Ewige Eile - DER SPIEGEL
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Forschung Ewige Eile

Das Maß aller Dinge, lehrte der griechische Philosoph Protagoras, sei der Mensch. Jetzt soll eine schier unvorstellbare Größe die Norm angeben: die Lichtgeschwindigkeit.
• aus DER SPIEGEL 8/1972
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Die Welt, so befand Theaterautor Wolfgang Bauer, »is nämlich unhamlich schiach«.

Der Spruch des Grazer Stückeschreibers, befinden Naturwissenschaftler, trifft zu. Nun aber wollen sie das Universum endlich ins Lot bringen.

Unzulänglich beispielsweise sind die überkommenen Einheiten von Längen, Flächen und Räumen. Einen Maßstab mit dem Ur-Meter in Sèvres bei Paris zu vergleichen, gelingt nur mit einer Genauigkeit bis zu einem oder zwei Zehnmillionsteln.

Aber auch die Sekunde ist nicht mehr, was sie mal war. Seit langem ist bekannt, daß die Himmelsmechanik, die den Lebensrhythmus aller irdischen Wesen bestimmt, ein wenig leiert. Quarzkristall-Uhren zeigen an, daß die natürlichen Zeiteinheiten Jahr und Tag -- mithin auch Stunde und Sekunde -- immer länger werden. Die Sonnenuhren gehen nach; seit 1900 blieben sie schon eine halbe Minute hinter der exakt gemessenen Zeit zurück.

Dem Schreiner, der den Zollstock anlegt, oder auch dem Olympioniken, der 100 Meter in zehn Sekunden rennt, mögen solche feinen Fehler gleichgültig bleiben.

Die Forscher jedoch brauchen, wenn sie etwa dem Feinbau der Atome nachspüren oder kosmische Entfernungen berechnen, eine gleichsam ewige Eile und eine Stoppuhr von unübertrefflicher Präzision.

»Seit Albert Einstein nachwies, daß die Zeit als vierte Dimension des Raumes aufgefaßt werden kann«, erläuterte Dr. Lewis M. Branscomb, Direktor des amerikanischen National Bureau of Standards (NBS), »haben die Wissenschaftler nach einem gemeinsamen Eichmaß für Raum und Zeit gesucht.«

Ein solches allgemeines Urmaß wäre die Lichtgeschwindigkeit, eine universale Konstante der Natur. Und vier NBS-Forscher, angeführt von dem Physiker Ken M. Evenson, haben nun ein Gerät entwickelt, das -- mittels Laserstrahlen -- die Lichtgeschwindigkeit so exakt wie nie zuvor anzeigt: dreißigmal genauer als bisher.

Mit solchem Perfektionismus suchen die Wissenschaftler allmählich das metrische System zu vervollkommnen, das sich anderthalb Jahrhunderte bewährt hat. Um diesen Standard von Maßen und Gewichten einzuführen, nach dem sich nun mehr als 90 Prozent der Erdbewohner -- demnächst sogar die Briten -- richten, hatte es einer Revolution bedurft.

Zehn Monate nach dem Sturm auf die Bastille, am 8. Mai 1790, beschloß die französische Nationalversammlung, ein für alle Völker vorbildliches einheitliches Meßwesen zu schaffen.

Bis dahin war die Welt willkürlich, nicht selten nach den Körpermaßen von Potentaten, eingeteilt worden -- beinahe jedes Fürstentum, jede Stadt und jede Zunft hatte eigene Zoll und Klafter. Metzen und Scheffel, Lot, Quint, Quentchen, Joch und Fuder.

Frankreichs Revolutionäre wollten dagegen Vernunft regieren lassen. Alle physikalischen Grundeinheiten sollten -- wie die Sekunde als Zeitmaß -- der Natur entnommen sein, um stets überprüfbar zu bleiben:

* Das Meter wurde definiert als zehnmillionster Teil eines Viertels des Erdumfangs (gemessen auf dem Längengrad, der Paris streift);

* das Kilogramm entsprach einem Kubus destillierten Wassers von zehn Zentimeter Kantenlänge bei vier Grad Celsius.

Diese neuen Grundmaße hatten zudem den Vorteil, daß mit ihnen nach dem Dezimalsystem gerechnet werden konnte. Und von den Einheiten der Länge, Masse, Temperatur und Zeit lassen sich fast alle übrigen physikalischen Einheiten ableiten.

Erst in den letzten Jahrzehnten wurde das revolutionäre metrische System reformbedürftig. Das Internationale Büro für Maße und Gewichte suchte deshalb Bezugsgrößen, die noch exakter zu bestimmen sind als die Erdbewegung (für das Zeitmaß) und der Erdumfang (für das Längenmaß):

* Das Meter wird seit 1960 an der Wellenlänge der Strahlung von Krypton-Atomen genormt -- zehnmal genauer als mit dem Pariser Ur-Meter-Stab aus Platin-Iridium.

* Die Sekunde wird seit 1967 an der Schwingungsdauer von Zäsium-Atomen genormt (Abweichung: allenfalls eine Sekunde in 6000 Jahren).

Wenn nun schon Raum- und Zeitmaße an Wellenlängen und Frequenzen geeicht werden, so konstatierten die NBS-Forscher, dann könnte auch gleich die Lichtgeschwindigkeit als gemeinsame Bezugsgröße dienen.

Bis auf 100 Meter pro Sekunde genau war diese Naturkonstante schon 1968 bestimmt worden. Doch das Gerät, das die vier NBS-Forscher jetzt konstruiert haben, übertrifft noch diese kaum mehr vorstellbare Meßgenauigkeit.

Die Laser-Lampe des Evenson-Teams zeigt die vom Licht in einer Sekunde zurückgelegte Strecke -- grob gerechnet: 300 000 Kilometer -- mit einer Unschärfe von nur drei Metern an.

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