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Über 400 Begriffe rund um die Relativitätstheorie und ihre Anwendungen, von "absolute Bewegung" bis "Zwillingsproblem" - auswählbar z.B. über diese Buchstabenliste:

 kalt

Die physikalischen Eigenschaften von Materie bei so hoher Temperatur, dass ihre Bestandteile fast mit Lichtgeschwindigkeit durcheinanderfliegen, ähneln in vielen Punkten den Eigenschaften von Strahlung. Solche Materie wird (beispielsweise im Zusammenhang mit der Kosmologie) als heiße Materie bezeichnet; langsame Materie, mit Teilchengeschwindigkeiten die gegenüber der Lichtgeschwindigkeit sehr klein sind, als kalte Materie.

 Kausalität

Im Rahmen der Relativitätstheorien: Kausalität betrifft die Frage, welche Ereignisse welche anderen Ereignisse verursachen (lateinisch causa, der Grund, die Ursache) oder, allgemeiner, beeinflussen können. In der Speziellen Relativitätstheorie gilt: Nichts, keine Materie, kein Einfluss kann schneller sein als das Licht. Ein Ereignis kann ein anderes Ereignis prinzipiell nur dann beeinflussen, wenn der hypothetische Einfluss (etwa ein Signal oder eine Kraft) dazu nicht schneller übertragen werden müsste als das Licht. Das Licht bestimmt folglich die Kausalstruktur der Raumzeit (vergleiche Lichtkegel). Modelle und Theorien, die diese Struktur berücksichtigt, heißen kausal - zum Beispiel die relativistischen Quantenfeldtheorien.

In der Allgemeine Relativitätstheorie spielt das Licht seine Rolle als Hüter des kosmischen Tempolimits nur noch lokal: Kein Körper, kein Einfluss kann ein direkt neben ihm losfliegendes Lichtsignal ein- oder gar überholen. Auch daraus lässt sich eine Kausalstruktur ableiten und bestimmen, welche Ereignisse welche anderen Ereignisse beeinflussen können. Da die Gravitation allerdings die Bahnen von Licht verbiegt und seine Laufzeit verzögern. Das macht die Analyse zwar etwas komplizierter, aber nach wie vor gilt: Die Ausbreitung des Lichts bestimmt die Kausalstruktur.

 Kelvin-Temperaturskala

In der Physik übliche Temperaturskala, synonym: absolute Temperaturskala. Außerdem die Maßeinheit für Temperatur gemäß dem Internationalen Einheitensystem.

Nullpunkt ist der absolute Nullpunkt; ein Temperaturunterschied von einem Kelvin (abgekürzt 1 K, manchmal auch "ein Grad Kelvin") ist dasselbe wie ein Unterschied von einem Grad Celsius, denn die beiden Skalen unterscheiden sich nur durch die Wahl des Nullpunkts: X Grad Celsius sind X plus 273,15 Kelvin, Y Kelvin sind Y minus 273,15 Grad Celsius.

Beziehung zu der in den USA üblichen Fahrenheit-Skala: X Grad Fahrenheit sind (X+459,67)*5/9 Kelvin, Y Kelvin sind (Y*9/5)-459,67 Grad Fahrenheit.

 Keplersche Gesetze

Grundgesetze der Bewegung der Planeten um die Sonne. Erstes Keplersche Gesetz: Die Bahn, auf der jeder Planet die Sonne umläuft, hat die Form einer Ellipse, in deren einem Brennpunkt die Sonne steht. Zweites Keplersches Gesetz: Verbindet man den Planeten und die Sonne durch eine gedachte Linie, so überstreicht diese Linie bei der Bewegung des Planeten in demselben Zeitintervall immer die gleiche Fläche, egal, wo sich der Planet auf seiner Bahn befindet. Drittes Gesetz: Teilt man das Quadrat der Umlaufzeit eines Planeten durch die dritte Potenz seines mittleren Abstandes von der Sonne, dann ergibt sich für jeden Planeten im Sonnensystem derselbe Wert, als Formel: (Umlaufzeit)2/(mittlerer Sonnenabstand)3 = const.

