Im Feldgedanken sollen Materie und Raumzeit aus demselben Grund hervorgehen. Die Gravitation stellt deshalb eine besondere Frage: Könnten die Formen der Welt und die Beziehungen zwischen ihnen gemeinsam entstehen? Um zu verstehen, was damit gemeint ist, beginnt das Buch bei einer vertrauten Erfahrung – dem Fallen.
Warum ein Stift in der Raumstation schwebt
Eine Astronautin lässt einen Stift los. Er bleibt vor ihr stehen, während unter der Station die Erde vorbeizieht. Das sieht nach fehlender Schwerkraft aus. Tatsächlich fallen die Station, die Astronautin und der Stift gemeinsam um die Erde. Ihre seitliche Bewegung sorgt dafür, dass sie die Oberfläche fortwährend verfehlen. Der Stift schwebt relativ zur Astronautin, weil beide nahezu dieselbe freie Bewegung vollführen.
Auf dem Boden erleben wir eine andere Situation. Die Erde ermöglicht den freien Fall, aber die Unterlage hält unseren Körper davon ab. Wir spüren ihren Druck. Das Alltagsgefühl von Schwere und die gravitative Bewegung sind deshalb auseinanderzuhalten. Gravitation ist nicht nur das, was sich schwer anfühlt: Sie prägt auch Umlaufbahnen und den Weg des Lichts.
In Einsteins Beschreibung gehören diese Vorgänge zur Geometrie der Raumzeit. „Krümmung“ meint hier eine Beziehung zwischen möglichen Bewegungen. Zwei benachbarte frei fallende Körper können sich einander annähern oder voneinander entfernen. Solche Gezeiteneffekte bleiben bestehen, auch wenn ein kleines Labor selbst frei fällt. Man braucht sich dafür keine Schale vorzustellen, in die das Universum gelegt wurde.
Auch die Uhren gehören dazu
Zur Gravitation gehören nicht allein räumliche Bahnen. Vergleicht man geeignete Uhren auf unterschiedlichen Höhen im annähernd stationären Schwerefeld der Erde, zeigt sich auch ein Unterschied in ihrem Gang. Eine Person neben der unteren Uhr erlebt deshalb keine verlangsamte Vorführung. Der Unterschied entsteht beim Vergleich der Zeitmaße verschiedener Standorte oder Wege.
Für die UPF-Hypothese ist das eine wichtige Verbindung. Sie denkt Zeit als geordnete Folge von Veränderungen und Raum als Ordnung von Beziehungen. Ein tieferer gemeinsamer Zusammenhang müsste beides tragen können: die möglichen Wege eines Körpers und die Zeit, die eine Uhr entlang ihres eigenen Weges misst. Die Feldidee soll diesen Zusammenhang verständlich machen; die genaue Übereinstimmung mit der Relativitätstheorie ist damit noch nicht hergeleitet.
Was das Buch mit Bindungsfähigkeit meint
Das Bild eines Gewebes hilft bei der nächsten Überlegung. Jede Masche ist unterscheidbar, aber ihre Gestalt hängt von den Verbindungen zu anderen Maschen ab. Ändert sich eine Stelle, können sich auch benachbarte Beziehungen ändern. Die Form des Ganzen lässt sich keiner einzelnen Masche zuschreiben.
Im UPF-Entwurf steht dafür eine angenommene Bindungsfähigkeit: Unterschiede können füreinander wirksam werden und beständige gemeinsame Formen tragen. Materie wäre eine solche beständige Organisation. Ihre Ausbildung würde zugleich die übrige Beziehungsordnung mitbestimmen. Veränderungen dieser Ordnung könnten als Veränderungen der Raumzeitgeometrie erscheinen.
Vor ausgebildetem Raum und ausgebildeter Zeit gibt es allerdings noch keine zwei Massen mit einem messbaren Abstand und keinen beobachteten Fall. Deshalb unterscheidet das Buch die angenommene Bindungsfähigkeit von der Gravitation als physikalisch zugänglicher Erscheinung. Beim Gewebe sind die Fäden eine Anschauungshilfe für Abhängigkeiten. Sie werden nicht als Stoff im Urgrund übernommen.
Was aus dem Zusammenhang hervorgehen müsste
Eine Erklärung wird erst dann bestimmter, wenn sich aus ihr die richtigen Wirkungen ergeben. Verschiedene Materialien müssen unter passenden Bedingungen gleich fallen. Die MICROSCOPE-Mission prüfte dies mit unterschiedlichen Legierungen und fand innerhalb ihrer Messgenauigkeit keine Verletzung des schwachen Äquivalenzprinzips. Eine neue Theorie müsste außerdem die Lichtablenkung und die Zeitvergleiche verschiedener Uhren erfassen.
Auch die Veränderlichkeit der gravitativen Ordnung gehört dazu. Gravitationswellen zeigen, dass sie eine eigene Dynamik besitzt. Gemeinsame Zugehörigkeit zum Feld darf daher nicht mit einer beliebig schnellen Übertragung verwechselt werden. Der Entwurf muss erklären, wie Änderungen sich ausbreiten und wie dabei Energie und Bewegung berücksichtigt werden.
Ted Jacobsons theoretische Arbeit bietet einen Vergleich für die Art dieses nächsten Schritts: Unter benannten Annahmen über Wärme, Entropie und Horizonte gewinnt er die Einstein-Gleichung. Das ist keine Ableitung aus dem UPF. Es zeigt, weshalb eine gemeinsame Grundidee konkrete Voraussetzungen und nachvollziehbare Folgerungen braucht.
Von sichtbaren Körpern zu unsichtbarer Ordnung
Wenn Gravitation mit Feldorganisation zusammenhängt, entsteht eine weitere Frage: Muss jede gravitativ wirksame Form zugleich gewöhnliche, leuchtende Materie sein? Das Buch erwägt, dass sich auch ausgedehnte Feldbündelungen bilden könnten. Damit führt der Gedankengang zur dunklen Materie – und zu der Aufgabe, ihre Wirkung ebenso genau zu beschreiben wie die vertrauter Körper.