Johann Georg von Soldner: Ein Name, den vermutlich viele nicht kennen. Dabei hat dieser im 18. Jahrhundert geborene Wissenschaftler ein durchaus interessantes Leben geführt und ebenso interessante Dinge erforscht. Er steht mit seiner Arbeit zwischen großen Namen wie Isaac Newton und Albert Einstein und hätte dafür eigentlich ein bisschen mehr Anerkennung erfahren sollen. Immerhin hat er bei der großen physikalischen Revolution des letzten Jahrhunderts zumindest eine relevante Nebenrolle gespielt…

Johann Georg von Soldner wurde am 16. Juli 1776 in Feuchtwangen geboren. Diese kleine Stadt in Mittelfranken habe ich kürzlich besucht. Ich bin dort auf meiner Urlaubsreise vorbei gekommen, wollte aber auch den Ort sehen, an dem von Soldner aufgewachsen ist. Er war der Sohn eines Bauern und der Hof seines Vaters steht heute noch knapp 2 Kilometer außerhalb des Stadtgebietes:

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Der Georgenhof ist allerdings kein Museum. Sondern immer noch ein Bauernhof – aber wenn man genau schaut, findet man eine kleine Gedenktafel an der Wand:

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Die Karriere von Johann Georg von Soldner war ungewöhnlich. Er erhielt eine grundlegende Schulausbildung; das meiste brachte er sich aber selbst bei. Mit selbstgebauten Instrumenten hat er die Felder seines Vaters vermessen und Mathematik im Selbststudium gelernt. Schließlich ging er nach Berlin und erhielt dort eine Anstellung an der Sternwarte. Er arbeitete als Landvermesser, erhielt für seine Verdienste das “von” in seinem Namen verliehen, wurde Direkter der Sternwarte von Bogenhausen bei München. Er entwickelte ein Koordinatensystem das bei der Landvermessung bis in die Gegenwart hinein benutzt wird. Und er machte sich Gedanken über eine Frage, über die damals noch kaum jemand nachgedacht hatte und die erst wieder durch die Arbeit von Albert Einstein relevant wurde: Wie wird ein Lichtstrahl abgelenkt, wenn er sich in der Nähe einer großen Masse vorbei bewegt?

1804 wurde seine Arbeit “Ueber die Ablenkung eines Lichtstrals von seiner geradlinigen Bewegung, durch die Attraktion eines Weltkörpers, an welchem er nahe vorbei geht” publiziert. Ausgehend von der Newtonschen Vorstellung von Licht als Teilchen und unter Berücksichtigung der Newtonschen Mechanik, mit der sich der gravitative Einfluss von Himmelskörpern beschreiben lässt, hat Soldner berechnet, was mit Lichtstrahlen passiert, wenn sie aus dem All in Richtung Erde kommen.

Wir sind es gewohnt, Lichtteilchen als “masselos” zu betrachten. Aber das gilt nur für die sogenannte “Ruhemasse”. Würde sich ein Lichtteilchen nicht bewegen, hätte es eine Masse gleich null. Aber Licht bewegt sich. Jedes Lichtteilchen hat eine gewisse Energie, die einer gewissen Masse entspricht und Soldners Frage ist in diesem Zusammenhang durchaus sinnvoll. Bei seinen Berechnungen kommt er zu dem Schluss, das der Einfluss der Masse der Erde auf einen Lichtstrahl so gering wäre, das keine Chance bestünde, diesen Effekt zu messen. Aber bei der größeren Masse der Sonne sieht das anders aus:

“Wenn man in der Formel für tang ω die Beschleunigung der Schwere auf der Oberfläche der Sonne substituirt, und den Halbmesser dieses Körpers für die Einheit annimmt, so findet man ω=0″,84.”

schreibt Soldner. Der Winkel von 84 Bogensekunden den er für die Ablenkung eines Lichtstrahls in der Nähe der Sonne berechnet hat, ist zwar gering, müsste aber messbar sein. Würde man also Sterne beobachten, die sich am Himmel in umittelbarer Nähe der Sonne befinden, dann würde ihre Position ein klein wenig von der wahren Positionen abweichen, wie Soldner richtig erkennt:

“Wenn man Fixsterne sehr nahe an der Sonne beobachten könnte, so würde man wohl darauf Rücksicht nehmen müssen.”

Die Möglichkeit solche Beobachtungen durchzuführen, verwirft Soldner dann aber.

