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Einsteins Jahrhundertwerk Die Geschichte einer Formel von Bührke, Thomas (eBook)

  • Erscheinungsdatum: 18.12.2014
  • Verlag: dtv Deutscher Taschenbuch Verlag
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Einsteins Jahrhundertwerk

Einsteins letztes Rätsel

2016 ging eine Sensationsmeldung um die Welt: Endlich war es gelungen, das letzte Element der Allgemeinen Relativitätstheorie direkt nachzuweisen, die Gravitations-wellen, das Ergebnis eines kosmischen Crashs, bei dem zwei Schwarze Löcher vor 1,3 Milliarden Jahren miteinander verschmolzen sind.
Diese Wellen erzeugen eine Verbiegung des Raumes, bei der sich die Abstände zwischen den Objekten kurzzeitig ändern. Zwei hochkomplexe Messinstrumente in den USA hatten das aufgezeichnet. Es war nur "ein kleines Zittern des Raumes, aber ein großes Beben für die Physik". Es geschah 100 Jahre, nachdem Einstein seine Theorie der Welt vorgestellt hatte. Als hätte er seine Hand im Spiel gehabt.

Thomas Bührke gehörte zu den wenigen Journalisten, die zur Ver-öffentlichung dieser Nachricht eingeladen waren. Er legt hier eine erweiterte Neufassung seines hochgelobten Buches vor, in der dieses Ereignis und seine Konsequenzen für unseren Blick ins Universum gewürdigt werden.

Thomas Bührke , geboren 1956, ist Diplomphysiker und promovierte 1986 am Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg über ein Thema aus dem Gebiet der Sternentstehung. Seit 1990 arbeitet er als freier Wissenschaftsjournalist im Bereich Physik und Astronomie und ist außerdem Redakteur der Zeitschrift ?Physik in unserer Zeit?Zahlreiche Veröffentlichungen.

Im Einstein-Jahr 2005 erhielt Thomas Bührke den Roelin-Preis für Wissenschaftspublizistik, 2013 ehrte ihn die Deutsche Physikalische Gesellschaft mit der Publizistikmedaille.

Produktinformationen

    Format: ePUB
    Kopierschutz: watermark
    Seitenzahl: 320
    Erscheinungsdatum: 18.12.2014
    Sprache: Deutsch
    ISBN: 9783423424080
    Verlag: dtv Deutscher Taschenbuch Verlag
    Größe: 10007kBytes
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Einsteins Jahrhundertwerk

1: Eine kurze Geschichte von Raum und Zeit

Die Spezielle Relativitätstheorie

Auf einen Blick

Die Lichtgeschwindigkeit ist konstant und kann nicht übertroffen werden.
Zeit und Länge sind dynamische Größen, die vom Bewegungszustand des Betrachters abhängen.
Die Abweichungen von der Newton'schen Physik machen sich erst bei Geschwindigkeiten nahe der Lichtgeschwindigkeit bemerkbar.
Energie E und Materie m sind artverwandt und lassen sich ineinander umwandeln. Sie hängen über die Formel E = mc2 miteinander zusammen.
Der Äther existiert nicht.
Die Allgemeine Relativitätstheorie krönte Einsteins wissenschaftliche Karriere. Sie steht jedoch insofern nicht allein da, als sie auf seiner 1905 veröffentlichten Speziellen Relativitätstheorie aufbaut. Es ist deshalb unerlässlich, die wichtigsten Erkenntnisse dieses nicht minder revolutionären Werkes zu verstehen. Der Kern beider Theorien ist ein fundamental neues Verständnis von Raum und Zeit. Um diesen Umsturz nachzuvollziehen, rufen wir uns kurz den Stand der entscheidenden physikalischen Gesetze ins Gedächtnis, die Ende des 19. Jahrhunderts als unumstößlich galten.
Alles ist relativ - wirklich?

Den Begriff der Relativität hat nicht Einstein eingeführt. Er bildete bereits die Grundlage der klassischen Physik von Galilei und Newton und beschreibt, wie die Gesetze der Physik Beobachtern erscheinen, die sich relativ zueinander bewegen. Galileo Galilei formulierte schon 1632 in seinem 'Dialog über die beiden hauptsächlichen zwei Weltsysteme' das Relativitätsprinzip. Demnach laufen in gleichförmig bewegten Systemen alle Vorgänge unverändert ab. Gleichförmig meint mit konstanter Geschwindigkeit.

Jeder kennt die Situation: Man sitzt in einem Zug, der im Bahnhof hält. Auf dem Nachbargleis steht ebenfalls ein Zug. Plötzlich, so meinen wir, fahren wir langsam los, denn die anderen Waggons bewegen sich aus unserem Blickfeld hinaus. Schließlich sind sie gänzlich verschwunden, doch zu unserem Erstaunen haben nicht wir den Bahnhof verlassen, sondern der Zug gegenüber. Im Nachbarzug aber hatten einige Reisende vermutlich genau das Gegenteilige empfunden und gemeint, sie selbst würden stehen bleiben und wir uns bewegen. Dieses Phänomen lässt sich nur dann beobachten, wenn die Beschleunigung des Zuges zu gering ist, um von uns wahrgenommen zu werden, das heißt wenn sich der Zug mit nahezu konstanter Geschwindigkeit bewegt. Dann können wir nicht zwischen Ruhe und Bewegung unterscheiden. Fahren wir in einem ICE mit 200 km/h und lassen einen Kugelschreiber los, so wird er senkrecht nach unten fallen - genau so, als würden wir unbewegt am Bahnsteig stehen.

Vom Standpunkt eines Physikers aus sind beide Personen - oder wie man sagt: Bezugssysteme - gleichberechtigt. Alle Vorgänge laufen im gleichförmig bewegten System exakt so ab wie in einem ruhenden. Beide Systeme sind ununterscheidbar, weswegen der Begriff Ruhe aus physikalischer Sicht relativ ist, wie uns das Beispiel der Personen in den beiden Zügen im Bahnhof zeigt. Solche gleichförmig bewegten Systeme nennen Physiker Inertialsysteme.

Geschwindigkeiten sind immer relativ und hängen davon ab, von wo aus sie gemessen werden. Nehmen wir an, auf einer Autobahn versuchen zwei Autos, die bezüglich eines an der Straße stehenden Radars der Polizei mit jeweils 120 km/h fahren, einander zu überholen. Auf der Gegenspur kommt ihnen ein PKW mit 150 km/h bezüglich des Radars entgegen. Die beiden Autofahrer bewegen sich nun relativ zueinander gar nicht, haben also die Relativgeschwindigkeit 0 km/h. Der von ihnen auf der anderen Seite entgegenkommende PKW rast indes mit 270 km/h auf sie zu. Alle Bezugssysteme, sowohl das der Autos als auch das am Straßenrand stehende Radar, sind

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