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Alle VertiefungsthemenSchwarze Löcher, Kosmologie, Gravitationswellen - die Relativitätstheorie hat viele Facetten. Hier finden Sie eine Gesamtübersicht unserer Vertiefungsthemen, die interessante Teilaspekte von Einsteins Erbe beleuchten - grob nach Themen sortiert. Die Texte bauen nicht aufeinander auf und laden zum Stöbern ein. Günstig wäre es freilich, wenn Sie schon eine ungefähre Idee von den Grundlagen der Relativitätstheorie mitbrächten, in etwa auf dem Niveau unserer Einführung Einstein für Einsteiger. Allgemeines
Die Dialektik der RelativitätWie der Begriff der Relativität Aussagen zusammenführen kann, die sich auf den ersten Blick widersprechen Spezielle Relativitätstheorie und ZeitMehr zu Gleichzeitigkeit, Zeitdilatation und den reisenden Zwillingen Die Unselbstverständlichkeit des JetztWarum es nötig ist, den Begriff der Gleichzeitigkeit zu definieren und wie man dabei vorgehen kann Von der Lichtuhr zur ZeitdilatationEin einfaches Gedankenexperiment mit Lichtuhren - Uhren, in denen Licht als Taktgeber dient - erlaubt die Herleitung der Zeitdilatation Zeitdilatation und WanderschaftWie man sich die Relativität der Gleichzeitigkeit und die Zeitdehnung anhand einer einfachen geometrischen Analogie veranschaulichen kann Zwillinge und WandererWie man sich die Situation des raumreisenden Zwillings anhand einer einfachen geometrischen Analogie veranschaulichen kann Energie und MasseHintergrundinformationen zur berühmtesten Formel der Physik Von E=mc-Quadrat zur AtombombeWas Einsteins berühmteste Formel mit Kernfusion, Kernspaltung und Atombombe zu tun hat - und was nicht Ist das Ganze die Summe seiner Teile?Wie aus Einsteins berühmter Formel folgt, dass das Ganze in punkto Masse und Energie oft weniger ist als die Summe seiner Teile Anwendungen
Relativität und SatellitennavigationWie man mit Hilfe von Funksignalen und Satelliten seine Position bestimmen kann - und was die Relativitätstheorien damit zu tun haben Zeitbestimmung mit Radiosignalen - von der Funkuhr zur SatellitennavigationWie man mit Hilfe eines Radioempfängers (und einiger Zusatzinformationen) jederzeit und überall den genauen Zeitpunkt bestimmen kann Wie Zeit gemacht wirdWie die international gültige Weltzeit UTC bestimmt wird - und was die Relativitätstheorie dabei für eine Rolle spielt Grundlagen
Kabine, Schwerkraft und Rakete: Das ÄquivalenzprinzipNäheres zu dem Prinzip, das am Anfang von Einsteins Überlegungen zu Relativität und Gravitation stand Gravitation: Vom Fahrstuhl zur RaumzeitkrümmungWas ist in Einsteins Theorie denn nun eigentlich Gravitation? Das Ende der PrivilegienInwiefern in der Allgemeinen Relativitätstheorie alle Beobachter gleichberechtigt sind - und warum man trotzdem sagen kann, die Erde laufe um die Sonne und nicht umgekehrt Träge und schwere MasseÜber die verschiedenen Rollen der Masse, und über das schwache Äquivalenzprinzip Masse und andere Gravitationsquellen
Masse und MehrWelche Eigenschaften die Gravitationswirkung von Materie bestimmen, und inwiefern das Konsequenzen für die Stabilität von Sternen und für das Universum als Ganzes hat Die Gravitation der GravitationIn Einsteins Theorie ist Gravitation ihrerseits eine Gravitationsquelle. Das führt zur so genannten Nichtlinearität der Theorie - der Gravitationseinfluss zweier Körper ist nicht einfach nur die Summe der Einzeleinflüsse! Gravitation und Licht
Lichtablenkung durch GravitationInformationen zu einer der grundlegenden Vorhersagen der Allgemeinen Relativitätstheorie: Der Lichtablenkung im Gravitationsfeld Vom Äquivalenzprinzip zur LichtablenkungWie sich aus dem Äquivalenzprinzip Rückschlüsse auf die Lichtablenkung im Schwerefeld ziehen lassen. Zur Geschichte der GravitationslinsenVon Einsteins Notizbüchern zu den Beobachtungen des 21. Jahrhunderts Weiße Zwerge und Gravitations-RotverschiebungÜber einen der grundlegenden von der Allgemeinen Relativitätstheorie vorhergesagten Effekte und einige seiner astronomischen Anwendungen Singularitäten
RaumzeitsingularitätenÜber die vielleicht sonderbarste Vorhersage der Allgemeinen Relativitätstheorie - pathologische Grenzen der Raumzeit, so genannte Singularitäten. Singularitäten als Raumzeit-KnetmaschinenÜber einige charakteristische Eigenschaften der Raumzeit in der Nähe einer Singularität - insbesondere die Verformungen, die jedes Objekt erfährt, welches der Singularität zu nahe kommt. Newton, Einstein und darüber hinaus