Wer sich mit dem Thema beschäftigt hat, wird bemerken, dass genau solche Beobachtungen aber im Jahr 1919 durchgeführt worden sind. Ich habe darüber früher schon mal geschrieben: Damals hatte der britische Astronom Arthur Eddington eine Sonnenfinsternis genutzt, um Sterne in unmittelbarer Nähe der Sonne vermessen zu können. Es ging ihm allerdings nicht darum, von Soldners Vorhersage zu überprüfen. Eddington wollte eine ganz andere Hypothese testen: Albert Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie! Darin hatte Einstein im Jahr 1915 ja die Newtonsche Gravitationstheorie erweitert und auf eine völlig neue Grundlage gestellt. Massen wie die Sonne sollten den gesamten Raum krümmen und Lichtstrahlen würden dieser Raumkrümmung folgen. Auch Einstein kam also zu dem Schluss, das Lichtstrahlen in der Nähe der Sonne abgelenkt würden; der Effekt in seiner Theorie war allerdings doppelt so groß wie das Ergebnis von Soldner. Und tatsächlich zeigten die Messungen von Eddington, dass die Vorhersage von Einstein korrekt war und nicht die, die auf der Newtonschen Gravitationstheorie basierten. Mit dieser Bestätigung wurde Einstein weltberühmt und seine Karriere als internationales und vor allem öffentlich bekanntes “Genie” begann erst so richtig.

Die Geschichte hat noch ein paar weitere unangenehme Details: Die ersten Berechnungen zur Lichtablenkung hatte Einstein noch mit einer unvollständigen Theorie berechnet. Damit kam er auf einen Wert, der dem von Soldner sehr ähnlich war. Erst später, nach Abschluss der Arbeit an der allgemeinen Relativitätstheorie wurde der doppelt so große Wert publiziert. Hinzu kamen Druckfehler in Soldners Arbeit aus dem 19. Jahrhundert (siehe hier für Details), bei denen ein Faktor 2 verloren ging so dass es in manchen Ausgaben so aussah, als hätte er damals schon Wert berechnet, den später Einstein publizierte. Das alles führte dazu, das der Physiker und Nobelpreisträger Philip Lenard Albert Einstein beschuldigte, die Arbeit von Soldner plagiiert zu haben. Also Nazi-Sympathisant und Antisemit war Lenard ein erbitterter Gegner von Einsteins Theorien (er gab später auch ein großes Lehrbuch zur “Deutschen Physik” heraus, in dem er angebliche Alternativen zu “jüdischen” Theorien wie Quantenmechanik oder Relativität präsentierte). Aber seine Anschuldigungen konnten sich nicht durchsetzen und mittlerweile ist die Geschichte historisch und wissenschaftlich weit genug aufgearbeitet um klar zu stellen, dass Einstein nicht von Soldner abgeschrieben hat und die beiden Werte sich tatsächlich um einen Faktor 2 unterscheiden.

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Kommentare (25)

  1. #1 Böx
    http://boexbooks.wordpress.com
    2. September 2015

    Wieder was gelernt: Aus dem Georgenhof stammt ein berühmter Spross der Stadt! Danke für den Artikel!

  2. #2 mathias
    2. September 2015

    Nicht schlecht. Eine tatsächlich gemessene Ablenkung hätte wohl schon damals Weltbilder zusammenbrechen lassen. Ich meine, dass zu der Zeit allgemeiner Konsens war, dass Licht eine Wellenerscheinung ist. Man sah ja die Beugungen und Interferenzen. Ätherwellen…

    “Die Möglichkeit solche Beobachtungen durchzuführen, verwirft Soldner dann aber.” – Schade

  3. #3 Artur57
    2. September 2015

    Sehr schöner Artikel. Nur frage ich mich immer: wo kommt denn der Faktor zwei jetzt eigentlich her? Dazu findet man leider nirgends etwas.

    Soweit ich sehe, argumentieren beide, Soldner und Einstein, zunächst einmal parallel. Das Photon hat einen Impuls und eine festgelegte Geschwindigkeit, folglich kann man ihm in diesem Zustand auch eine Masse zuordnen. Deren Betrag ist aber uninteressant, denn träge und schwere Masse sind identisch. Die Ablenkung wird ergo nur durch den Abstand des Lichtteilchens von der Masse und deren Größe bestimmt.

