute Wahrheit, daher die Unterscheidung zwischen Theorie und Gesetz. Das berühmte Michelson-Morley-Experiment wird als Ursprung dieser Postulate angeführt, obwohl auch daran erinnert wird, dass es dazu diente, die newtonsche Relativität zu validieren. Die Diskussion darüber, ob c eine Konstante oder eine Barriere ist – eine Grenze zwischen Zuständen, eher als eine bloße Zahl –, bleibt offen.

Die finanzielle Version: Geld mit Lichtgeschwindigkeit

Die auffälligste Ableitung des Themas ist wirtschaftlicher Natur. Wenn sich die Geldmenge schnell durch das System bewegt, entspricht die Auswirkung einer kleinen Masse, die enorme Energie freisetzt. Eine extreme Konzentration dieser Energie an einem Punkt – eine Finanzblase – kann eine Explosion oder Singularität verursachen. Geld bewegt sich heute mit einer nie dagewesenen Geschwindigkeit, und die Schlussfolgerung lautet, dass die Detonation nukleare Dimensionen annehmen wird. Die Metapher hat ihren Witz und diagnostischen Wert: Die Formel als Erinnerung daran, dass wenig Masse, gut konzentriert, großen Schaden anrichtet.

Einstein gegen seinen eigenen Mythos

Einstein selbst hinterließ ein Zitat, das die Figur entzaubert: „Es scheint mir ungerecht, ja sogar geschmacklos, eine Reihe weniger Individuen auszuwählen, damit sie grenzenlos bewundert werden, indem man ihnen übermenschliche Geisteskraft und Charakter zuschreibt. Dies war mein Schicksal, und der Kontrast zwischen den populären Überzeugungen über meine Fähigkeiten und der Realität ist einfach grotesk.“ Er sagte dies 1921 gegenüber einer niederländischen Zeitung. Er hatte recht: Die Formel, die seinen Namen trägt, war wahrscheinlich nicht seine, und der Mann, der sie unterzeichnete, ging in die Geschichte ein wegen etwas, das er selbst als grotesk empfand.

Wie viele von denen, die E=mc² zitieren, könnten sagen, was m ist?