Schritt für Schritt von Newton zu EinsteinWie sich die Abweichungen der Newtonschen von der Einsteinschen Theorie - und der Übergang von der einen zur anderen Theorie - systematisch erfassen lassen. Ein Prüfstand für die Allgemeine RelativitätstheorieÜber ein Modell, in dessen Rahmen sich systematisch beschreiben lässt, wie gut (oder schlecht) Einsteins Theorie mit der Beobachtung übereinstimmt. Anwendungen
Relativität und SatellitennavigationWie man mit Hilfe von Funksignalen und Satelliten seine Position bestimmen kann - und was die Relativitätstheorien damit zu tun haben Zeitbestimmung mit Radiosignalen - von der Funkuhr zur SatellitennavigationWie man mit Hilfe eines Radioempfängers (und einiger Zusatzinformationen) jederzeit und überall den genauen Zeitpunkt bestimmen kann Wie Zeit gemacht wirdWie die international gültige Weltzeit UTC bestimmt wird - und was die Relativitätstheorie dabei für eine Rolle spielt Hintergrundwissen
Von der Kraft zum FeldÜber einen nicht nur für die Gravitationsphysik zentralen Begriff - den des Feldes. Grundlagen
Die Wellennatur der GravitationswellenIllustrationen, die zeigen, dass Gravitationswellen tatsächlich Wellen sind - und nicht nur Gravitationsschwingungen Gravitationswellenquellen
Das Zirpen der NeutronensterneEinige Gravitationswellensignale lassen sich nicht nur veranschaulichen - sondern sogar hörbar machen Auf dem Weg zum direkten NachweisMehr zu Gravitationswellendetektoren auf der Erde und im Weltraum Ohren in aller WeltÜbersicht über die Gravitationswellendetektoren, die sich zur Zeit in Betrieb oder im Aufbau befinden Einstein@Home - Gravitationswellenjagd für alleInformationen zu einem Projekt, bei dem sich private Nutzer mit ihren Computern an der Suche nach Gravitationswellen beteiligen können - vielleicht ja auch Sie? Schwarze Löcher aus der Nähe
Schritt für Schritt ins Schwarze LochWas ein Raumfahrer sieht, der einem Schwarzen Loch nahe kommt - zu nahe, wenn er Pech hat. Wie man kompakte Objekte nachweistMehr zum Schwereeinfluss von Schwarzen Löchern und Neutronensternen auf ihre direkte kosmische Umgebung, von abgelenkten Sternen bis zu Akkretionsscheiben und den damit verbundenen Leuchterscheinungen - aber auch zu der Möglichkeit, sie hier auf der Erde nachzuweisen Im Herzen der MilchstraßeInformationen zu dem uns nächsten supermassiven Schwarzen Loch - dem Zentralobjekt unserer eigenen Galaxis Glühende Scheiben: Wie Schwarze Löcher ihre Nachbarschaft zum Leuchten bringenWie der Umstand, dass Schwarze Löcher so effektiv dabei sind, Materie anzuziehen, zu einigen der spektakulärsten Leuchterscheinungen im Universum führt Aktive Schwarze Löcher: Ultraheiße Leuchtfeuer im AllWas Astronomen davon sehen, wenn Schwarze Löcher ihre Umgebung aufheizen und so zum Leuchten bringen Die Physik der Schwarzen Löcher
Wieviele verschiedene Arten von Schwarzen Löchern gibt es?Langfristig gesehen gibt es nur einige wenige Arten von Schwarzen Löchern - dieser Text erklärt, welche, und wie es zu der Vereinfachung kommt Schwarze Löcher in Teilchenbeschleunigern?Über die Möglichkeit, mit der nächsten Generation von Teilchenbeschleunigern winzige Schwarze Löcher erzeugen und nachzuweisen zu können Rollentausch von Raum und ZeitWie Raum und Zeit im Inneren eines Schwarzen Lochs in gewisser Weise die Rollen tauschen - und wie dies zu der definierenden Eigenschaft Schwarzer Löcher führt: dass nichts aus ihnen entkommen kann. HintergrundwissenNützliche physikalische Konzepte, um die Physik von Schwarzen Löchern und Neutronensternen besser zu verstehen. Was Eiskunstläufer, Planeten und Neutronensterne gemeinsam habenZur so genannten Drehimpulserhaltung und einigen ihrer physikalischen Konsequenzen für Neutronensterne, Schwarze Löcher und für die Materiescheiben darum herum Warum man Wärme sehen kannDer Zusammenhang zwischen Temperatur und dem Aussenden elektromagnetischer Strahlung - und die Konsequenzen für Sterne, Materiescheiben um Schwarze Löcher, und für die Kosmologie Grundlagen
Die Form des RaumsDie verschiedenen Möglichkeiten, die Einsteins Theorie für die Raumgeometrie unseres Universums zulässt Der mathematische KosmosWarum die Fragen nach Entstehung und Entwicklung der Welt als Ganzes eine Sache nicht nur der Physiker und Astronomen, sondern auch der Mathematiker ist. Kosmische Hintergrundstrahlung