    Soweit Übereinstimmung. Was nun bei Albert Einstein hinzu kommt, ist eine tatsächliche Raumkrümmung. Auf den Punkt gebracht: ein Lichtteilchen auf der Soldnerbahn würde keinerlei Fliehkraft aufbauen, da aus seiner Sicht diese Linie gerade ist, obwohl sie aus Sicht des äußeren Beobachters gekrümmt ist. Deshalb fliegt es die doppelte Krümmung, weil nur dann die nötige Fliehkraft zustande kommt.

    Was nun eine subjektive Zusammenfassung meinerseits darstellt, die natürlich falsch sein kann.

    Übrigens ist das bis zum heutigen Tag so, dass das Gros der Einsteinkritiker eine gewisse Agenda befolgt. Es schimmert da immer etwas bräunlich durch.

  4. #4 demolog
    2. September 2015

    Na toll:

    Soldners Aussage über die “Perturbationen” gibt uns jetzt beide recht.

    Überhaupt: Was für ein schwulstiges Wort! Sagt es mehr aus als das heute übliche “Störung”?

  5. #5 demolog
    2. September 2015

    @ #3 Artur57
    2. September 2015

    Zitat:

    “Übrigens ist das bis zum heutigen Tag so, dass das Gros der Einsteinkritiker eine gewisse Agenda befolgt. Es schimmert da immer etwas bräunlich durch.”

    -> Das ist, was ihr euch hinzudichtet – weil es euch so gut gefällt. Wird das so über längere Zeit gemacht, erzeugt sich dadurch eine Eigendynamik und kritische geister deuten ihre haltung dann als “deutsche Physik” – weil sie gar keine andere (leichte) Erklärung für ihren Zweifel haben.

    “Deutsche Physik”, “braunes Gedankengut”, undsoweiter sind keine Tatsachen, sondern Hetzereien aus Gefühlsbefindlichkeit und beschränktem Horizont. Was für Beführworter, wie für Ablehner gilt. Der Fehler liegt darin, sich darauf zu beschränken. Weil: Was man nicht versteht, lehnt man ab, weil man es nicht versteht. Du kannst nicht glauben, was du nicht verstehst. Und komm mir nicht mit “Wissen”.

    Und nun sag mir:
    Kannst du mir Einsteins RT aus dem Stande vorrechnen?

  6. #6 Florian Freistetter
    2. September 2015

    @Artur57: “Nur frage ich mich immer: wo kommt denn der Faktor zwei jetzt eigentlich her? Dazu findet man leider nirgends etwas. “

    Du hättest dem Link folgen können, unter dem ich im Artikel angegeben habe, das man dort mehr Details findet: http://articles.adsabs.harvard.edu//full/1981AN….302..275T/0000275.000.html

  7. #7 demolog
    2. September 2015

    Ein bischen verstört mich jetzt, was ich auf der Wikipedia-Seite “Geodäsie” lesen konnte.

    Diese Wissenschaft ist DIN-genormt: DIN 18709-1

    Ist das ein Einzelfall oder bin ich da naiv?

  8. #8 Bjoern
    2. September 2015

    @mathias:

    Ich meine, dass zu der Zeit allgemeiner Konsens war, dass Licht eine Wellenerscheinung ist.

    Soweit ich weiß, wurde um die Zeit zwar schon über eine Wellentheorie spekuliert, “dank” Newton war aber eher die Teilchentheorie allgemeiner Konsens.

    Erst durch die Arbeiten von Young und Fresnel, die etwa zur selben Zeit wie Soldners Veröffentlichung bzw. einige Jahre später stattfanden, wurde die Wellentheorie allgemein akzeptiert.

    Man sah ja die Beugungen und Interferenzen.

    Wieder soweit ich weiß, sah man eben die nicht bzw. kaum (die Wellenlänge von Licht ist ja sehr klein, also ist es schwierig, solche Interferenzen zu erzeugen!), und vor allem deshalb war die Wellentheorie noch nicht akzeptiert worden.

  9. #10 mathias
    2. September 2015

    @8 Bjoern: Hatten die noch keine feingewebte Gardinen? Man kann die prima als Beugungsgitter für entfernte Lampen (punktförmige Lichtquellen) benutzen.

    Spass beiseite, ich dachte das war schon bekannt.

    @3 Artur57: Ich meine, der Faktor 2 kam erst zustande, als Einstein den Ausdruck für die Raumkrümmung richtigstellten konnte. Florian hat das ja schon angesprochen mit der “unvollständigen Theorie”. Zuvor dachte er irgendwie an ein Newton-ähnliches Ergebnis für “seine” Gravitation. Zum Beispiel ohne schwarze Löcher.

