Relativitätstheorie

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Die Relativitätstheorie wurde Anfang des 20. Jahrhunderts von Albert Einstein formuliert und hat als Gegenstand die gleichförmige Bewegung physikalischer Systeme in der Speziellen Relativitätstheorie und deren beschleunigte Bewegung in der Allgemeinen Relativitätstheorie. Die Relativitätstheorie war von Albert Einstein als Erweiterung der klassischen Physik gedacht und verlangte eine grundlegend andere Sichtweise von Zeit und Raum. Zu seiner Theorie gab es auch kritische Stimmen, z.B. von dem Physiker und Nobelpreisträger Philipp Lenard. Eine experimentelle Absicherung seiner Theorien war lange Zeit aus methodischen Gründen nicht möglich. Andererseits hat eine Vielfalt von Versuchen zur Falsifikation der Relativitätstheorie stattgefunden.

Die Relativitätstheorie ist heute die international wissenschaftlich anerkannte Grundlage der Astrophysik und der Atomphysik. Sie hatte Anfang des 20. Jahrhunderts zu einem grundsätzlichen Streit der Meinungen geführt, da sie die Existenz eines ruhenden Mediums, genannt Äther, ablehnt und die Lichtgeschwindigkeit als konstant postuliert.

1 Spezielle Relativitätstheorie[Bearbeiten]

Der Übergang zwischen den für eine mathematische Beschreibung völlig gleichwertigen Bezugssystemen erfolgt in der Speziellen Relativitätstheorie durch die von H. A. Lorentz entwickelte Lorentz-Transformation, in der die Geschwindigkeiten relativistisch addiert werden. Aus der Anwendung der Lorentz-Transformation folgen dann auch Annahmen, die Gegenstand heftigster Kritik wurden, z.B. die Lorentz-Kontraktion, die Zeitdilatation und die Abhängigkeit der Masse von der Geschwindigkeit. Weiter wurde die Lichtgeschwindigkeit c als nicht überschreitbare Maximalgeschwindigkeit für die Übertragung von Informationen oder die Beschleunigung eines Körpers angesehen, wobei diese als Naturkonstante gilt und der Bewegungszustand des Lichtes von der Lichtquelle unabhängig sein soll.

2 Allgemeine Relativitätstheorie[Bearbeiten]

Mit der Allgemeinen Relativitätstheorie von 1915 wurde das Relativitätsprinzip auch auf beschleunigte Bewegungen angewendet, wenn Gravitationsfelder mit in Betracht gezogen werden. Ob sich jemand im gravitationsfreien Raum gleichförmig bewegt oder sich unter Einfluss von Gravitation in einer beschleunigten Bewegung befindet, macht nach dieser Theorie keinen Unterschied. Dies beruht auf der universellen Gleichheit der schweren und der trägen Masse. Einstein hatte auf eine enge Verknüpfung der Metrik der vierdimensionalen Raum-Zeit-Welt, eine Idee in Anlehnung an Hermann Minkowski, mit dem Gravitationsfeld geschlossen. Alle durch homogene Gravitationsfelder beschleunigten Bewegungen sind demnach den nicht durch Gravitation beschleunigten Bewegungen im feldfreien Raum (Äquivalenzprinzip) gleichwertig. Das Vorhandensein von Gravitationsfeldern bewirkt nach Albert Einstein eine Krümmung des Raumes; eine Bewegung unter dem Einfluss von Gravitationskräften ist demnach nur eine andere Beschreibungsweise für eine kräftefreie Bewegung bei Raumkrümmung.

3 Die Postulate[Bearbeiten]

In der ersten Veröffentlichung Albert Einsteins zur Speziellen Relativitätstheorie, den Annalen zur Physik und Chemie im Jahre 1905, stellte Albert Einstein zwei Postulate auf, die zentral für alle weiteren Herleitungen sind. Insbesondere das zweite Postulat geht von einer konstanten Lichtgeschwindigkeit aus. An dieser Behauptung entzündete sich ein Widerstreit, da zwei mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegte Objekte, die von einem Lichtstrahl überholt werden, auch verschiedene Relativgeschwindigkeiten zu dem Lichtstrahl haben müssten.

4 Die experimentellen Bestätigungen[Bearbeiten]

Es existieren zahlreiche Experimente, die mit den Vorhersagen der Theorie übereinstimmen. Diese Einzelergebnisse können zwar auch auf den Einfluss von Störgrößen zurückzuführen sein. Inzwischen hat die Theorie aufgrund ihrer offenkundig richtigen und nachvollziehbaren Aussagen bereits eine Akzeptanz erreicht, so dass durch Versuche weitere experimentelle Bestätigungen erfolgen können. Die Relativitätstheorie gilt jedoch nur bei Annäherung an die Lichtgeschwindigkeit und lässt sich mit den herkömmlichen Experimenten der klassischen Physik weder beweisen noch widerlegen.

5 Weblinks[Bearbeiten]