Einstein für Einsteiger

Kein anderer Wissenschaftler hat das moderne Bild von Raum und Zeit so geprägt wie Albert Einstein. Einstein für Einsteiger bietet in sechs Kapiteln eine Tour seiner wichtigsten Ideen und ihrer spannendsten Anwendungen.

Schon Einsteins Spezielle Relativitätstheorie zeigt, dass Uhren und Maßstäbe bei genauerer Betrachtung keineswegs die absolute Bedeutung haben, die wir ihnen unserer Alltagserfahrung nach zuschreiben würden. Bewegte Uhren gehen langsamer; bewegte Maßstäbe werden kürzer - das sind nur zwei der ungewohnten Eigenschaften der Einsteinschen Welt. Eine weitere Konsequenz der Theorie ist die wohl berühmteste Formel der Physik, E=mc² mit ihrer Aussage, dass die von den Physikern getrennt definierte Größen Energie und Masse tatsächlich zueinander äquivalent sind.

Noch flexibler wird die Geometrie von Raum und Zeit in der Allgemeinen Relativitätstheorie. Diese Flexibilität hängt mit einer mathematischen Eigenschaft namens Krümmung zusammen, die wir aus dem Alltag von zweidimensionalen Flächen kennen, beispielsweise von Kugelflächen. Wie Längen- und Zeitmaße von Ort zu Ort und sogar mit der Zeit variieren, ist in Einsteins Theorie untrennbar verknüpft mit dem grundlegenden Phänomen der Gravitation.

Einsteins neue Sicht von Raum, Zeit und Gravitation hat grundlegende Konsequenzen. Verzerrungen der Raumgeometrie können sich wellenartig ausbreiten - das sind die so genannten Gravitationswellen. Wird an einem Ort genügend Masse versammelt, kann sich die betreffende Raumregion regelrecht von der Außenwelt abkapseln, und ein Schwarzes Loch entsteht. Die auf Einsteins Theorie basierenden Urknallmodelle eignen sich vorzüglich, die Entwicklung des Universums als Ganzes zu beschreiben, mit anderen Worten: Kosmologie zu betreiben.

Ein weiteres Thema ist die Verbindung von Einsteins Theorien mit dem anderen Standbein der heutigen Physik, der Quantentheorie - kurz: Relativität und Quanten. Sie führt zu den Erkenntnissen der modernen Elementarteilchenphysik, zeigt aber auch die Grenzen der heutigen Forschung auf: Quantentheorie und Allgemeine Relativitätstheorie zu einer Theorie der Quantengravitation zu vereinigen, ist ein bislang unerreichtes Ziel der theoretischen Physik.

Aber am besten der Reihe nach: Den Anfang macht die