Die Keplerschen Gesetze ergeben sich aus den Gesetzen der klassischen Mechanik und dem Newtonschen Gravitationsgesetz. Schaut man genau hin, dann gelten sie nur näherungsweise - die Gravitationseinflüsse der Planeten untereinander und der Umstand, dass letztendlich nicht das Newtonsche Gesetz, sondern die Allgemeine Relativitätstheorie die Eigenschaften der Gravitation bestimmt (Stichwort relativistische Periheldrehung), führen zu kleinen Abweichungen von den Keplerschen Ellipsenbahnen.

 Kern
Siehe Atomkern.
 Kernfusion

Prozess, bei dem sich zwei leichtere Atomkerne zu einem schwereren Atomkern verbinden; bei der Fusion von Atomkernen, die leichter sind als die des Eisens wird Energie frei. Kernfusion ist die Hauptenergiequelle von Sternen wie unserer Sonne. Einige weitere Informationen zur Kernfusion finden sich im Vertiefungsthema Ist das Ganze die Summe seiner Teile; der Rolle, die Einsteins berühmte Formel E=mc2 dabei spielt, ist das Vertiefungsthema Von E=mc2 zur Atombombe gewidmet.

 Kernkraft

Kraft, die Protonen und Neutronen zu Atomkernen zusammenbindet; ein Nebeneffekt der starken Kernkraft.

Siehe auch schwache Kernkraft oder starke Kernkraft.

 Kernphysik

Dasjenige Teilgebiet der Physik, das sich mit den Eigenschaften der Atomkerne beschäftigt. In relativistischer Hinsicht beispielsweise interessant, weil es Hinweise auf die Materieeigenschaften im frühen Universum der Urknallmodelle gibt und nötig ist, um das Innere der aus Kernteilchen bestehenden Neutronensterne zu beschreiben.

 Kernspaltung

Kernspaltung (auch "Fission") ist jeder Prozess, bei dem sich ein schwererer Atomkern in zwei oder mehrere Atomkerne aufspaltet; ist der Ausgangs-Atomkern schwer genug, wird bei der Spaltung Energie frei. Kernspaltung wird in herkömmlichen Atomreaktoren zur Energieerzeugung genutzt.

Einige weitere Informationen zur Kernspaltung finden sich im Vertiefungsthema Ist das Ganze die Summe seiner Teile; der Rolle, die Einsteins berühmte Formel E=mc2 dabei spielt, ist das Vertiefungsthema Von E=mc2 zur Atombombe gewidmet.

 Kerr-Lösung

Eine Lösung der Einstein-Gleichungen, die die einfachste Form von rotierendem Schwarzem Loch beschreibt. Langfristig entwickeln sich alle rotierenden, nicht elektrisch geladenen Schwarzen Löcher zu Kerr-Löchern (siehe das Vertiefungsthema Wieviele verschiedene Arten von Schwarzen Löchern gibt es?).

 Kerr-Newman-Lösung

Eine Lösung der Einstein-Gleichungen, die die einfachste Form von rotierenden, elektrisch geladenen Schwarzen Löchern beschreibt. Langfristig entwickeln sich alle rotierenden, elektrisch geladenen Schwarzen Löcher zu Kerr-Newman-Löchern (siehe das Vertiefungsthema Wieviele verschiedene Arten von Schwarzen Löchern gibt es?).

 keV
Siehe Elektronenvolt.
 Kilogramm
Physikalische Einheit der Masse im Internationalen Einheitensystem; definiert über eine in Paris aufbewahrte Referenzmasse, das Urkilogramm.
 kinetische Energie
Anderer Ausdruck für Bewegungsenergie.
 klassisch

In der Physik hat das Wort zwei Bedeutungen: Erstens bezeichnet es physikalische Modelle oder Theorien, die weder die Effekte der Einsteinschen Relativitätstheorien noch jene der Quantenphysik berücksichtigen, etwa die klassische Mechanik. In seiner zweiten Bedeutung bezeichnet es alle physikalischen Modelle oder Theorien, die nicht nach den Regeln der Quantenphysik formuliert sind; in diesem Sinne ist beispielsweise die Allgemeine Relativitätstheorie eine klassische Theorie.

 klassische Mechanik

Siehe Mechanik, klassische

 Klein-Gordon-Gleichung

Gleichung, die das Verhalten eines relativistischen Quantenteilchens beschreibt, das den Spin 0 trägt.

 kompakt

Das Verhältnis der Masse eines Körpers zu seiner Längenausdehnung (etwa seinem Durchmesser) - je größer dieses Verhältnis ist, umso kompakter der Körper.

