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Albert Einstein – Einfach erklärt

von Redaktion am 6. Januar 2011

„Die Relativitätstheorie. Raum, Zeit und Schwerkraft – einfach erklärt“ titelt die aktuelle Januarausgabe 2011 des populären Wissenschaftsmagazins „bild der wissenschaft“. „Revolutionär“ waren Albert Einsteins Relativitätstheorien, so der bdw-Redakteur Rüdiger Vaas. Auf 18 Seiten präsentiert das aktuelle Heft zusammenhängend „wichtige Aspekte der Relativitätstheorie … soweit das der Platz in einer Zeitschrift eben erlaubt.“

„die wichtigsten Voraussetzungen, Aussagen und Konsequenzen der Theorie verständlich erklärt“

„die wichtigsten Voraussetzungen, Aussagen und Konsequenzen der Theorie verständlich erklärt“

Ein halbes Jahrzehnt nach dem Einstein-Hype im „Einstein Jahr“ 2005 setzt die Redaktion des Traditionsmagazins in ihrem 47. Jahrgang einen gewollten Themenschwerpunkt für die verständliche Erklärung des mächtigsten Jahrhundertereignis in der Physik, das nicht nur die Grundlagen der Naturwissenschaft umkrempelte, sondern auch zu einem neuen Wesensverständnis menschlicher Erkenntnis führte und selbst aus dem Alltag nicht mehr wegzudenken ist.
Der finale Anlass für die Redaktion waren die „zahlreichen Leserzuschriften an bild der wissenschaft“, die zeigen, dass die Theorien „immer noch vielen Menschen unverständlich oder sogar paradox“ erscheinen. Diesen Leserinnen und Lesern will „bdw“ anhand grundlegender Fragen erklären, wie die durch Experimente bestens bestätigten Relativitätstheorien Einsteins „die Vorstellung von Raum, Zeit, Materie, Energie und Schwerkraft umgekrempelt und das klassische Gebäude der Physik erschüttert“ haben. Der bdw-Schwerpunkt beleuchtet historisch und handwerklich korrekt, was aus vielen Einführungen und Übersichten zu SRT und ART bekannt ist.
Eben wie die Widersprüche zwischen Theorie und Erfahrung den jungen Physiker Einstein am Patentamt in Bern dazu führten, auf der Basis von nur zwei Postulaten die klassische Mechanik Galileis und Newtons zu erweitern und mit der Elektrodynamik Maxwells zu vereinigen. Oder wie die Erneuerung des Relativitätsprinzips, dieser conditio sine qua non der modernen Physik, nach der die Naturgesetze unabhängig vom allfälligen Alleinstellungsmerkmal eines individuellen Beobachters formuliert werden müssen, 1905 in der Relativität der Gleichzeitigkeit und der Lichtgeschwindigkeit als absolute Invariante mündete.
Der bdw-Schwerpunkt bildet die wichtigsten Konsequenzen nach: Zeitdilatation, Längenkontraktion. Wie diese objektiven, von der Speziellen Relativitätstheorie vorhergesagten physikalischen Effekte wirken und wie sie nach dem Tode Einsteins eindrucksvoll gemessen wurden, durch die Myonen in der Höhenstrahlung und deren Zerfall in den Beschleunigern der Teilchenphysiker, ist Teil der Antworten. Allein bei der Erklärung des „Zwillingsparadoxon“, das regelmässig Unverständnis hervorruft, straucheln allerdings auch die Autoren von „bild der wissenschaft“. Einsteins wohl berühmteste Signatur „E = m c ²“ haben die bdw’ler dagegen gut im Griff und lösen dabei die Verwirrungen um die „relativistische Massenzunahme“ elegant auf. Die experimentelle Bestätigung der Äquivalenz von Masse und Energie scheut im Artikel zwar auch vor den notwendigen Details, ist aber im Prinzip nachvollziehbar. Da ist der bdw-Artikel nicht besser, aber auch nicht schlechter als manche Einführung in Buchform.
Im Übergang zur Allgemeinen Relativitätstheorie gelingt den Autoren angesichts des engen Korsetts eines populären Zeitschriftenbeitrags eine gelungene Darstellung. Wie Einstein seine Relativitätstheorie auf die Gravitation ausdehnte und von seinem Äquivalenzprinzip zu den bis heute beeindruckend bestätigten Aussagen über den Zusammenhang zwischen Massen und Raumzeit fand, ist nachvollziehbar beschrieben. Den Leserinnen und Lesern wird klar, wie die ART bereits zu Lebzeiten Einsteins durch zeitgenössische Beobachtungen (Periheldrehung des Merkur, Lichtablenkung am Sonnenrand) bestätigt werden konnten. Die Autoren widmen am Schluss ihres Artikels ihre besondere Aufmerksamkeit den Messungen am Pulsar PSR 1913 +16, der ein besonderes experimentelles Laboratorium für die Überprüfung relativistischer Effekte bereitstellt. Und auch den Physiknobelpreis 1993 einfuhr, der für die indirekte Bestätigung der von Einstein bereits 1916 vorausgesagten Gravitationswellen vergeben wurde.
Ob es dem bdw-Artikel immer gelingt, den eigenen Anspruch, „getreu Einsteins Motto, man solle die Dinge so einfach wie möglich erklären, aber nicht einfacher“, sei dahingestellt. Wahrscheinlich nicht. Der Redaktion ist es jedoch gelungen, ein für Einsteiger in Einsteins Relativitätstheorien und deren historische Entwicklungen sensibles Portfolio zu entwickeln, das Appetit auf mehr macht, ohne zu verschrecken. Die Empfehlungen für die weiterführende Beschäftigung, ob in Buchform oder per Internetlinks, sind mit Bedacht und Sorgfalt gewählt. Der bdw-Schwerpunkt kann für die unterschiedlichen Zielgruppen, Schüler, Laien und andere aber unbedingt empfohlen werden.