  10. #11 MartinB
    2. September 2015

    Schade, dass Deine Radtour zu Ende ist. Der Zusammenhang zwischen Lichtablenkung und Bier hätte mich jetzt doch interessiert 😉

    Der Unterschied zwischen Newton und Einstein ist tatsächlich die Raumkrümmung, siehe dazu
    A simple calculation of the deflection of light in a Schwarzschild
    gravitational field
    L. Lerner
    http://urania.udea.edu.co/sitios/astronomia-2.0/pages/descargas.rs/files/descargasdt5vi/Cursos/CursosRegulares/Relatividad/2010-1/Papers/AJP001194.pdf
    S. 2, rechts zweiter Absatz nach Gl. 7

  11. #12 Artur57
    2. September 2015

    @Florian #6

    Habe ich gelesen, aber in diesem Artikel geht es ja um die Klärung des Faktors 2, der bei Soldner, nun ja, aufgrund einer Fehlinterpretation entstanden ist.

    Unabhängig von irgendwelchen Fehlern kann man festhalten: in einem Einstein-Universum ist die Ablenkung genau doppelt so hoch wie in einem Newton-Universum. Also da würde eine Vertiefung des Themas nicht langweilen, um es mal so zu sagen.

    @demolog

    Tut mir leid, ich höre so etwas bei den Einsteinkritikern heraus und das nicht selten.

    Was natürlich nicht dazu führen darf, die Relativität unangreifbar zu machen. Sie ist nach wie vor eine Theorie, die sich an den Beobachtungen messen lassen muss.

  12. #13 Florian Freistetter
    2. September 2015

    @Artur: “Also da würde eine Vertiefung des Themas nicht langweilen, um es mal so zu sagen.”

    Den Kommentar von MartinB hast du gelesen?

  13. #14 BreitSide
    Beim Deich
    2. September 2015

    Fantastische Sache. Ich hatte auch noch nie von dem Menschen gehört.

    Einstein hatte ja schon selbst sinngemäß gesagt: “Habe ich Erfolg, bin ich ein Deutscher, habe ich Misserfolg, bin ich halt ein Jude.”

  14. #15 dgbrt
    2. September 2015

    @BreitSide
    Kannst du das Einsteinzitat belegen? Wenn nicht, dann lass bitte diese Legendenbildung.

  15. #16 bikerdet
    2. September 2015

    Albert Einstein hat einmal gesagt,
    dass Gandhi gerne berichtete,
    dass Voltaire ihm mal erzählt habe,
    dass er dei Idee der falsch zugeordneten Zitate
    total witzig fände.

    Oscar Wilde

    Aus : Marc-Uwe Kling – Die Känguruoffenbarung.

  16. #17 bikerdet
    2. September 2015

    Albert Einstein hat einmal gesagt,
    dass Gandhi gerne berichtete,
    dass Voltaire ihm mal erzählt habe,
    dass er dei Idee der falsch zugeordneten Zitate
    total witzig fände.

    Oscar Wilde

    Aus : Marc-Uwe Kling – Die Känguruoffenbarung.

  17. #18 BreitSide
    Beim Deich
    2. September 2015

    Sachte, sachte, mein Lieber! Ich habe dieses Zitat aus einer Fernsehdoku. Und wie Du wissen solltest, lügt das Fernsehen nie.

  18. #19 BreitSide
    Beim Deich
    2. September 2015

    Wenn ich mit meiner Relativitätstheorie recht behalte, werden die Deutschen sagen, ich sei Deutscher, und die Franzosen, ich sei Weltbürger. Erweist sich meine Theorie als falsch, werden die Franzosen sagen, ich sei Deutscher, und die Deutschen, ich sei Jude.

    Albert Einstein

    Quelle: http://natune.net/zitate/Albert%20Einstein

  19. #20 dgbrt
    3. September 2015

    @BreitSide
    Einer Seite, die auch Horoskope veröffentlicht und für die Zitate keine weiteren Quellen angibt, sollte man nicht ohne weiteres Glauben schenken. Genau dort beginnt dann nämlich die Legendenbildung.

  20. #21 BreitSide
    Beim Deich
    3. September 2015

    Wie genau recherchiert hättest Du es denn gerne? Den Originalsprecher kann ich leider nicht mehr interviewen.

    Einsteins Sympathie für Nazi-Deutschland und vice versa ist ja bekannt und gut dokumentiert.