Genauer: Jeder Masse lässt sich eine Länge zuordnen, der so genannte Schwarzschild-Radius. Ist die Masse M, so ist der zugeordnete Schwarzschild-Radius

R gleich 2 mal G mal M durch c-hoch-zwei

wobei G die Gravitationskonstante und c die Lichtgeschwindigkeit ist. Ein ungefähres Maß für die Kompaktheit eines Körpers - eine allgemeingültige exaktere Definition gibt es nicht - ist dann der seiner Masse zugeordnete Schwarzschildradius, geteilt durch eine für den Körper charakteristische Länge (bei einer Kugel der Radius, bei einem Würfel beispielsweise die Seitenlänge).

Die Kompaktheit ist ein Maß für die Stärke der Gravitation nahe der Oberfläche des Körpers. Eine Kugelmasse wird beispielsweise genau dann zu einem Schwarzen Loch, wenn ihre Kompaktheit (Schwarzschildradius durch Kugelradius) den Wert eins überschreitet.

 konische Singularität

Eine besondere Art von Raumzeitsingularität (also einer Grenze, an der die Raumzeit endet), die nicht mit unendlich großer Krümmung assoziiert ist, sondern eine Art höherdimensionales Analogon einer Kegelspitze ist.

Weitere Informationen über die verschiedenen Arten von Singularitäten bietet das Vertiefungsthema Raumzeitsingularitäten.

 Konstanz der Lichtgeschwindigkeit

Eines der grundlegenden Postulate der speziellen Relativitätstheorie: Die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum hat für alle frei im gravitationsfreien Raum treibenden Beobachter (genauer: für alle Inertialbeobachter) denselben konstanten Wert. Dieser Wert ist insbesondere unabhängig von der Bewegung dieser Beobachter relativ zur Lichtquelle.

 Kontinuum

Eine Menge von unendlich vielen Punkten, die so "dicht" beieinanderliegen, dass zwischen je zwei Punkten immer noch unendlich viele weitere liegen. Ein kontinuierlicher Raum kann immer weiter in kleinere Teilräme aufgeteilt werden, ohne dass dieser Prozess je an eine Grenze stößt. Raum und Zeit in der klassischen Physik sind Kontinua, ebenso die Raumzeit der Relativitätstheorien.

Gegensatz eines Kontinuums ist ein diskreter Raum, in dem ein Aufteilungsprozess nach endlich vielen Schritten an sein Ende gelangt. Solche Räme spielen in einigen Ansätzen für eine Theorie der Quantengravitation eine Rolle.

 Koordinaten

Ein Koordinatensystem ist eine Vorschrift, jedem Punkten eines allgemeinen Raumes (sprich: einer Gerade, einer Fläche, dem dreidimensionalen Raum oder höherdimensionalen Entsprechungen) oder einer Raumzeit zur Identifikation Zahlen zuzuordnen. Jede Klasse von Zahlen heisst dabei Koordinate.

Zwei Beispiele dürften Leser aus der Schule kennen: Bei der Zahlengerade entspricht jedem Punkt auf einer Gerade eine reelle Zahl, die man als seine Koordinate betrachten kann. Wichtig ist, dass die Koordinate die Nachbarschaftsverhältnisse richtig wiedergibt: Die Zahl 1 liegt zwischen der Zahl 0 und der Zahl 2; der Punkt mit der Koordinate 1 liegt auf der Zahlengeraden zwischen dem Punkt mit der Koordinate 0 und dem Punkt mit der Koordinate 2. Zweites Beispiel ist das übliche X-Y-Koordinatensystem, mit dem jedem Punkt in der Ebene zwei Koordinatenwerte zugeordnet werden: Eine Zahl, die seinen X-Koordinatenwert angibt und eine zweite, die seinen Y-Koordinatenwert definiert.

Die Beispiele spiegeln bereits eine wichtige Eigenschaft wieder: Um einen Punkt in einem Raum zu identifizieren benötigt man genau so viele Koordinatenwerte, wie der Raum Dimensionen hat.

Von den vier Koordinatenwerte, die ein Ereignis in einer Raumzeit kennzeichnen, dienen dementsprechend drei dazu, den Ort im dreidimensionalen Raum anzugeben, während ein Koordinatenwert den Zeitpunkt festhält.