  • Diskutiere über den Schwerpunkt in der aktuellen Ausgabe von „bild der wissenschaft“ „Die Relativitätstheorie. Raum, Zeit und Schwerkraft – einfach erklärt“ auch im Forum Alpha Centauri!

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7 Kommentare | Kommentar schreiben
 
  1. #1 | Philip | 2. August 2011, 16:13

    Allein bei der Erklärung des „Zwillingsparadoxon“, das regelmässig Unverständnis hervorruft, straucheln allerdings auch die Autoren von „bild der wissenschaft“.

    Das wäre ihnen nicht passiert, wenn sie die in der SRT vorgenommene Geometrisierung der Zeit auf eine ebene Piste übertragen hätten, auf der zwei Autos (für die Biker: könenn auch Motorräder sein) mit derselben Geschwindigkeit nebeneinander herfahren, aber nicht völlig parallel, sondern so, dass sich beide voneinander entfernen. Dann ist „vorne“ für beide unterschiedlich definiert, und jeder bleibt hinter dem anderen zurück, weil sich seine Geschwindigkeit aus der Sicht des anderen in eine Komponente nach vorn und eine seitwärts aufsplittet.
    Wenn nun einer von beiden auf den anderen zu lenkt und in einem relativ kleinen Abstand sein Fahrzeug wieder zu dem des anderen parallel ausrichtet, ist dann insgesamt hinter den anderen zurückgefallen.
    Natürlich sind in der Raumzeit die Verhältnisse etwas andere als auf der Piste, aber es gibt viele Gemeinsamkeiten. So haben alle Systeme eine Vierergeschwindigkeit, deren „Betrag“ identisch gleich c ist. Und auch hier kommt es darauf an, wer am Ende den längeren Weg hatte. Im Unterschied zu der anderen Situation sind allerdings gerade Wege die längsten, was mit der eigenwilligen Metrik der Raumzeit zusammenhängt.

    Wenn zwei Astronauten in je einem Shuttle sitzen und ihre Uhren synchronisieren, wenn sie ihren geringsten Abstand haben, und sich dann voneinander zu entfernen, so geht die Uhr jedes Astronauten im System des jeweils anderen nach.

    Wenn nun einer eine Kehrtwende macht und den anderen schließlich einholt, wird er es sein, dessen Uhr insgesamt nachgeht. Im Unterschied zu seinem Kameraden nämlich war er nicht ununterbrochen im selben Inertialsystem im Ruhezustand.