  21. #22 BreitSide
    Beim Deich
    3. September 2015

    Reicht Dir das jetzt:

    “Noch eine Art Anwendung des Relativitätsprinzips zum Ergötzen des Lesers: Heute werde ich in Deutschland als „Deutscher Gelehrter“ in England als „Schweizer Jude“ bezeichnet; sollte ich aber einst in die Lage kommen, als „bète noire“ [schwarzes Schaf] präsentiert zu werden, dann wäre ich umgekehrt für die Deutschen ein „Schweizer Jude“, für die Engländer ein „deutscher Gelehrter“. – Aus Einsteins “Zusätzliche[r] Bemerkung” zu dem für die Londoner TIMES verfassten Aufsatz “Was ist Relativitäts-Theorie?” Die Bemerkung bezieht sich auf die Notiz “Dr. Albert Einstein” in der TIMES vom 8. November 1919 (Seite 12), die Einstein als “Schweizer Juden” bezeichnet hatte. The Collected Papers of Albert Einstein. Volume 7. Doc. 25 Seite 210 f. Bei germanhistorydocs.ghi-dc.org nach Albert Einstein, Mein Weltbild. Amsterdam: Querido Verlag, 1934, S. 220-28. Manuskript bei alberteinstein.info. Die TIMES brachte Einsteins Aufsatz unter dem Titel “Time, Space, and Gravitation” am 28. November 1919 zusammen mit der zusätzlichen Bemerkung in englischer Übersetzung.

    https://de.wikiquote.org/wiki/Albert_Einstein

  22. #23 Artur57
    3. September 2015

    @Martin

    Ah, das ist natürlich die Antwort. Sorry, da haben sich die beiden Beiträge überschnitten.

    Ja, also was heißt das? Man kann ja nun eine “Soldnerbahn” konstruieren, also die Bahn eines Lichtteilchens um die Sonne gemäß Soldners Berechnung. Meiner Meinung nach heißt das nun, dass auf diese Bahn nicht nur das Licht, sondern auch jeder andere Massenkörper bei beliebiger Geschwindigkeit keinerlei Fliehkraft erfährt. Obwohl diese Bahn für den äußeren Betrachter gekrümmt ist.

    “Schade, dass Deine Radtour zu Ende ist. Der Zusammenhang zwischen Lichtablenkung und Bier hätte mich jetzt doch interessiert”

    Bier besteht aus Tachyonen, wusstest Du das nicht? Trotz seines vergleichsweise geringen Gewichts beim Hochstemmen ist es in der Lage, einen Gravitationslinseneffekt zu erzeugen. Das ist die lang gesuchte virtuelle Masse, die nur beim Tachyon auftritt !!!

  23. […] Quelle: Johann Georg von Soldner und die Ablenkung von Licht an der Sonne […]

  24. #25 Karl Mistelberger
    6. September 2015

    > Die Möglichkeit solche Beobachtungen durchzuführen, verwirft Soldner dann aber.

    Ja, schon, aber er sagt auch:

    “Also ist es ausgemacht: daß man, wenigstens bey dem jetzigen Zustande der praktischen Astronomie, nicht nöthig hat, auf die Perturbation der Lichtstralen, durch anziehende Weltkörper, Rücksicht zu nehmen.”

    Das ist ein sehr deutlicher Hinweis, dass die Fortentwicklung der praktischen Astronomie dies jederzeit ändern könnte.

    Historische Texte zu lesen ist meist eine kleine Tortur, doch Soldner macht eine Ausnahme und weist ausdrücklich auf folgendes hin:

    “Hoffentlich wird es niemand bedenklich finden, daß ich einen Lichtstral geradezu als schweren Körper behandle. Denn daß die Lichtstralen alle absoluten Eigenschaften der Materie besitzen, sieht man an dem Phänomen der Aberration, welches nur dadurch möglich ist, daß die Lichtstralen wirklich materiel sind. – Und überdies, man kann sich kein Ding denken, das existiren und auf unsere Sinne wirken soll, ohne die Eigenschaft der Materie zu haben.”

    Als Physiker habe ich natürlich von der frühen Korpuskeltheorie des Lichts gehört, mich aber nicht näher damit beschäftigt und bin nun überrascht, mit welcher Konsequenz sie gedacht wurde (“daß die Lichtstralen wirklich materiel sind”). Also ich hätte damals diese Annahme doch recht bedenklich gefunden, denn selbst von einem sehr intensivem Blitz, der ganz in der Nähe einschlägt geht kein spürbarer Druck aus.