Grenzenlose Genialität, überwältigendes Charisma, außerirdische Intelligenz. Allzu gern wird Albert Einstein zum größten Forscher aller Zeiten verklärt. Der Mann mit den wirren Haaren schuf die bekannteste Formel der Welt. Sein größter Geniestreich aber war ein anderer: Vor 100 Jahren stellte er die allgemeine Relativitätstheorie vor.

50 Jahre Vorbereitung und 79 Doktorarbeiten waren nötig, um die Vorarbeiten zu leisten, damit die NASA-Raumsonde "Gravity Probe B" am 21. April 2004 endlich abheben konnte. Das Ziel der Mission: Einen bis dahin unbestätigten Effekt der allgemeinen Relativitätstheorie zu messen, den sogenannten Lense-Thirring-Effekt.

Einer der genauesten Tests von Albert Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie fand weit draußen im All zwischen Jupiter und Saturn statt. Auf ihrem langen Weg zum Ringplaneten hatte die ESA-Raumsonde Cassini im Jahr 2002 etwas Freizeit. Die haben Physiker für präzise Messungen genutzt.

Die allgemeine Relativitätstheorie als Theorie der Schwerkraft lässt sich am besten an sehr massereichen und zugleich sehr kompakten Objekten untersuchen. Das ergibt ein sehr starkes Gravitationsfeld, und so sind Pulsare oder Neutronensterne Geschenke des Himmels - sie ermöglichen gleich fünf verschiedene Tests von Einsteins Theorie.

Sie gilt als der vielleicht größte Erfolg der Physik – die allgemeine Relativitätstheorie von Albert Einstein. Ihre Gleichungen beschreiben die Schwerkraft so treffend wie kein anderes Regelwerk und wurden bislang durch unzählige Experimente bestätigt. Nur eine Prophezeiung ist nach wie vor unbewiesen.

Ein Phänomen, das laut Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie existieren sollte, welches Physiker aber noch nicht beobachtet haben, sind die sogenannten Gravitationswellen: Kräuselungen der Raumzeit, die bei Extremprozessen im Kosmos entstehen, sich lichtschnell durchs All bewegen und alles, was ihnen in die Quere kommt, unmerklich zusammenstauchen.

Die zentrale Aussage von Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie lautet: Gravitation kommt zustande, indem Massen die Raumzeit um sich herum krümmen und regelrecht verbiegen. Das sind dann die Schwarzen Löcher. Aber erst 2002 wurden Messdaten vorgelegt, die heute als Beweis gelten.

Die allgemeine Relativitätstheorie ist eine Theorie der Schwerkraft. Und die Schwerkraft wirkt nicht nur auf Materie, sondern auch auf Licht. Große Massenansammlungen schicken Licht auf krumme Touren - als Folge sind manchmal mehrere Bilder desselben Objekts am Himmel zu sehen. Das allerdings hat sich selbst Albert Einstein nicht vorstellen können.

In den 1970ern wurden Atomuhren empfindlich genug, um eine besondere Vorhersage in Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie zu überprüfen: die Zeitverzögerung im Schwerefeld. Einstein zufolge ticken Uhren an Bord eines Flugzeugs ein bisschen schneller als am Boden. Präzisionsexperimente mit fliegenden Atomuhren sollten den Effekt messen.

In den 70er-Jahren gelang zwei US-Astronomen etwas Spektakuläres: Mit einem Teleskop entdeckten sie ein ungewöhnliches Neutronenstern-Paar und nahmen es jahrelang ins Visier. Dadurch konnten sie eine der gewagtesten Prognosen von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie untermauern: die Existenz sogenannter Gravitationswellen.

Das Universum expandiert - schon Ende der 1920er-Jahre war das eindrucksvoll belegt, auch wenn einige Wissenschaftler sich lange nicht mit einem dynamischen Universum abfinden wollten. Selbst Einstein hatte sich anfangs gegen diese Vorstellung gesträubt. In den 90er-Jahren versuchten zwei konkurrierende Teams, die Zukunft des Universums zu ergründen – mit überraschenden Ergebnissen.

Die allgemeine Relativitätstheorie besagt unter anderem, dass im Schwerefeld der Sonne das Licht ein bisschen langsamer läuft als anderswo. 1968 bestätigte der Astrophysiker Irwin Shapiro die Richtigkeit von Einsteins These in einer Versuchsreihe - mithilfe eines Radioteleskops und Radarimpulsen.

1911 machte Einstein eines seiner Gedanken-Experimente: Ein Lichtteilchen trifft im freien Fall auf den Boden. Laut Energieerhaltungssatz müsste es während des Weges kinetische Energie tanken und beim Aufschlag eine etwas höhere Frequenz haben als zu Beginn seiner Reise. Andersherum müsste sich die Frequenz eines Lichtteilchens verringern, wenn es vom Boden nach oben fliegt - und damit der Gravitationskraft entgegen. Diese sogenannte Rotverschiebung im Schwerefeld wurde zu einer der wichtigsten Vorhersagen der Allgemeinen Relativitätstheorie von 1915.

Eine Folgerung aus Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie lautet: Das Universum dehnt sich aus. Trotz mathematischer Beweise wollte Einstein an die Expansion des Alls lange Zeit nicht glauben. Bis der Astronom Edwin Hubble einen tiefen Blick ins rote Licht der Galaxien warf.

Kurz nach dem Ersten Weltkrieg machte sich der Astronom Arthur Eddington in den Golf von Guinea auf. Ziel seiner Expedition: Er wollte die allgemeine Relativitätstheorie experimentell bestätigen. Die Forschungsreise war der Auftakt für eine ganze Reihe von Experimenten, denen sich Einsteins Theorie bis heute immer wieder stellen musste.

Die allgemeine Relativitätstheorie ist eine Theorie der Schwerkraft, ideal für Phänomene in Milliarden Lichtjahren Entfernung oder mit riesigen Massen. Doch bei der ersten direkten Anwendung dieser Theorie ging es nicht um den Kosmos, nicht um Galaxienhaufen, sondern um den kleinsten Planeten im Sonnensystem: Merkur.

Laut allgemeiner Relativitätstheorie sind träge und schwere Masse identisch. In einem Schwerefeld fallen deshalb alle Körper im Vakuum gleich schnell, und zwar völlig unabhängig von ihrer Masse. Dieses sogenannte Äquivalenzprinzip bildet das Fundament von Einsteins Theorie - und dass es gilt, wurde seitdem noch vielfach bestätigt.

Albert Einstein zählt zu den wichtigsten Architekten der modernen Physik. Sein wohl größter Geniestreich: die allgemeine Relativitätstheorie. Vor 100 Jahren präsentierte er einen knappen Satz mathematischer Formeln, der bis heute als perfekte Beschreibung der vertrautesten aller Naturkräfte gilt, der Gravitation.