    Falls er z.B. das System als ruhend betrachtet, in dem er vor seiner Kehrwende in Ruhe war, ging zwar so lange die Uhr seines Kollegen langsamer, aber dann ist er durchgestartet und musste natürlich schneller fliegen als sein Kollege, um ihn einzuholen. Die Zeitdilatation verhält sich allerdings überproportional zur Geschwindigkeit, und so konnte die andere Uhr aufholen.

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  2. #2 | Hartwig Thim | 25. Mai 2013, 06:02

    Unsinn kann man einfach erklären! Den versteht dann jeder. Woldemar Voigt hat 1887 schon die Gleichungen von den Lorentz-Transformationen publiziert, aber nur Lorentz hatte es bemerkt, Poincare und Einstein nicht.
    Da wird jetzt der History of Physics-Ausschuss eingreifen müssen. Woldemar Voigt hat diese Gleichungen für den Aether abgeleitet und fand eine Zeitdilatation, die so gross wie Gamma zum Quadrat ist. Die Wurzel aller Übel ist tatsächlich falsch.
    Da gibt’s jetzt viel aufzuarbeiten und zu korrigieren.
    Die Bücher müssen alle korrigiert werden. Verlage, da könnt ihr viel verdienen.

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  3. #3 | Solkar | 26. Mai 2013, 14:46

    Redaktion am 6. Januar 2011

    Allein bei der Erklärung des „Zwillingsparadoxon“, das regelmässig Unverständnis hervorruft, straucheln allerdings auch die Autoren von „bild der wissenschaft“.

    Wie „straucheln“ die BdW-Autoren denn bei dem Thema?
    (Ich les das Blättchen nicht).

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  4. #4 | Herr Senf | 26. Mai 2013, 15:46

    @Solkar, Heftarchiv ist offen:
    http://www.bild-der-wissenschaft.de/bdw/bdwlive/heftarchiv/index2.php?object_id=32497814 dort ab Seite 45
    Es wird (unnötig) über die Beschleunigungen beim IS-Wechsel erklärt.
    Gruß Senf

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  5. #5 | Hartwig Thim | 19. Oktober 2013, 09:54

    #4 | Herr Senf | 26. Mai 2013, 15:46 :
    versteht es nicht. Kann man nicht verstehen, weil es Unsinn ist. Einstein hatte sich selbst mit der Mathematik an der Nase herumgeführt.
    SRT tut weh. Weg mit ihr, Es gibt viel lustigeren Blödsinn. Wilhelm Busch zum Beispiel.
    Das Bild der Wissenschaft hat im September 2009 erklärt, warum die SRT Mumpiz ist.

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  6. #6 | Herr Senf | 19. Oktober 2013, 12:53

    Prof. Thim #5,
    könnten Sie mir mal genauer erklären, was ich im dortigen #4 Beitrag im
    Gegensatz zu Ihnen nicht verstehen soll, obwohl man’s könnte.
    Grüße aus der Herbstsonne, hier fallen gerade die Weinblätter.
    Jetzt warte ich auf den Groschen – Senf

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  7. #7 | galileo2609 | 20. Oktober 2013, 00:10

    Thim,

    Hartwig Thim schrieb am 19. Oktober 2013, 09:54 im Kommentar #5:
    Das Bild der Wissenschaft hat im September 2009 erklärt, warum die SRT Mumpiz ist.

    sind sie inzwischen so dement, dass sie mit ihren eigenen Unsinns-Verweisen nicht mehr klar kommen? :mrgreen:

    Sie meinten an dieser Stelle sicherlich ihre an anderer Stelle so gern hofierte Quelle des relativistischen Ungemachs, das „Spektrum der Wissenschaft“:

    David Z. Albert/ Rivka Galchen, 2009

    David Z. Albert/ Rivka Galchen, 2009

    Ihr Aufreger, als der Philosoph David Z. Albert und die Schriftstellerin Rivka Galchen versuchten, ihre Probleme mit dem Lokalitäts-Problem zu formulieren. Sie haben im übrigen bis heute nicht begriffen, dass auch die anderen deterministisch orientierten Klassiker dasselbe Problem hätten. Wenn es denn ein Problem wäre.

    Mal sehen, was ihre nächste senile Bettflucht (vgl. a. anderen O.) zutage fördert. 😉

    Grüsse galileo2609

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