 Kosmische Hintergrundstrahlung
Siehe Hintergrundstrahlung, kosmische
 Kosmische Strahlung

Hochenergetische Teilchenströme aus den Tiefen des Alls, bestehend aus Protonen und leichten Atomkernen.

 Kosmische Zeit

Maß für die zeitliche Entwicklung eines expandierenden Universums wie jenem der Urknallmodelle. Entsprechend der Anzeige von Uhren, die ohne zusätzliche Eigenbewegung an der kosmischen Expansion teilnehmen und die am hypothetischen Urknall auf Null gesetzt werden. Synonym: Weltalter.

Die Grundlagen der kosmischen Modelle, auf die sich die kosmische Zeit bezieht, werden im Kapitel Kosmologie von Einstein für Einsteiger erklärt.

 Kosmische Zensur

Wohl die sonderbarste Konsequenz von Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie sind die Singularitäten, deren Existenz die Theorie vorhersagt - typischerweise Raumzeitregionen, in denen Dichte und/oder Krümmung gegen unendlich gehen.

Höchstwahrscheinlich handelt es sich bei den Singularitäten um Artefakte, die resultieren, weil Einsteins Theorie Quanteneffekte außen vor lässt - und die in einer vollständigen Theorie der Quantengravitation abwesend sind. Doch selbst wenn man die Quantentheorie beiseite lässt und im Rahmen der klassischen Allgemeinen Relativitätstheorie argumentiert, ist es gut möglich, dass Singularitäten zwar existieren, aber zumindest gut versteckt sind.

Dies besagt jedenfalls die kosmische Zensur-Hypothese, genauer: wann immer ein Körper soweit kollabiert, dass sich eine Singularität bildet, entsteht ein Schwarzes Loch - und die Singularität ist somit hinter dem Horizont des Loches versteckt und für einen äßeren Beobachter komplett unsichtbar.

Derzeit gibt es noch keine Beweis für die Hypothese der kosmischen Zensur - im Gegenteil, es gibt einige Gegenbeispiele, die freilich hoch idealisierte Situationen beschreiben und somit kaum etwas über die wirkliche Welt aussagen dürften. Wie ein solcher Beweis (der sich dann auf realistisch-unsymmetrische Situationen beschränken müsste) aussieht, ist eine der großen offenen Fragen der Forschung zur Allgemeinen Relativitätstheorie.

 Kosmologie

Die Lehre vom Aufbau und der Entwicklung des Universums als Ganzes. Kernstück der modernen Kosmologie sind die auf der Allgemeinen Relativitätstheorie basierenden Urknallmodelle, deren grundlegende Eigenschaften im Abschnitt Kosmologie von Einstein für Einsteiger vorgestellt werden.

Informationen zu einer Reihe weiterer Aspekte der Kosmologie finden sich bei den Vertiefungsthemen in der Kategorie Kosmologie.

 kosmologische Konstante

In den Urknallmodellen eine dem Raum selbst innewohnende Tendenz zu Abbremsung oder Beschleunigung der Expansion. Unser Weltall scheint eine kosmologische Konstante zu besitzen, die seine Expansion weiter und weiter zu beschleunigen sucht.

 kosmologische Rotverschiebung

Nebeneffekt der kosmischen Expansion in den Urknallmodellen: Je weiter eine Galaxie von uns entfernt ist, umso stärker ist das Licht, das wir von ihr empfangen, in Richtung auf niedrigere Frequenzen hin verschoben.

 Kraft

In der Mechanik: Einfluss, der auf einen Körper wirkt und ihm eine Beschleunigung zu erteilen sucht.

Allgemeiner: Art, wie Elementarteilchen oder zusammengesetzte Teilchen in Wechselwirkung treten können; Kraft und Wechselwirkung sind in diesem Sinne synonym. Das Standardmodell der Elementarteilchen umfasst drei Grundkräfte: Elektromagnetismus, Starke Kernkraft und Schwache Kernkraft, nicht aber die vierte grundlegende Wechselwirkung, die Gravitation.

Die Grundkräfte werden in der Physik als Auswirkung so genannter Felder beschrieben - wie Kraft und Feld zusammenhängen schildert das Vertiefungsthema Von der Kraft zum Feld.