Im Jahr 1887 führten die beiden amerikanischen Physiker Albert A. Michelson und Edward W. Morley eines der berühmtesten Experimente der Wissenschaftsgeschichte durch. Es gilt bis heute als das berühmteste Nullergebnis der Wissenschaftsgeschichte.
Das Ziel der beiden damals weltberühmten Physiker war klar: Sie wollten die Bewegung der Erde um die Sonne erstmals direkt nachweisen. Dazu entwickelten sie ein sogenanntes Interferometer – ein Messinstrument, mit dem sich kleinste Geschwindigkeitsunterschiede von Lichtstrahlen feststellen lassen.
Das Resultat entsprach nicht der Erwartung der beiden Physiker. Es überraschte nicht nur die beiden Forscher selbst, sondern die gesamte Physikerwelt. Denn der erwartete Nachweis blieb aus.
Doch damit begann die eigentliche Geschichte. Was wurde aus diesem Nullergebnis gemacht? Ausgerechnet dieses Nullergebnis gilt heute als einer der wichtigsten Meilensteine auf dem Weg zur modernen Physik. Wie konnte ein Experiment, das die Bewegung der Erde nicht nachweisen konnte, später als Bestätigung eben dieser Bewegung verstanden werden?
Die Suche nach dem Ätherwind
Ende des 19. Jahrhunderts gingen nahezu alle Physiker davon aus, dass sich Licht nicht durch ein vollkommen leeres Vakuum, sondern durch ein unsichtbares Medium ausbreitet – den sogenannten Äther. Bewegte sich die Erde mit rund 30 Kilometern pro Sekunde um die Sonne, musste sie sich folglich auch durch diesen Äther bewegen. Man erwartete daher einen «Ätherwind», ähnlich dem Fahrtwind, den ein Radfahrer oder ein Auto verspürt.
Michelson entwickelte für diese Fragestellung ein hochpräzises Messinstrument – das bereits erwähnte Interferometer. Gemeinsam mit Edward Morley teilte er einen Lichtstrahl in zwei Teilstrahlen auf. Einer wurde in die angenommene Bewegungsrichtung der Erde ausgesandt, der andere senkrecht dazu. Anschließend wurden beide Strahlen wieder zusammengeführt.
Die Überlegung war einfach: Bewegt sich die Erde tatsächlich durch den Äther, müsste der Lichtstrahl gegen den Ätherwind geringfügig langsamer sein als der quer dazu verlaufende Strahl. Diese winzige Zeitdifferenz sollte sich als Verschiebung der Interferenzstreifen bemerkbar machen.
Die Erwartung war eindeutig: Nach den damaligen physikalischen Annahmen musste sich eine Interferenzverschiebung ergeben, deren Größe der bekannten Umlaufgeschwindigkeit der Erde um die Sonne entsprach. Gerade deshalb galt das Experiment als der bis dahin entscheidende experimentelle Test der Erdbewegung.
Das unerwartete Resultat
Doch genau dies geschah nicht. Die erwartete Interferenzverschiebung blieb praktisch aus. Zwar wurde eine sehr kleine Abweichung beobachtet, sie war jedoch so gering, dass sie weit hinter dem zurückblieb, was aufgrund der angenommenen Erdbewegung hätte gemessen werden müssen. Auch spätere Wiederholungen des Experiments führten zu vergleichbaren Ergebnissen.
Für Michelson war dies eine große Enttäuschung. Er gehörte keineswegs zu den Kritikern des heliozentrischen Weltbildes, sondern hatte das Experiment gerade entwickelt, um dessen experimentelle Grundlage zu stärken. Statt einer Bestätigung stand die Physik nun vor einer unerwarteten Frage.
Die Michelson-Krise
Heute wird häufig der Eindruck vermittelt, das Michelson-Morley-Experiment habe unmittelbar zur Speziellen Relativitätstheorie geführt. Historisch verlief die Entwicklung jedoch wesentlich komplizierter. Denn plötzlich standen zwei Grundannahmen der damaligen Physik gleichzeitig auf dem Spiel: die Existenz des Äthers und die Bewegung der Erde. Beide stellten integrale Säulen der damaligen Physik dar.
Das Ergebnis des Michelson-Morley-Experiments stürzte die Physiker in eine jahrelange Erklärungsnot. Weder wollte man die Existenz des Äthers aufgeben, noch war man bereit, die Bewegung der Erde infrage zu stellen. Führende Physiker wie Hendrik Lorentz, George FitzGerald und Henri Poincaré begannen deshalb nach einer theoretischen Erklärung zu suchen.
Aus diesen Bemühungen entstand schließlich die sogenannte Lorentz-FitzGerald-Kontraktionshypothese. Ihr zufolge verkürzen sich Körper in Bewegungsrichtung gerade so weit, dass die erwartete Zeitdifferenz im Michelson-Experiment verschwindet. Später wurden diese Überlegungen zu einem wichtigen Bestandteil der Speziellen Relativitätstheorie.
Die eigentliche Frage
Rückblickend stellt sich jedoch eine bemerkenswerte Frage: Wenn ein Experiment entwickelt wird, um die Bewegung der Erde nachzuweisen, dieser Nachweis aber ausbleibt – weshalb gilt das Ergebnis heute dennoch als Bestätigung der Erdbewegung?
Genau an diesem Punkt setzt die moderne geozentrische Debatte an.
Ihre Vertreter argumentieren, dass das Michelson-Morley-Experiment zunächst lediglich ein experimentelles Resultat geliefert habe: Es konnte die erwartete Bewegung der Erde nicht nachweisen. Erst die spätere theoretische Interpretation verlieh diesem Nullergebnis eine andere Deutung.
Ob diese Sichtweise überzeugt, ist Gegenstand einer kontroversen wissenschafts- und philosophiegeschichtlichen Debatte. Unbestritten ist jedoch, dass das Michelson-Morley-Experiment bis heute zu den folgenreichsten Experimenten der Wissenschaftsgeschichte zählt.
Vertiefung
Die historischen Hintergründe sowie die physikalischen und wissenschaftshistorischen Argumente der modernen geozentrischen Bewegung werden ausführlich im neu erschienenen Werk Geozentrismus 101 des amerikanischen Autors Robert Sungenis dargestellt.
Ausblick
Das Nullergebnis des Michelson-Morley-Experiments blieb nicht das einzige Ergebnis, das Fragen zur Bewegung der Erde aufwarf. Nur wenige Jahre später gelang dem französischen Physiker Georges Sagnac ein Experiment, das scheinbar eine andere Form der Erdbewegung – nämlich eine Rotation – nachweisen konnte. Heute spielt der Sagnac-Effekt gar eine unverzichtbare Rolle bei der Funktionsweise des GPS.
Auf der Grundlage sowohl des Michelson-Morley- wie des Sagnac-Experiments stellte sich eine drängende Frage: Warum konnte Rotation gemessen werden, nicht aber die angenommene Bewegung der Erde durch den Raum?
Mit dieser Frage beschäftigt sich der nächste Beitrag.