Kosmischer Schall und die Krümmung des RaumsWie sich die Raumgeometrie unseres Universums aus der kosmischen Hintergrundstrahlung ablesen lässt Der Ursprung der ElementeZur Entstehung leichter Atomkerne im frühen Universum. Elemententstehung im frühen UniversumÜberblicksinformationen zur Entstehung der leichten Atomkerne kurz nach dem Urknall Gleichgewicht und VeränderungInformationen zu dem Wettstreit zwischen thermodynamischem Gleichgewicht und Expansion, der die Elementhäufigkeiten im frühen Universum bestimmt Der Blick in die chemische VergangenheitWie Astronomen die Elementhäufigkeiten im frühen Universum rekonstruieren, um entsprechende Vorhersagen der Urknallmodelle zu überprüfen Kosmologie und QuantengravitationZu möglichen kosmologischen Konsequenzen der Versuche, Allgemeine Relativitätstheorie und Quantentheorie zu einer Theorie der Quantengravitation zusammenzufassen. Die Suche nach dem Quanten-Anfangszustand des UniversumsÜber Versuche, mit Hilfe verschiedener Ansätze zur Quantengravitation den Anfang unseres Weltalls zu verstehen Den Urknall überspringenDas kollabierende und anschließend wieder expandierende Universum, dass die Schleifen-Quantengravitation an die Stelle des herkömmlichen Urknalls setzt Die gebändigte DichteWie die Schleifen-Theorie der Quantengravitation den absurden Zustand unendlicher Dichte überwinden könnte, den Urknall, der in der Einsteinschen Relativitätstheorie am Anfang des Universums steht. Hintergrundwissen
Warum man Wärme sehen kannDer Zusammenhang zwischen Temperatur und dem Aussenden elektromagnetischer Strahlung - und die Konsequenzen für Sterne, Materiescheiben um Schwarze Löcher, und für die Kosmologie Relativität und QuantenZur relativistischen Quantentheorie sowie zu Stringtheorie, Schleifengravitation und anderen Ansätzen, die Einsteinsche Gravitation und Quantentheorie zusammenzubringen Grundlagen der QuantengravitationEinige Fragen zur Quantengravitation, die weitgehend unabhängig davon sind, welchen der vorhandenen Zugänge zu diesem Problem man wählt. Schauspiel auf veränderlicher Bühne: Hintergrundunabhängigkeit und QuantengravitationZu der Frage, ob es in einer Theorie der Quantengravitation vorgegebene, absolute Hintergrundstrukturen geben kann StringtheorieMehr zur Stringtheorie, momentan vor allem zur Frage der Extradimensionen, die in dieser Theorie eine wichtige Rolle spielen. Extradimensionen - und wie man sie verstecktWarum unser Universum zusätzlich zu Länge, Breite, Höhe weitere Raumdimensionen besitzen könnte, ohne dass wir davon im Alltag etwas merken. Die eingebettete WeltIst unsere dreidimensionale Welt in einen höherdimensionalen Raum eingebettet? Extradimensionen auf der SpurWie sich zusätzliche Raumdimensionen nachweisen lassen könnten - und warum der Umstand, dass unsere Erde um die Sonne kreist dafür von Bedeutung ist Eine Frage der SichtweiseWarum Dinge, die uns kompliziert scheinen, in einem Universum mit Extradimensionen ganz einfach sein könnten Schwarze Löcher in Teilchenbeschleunigern?Über die Möglichkeit, mit der nächsten Generation von Teilchenbeschleunigern winzige Schwarze Löcher erzeugen und nachzuweisen zu können Schleifen-QuantengravitationMehr zum Ansatz der Schleifen-Quantengravitation (Loop-Quantengravitation), momentan insbesondere zu ihren kosmologischen Anwendungen. Webmuster des Raums: Spin-NetzwerkeZu den mikroskopischen Strukturen, die Raum und Zeit in der Theorie der Schleifen-Quantengravitation zugrunde liegen Den Urknall überspringenDas kollabierende und anschließend wieder expandierende Universum, dass die Schleifen-Quantengravitation an die Stelle des herkömmlichen Urknalls setzt Die gebändigte DichteWie die Schleifen-Theorie der Quantengravitation den absurden Zustand unendlicher Dichte überwinden könnte, den Urknall, der in der Einsteinschen Relativitätstheorie am Anfang des Universums steht. Weitere Ansätze zur QuantengravitationAuch jenseits von Strings und Loops gibt es Ansätze zur Zähmung des Problems der Quantengravitation. Hier werden zumindest zwei davon vorgestellt. Die Suche nach dem Quanten-Anfangszustand des UniversumsÜber Versuche, mit Hilfe verschiedener Ansätze zur Quantengravitation den Anfang unseres Weltalls zu verstehen Von der Ordnung zur Geometrie: KausalmengenEin Überblick über den so genannten Kausalmengen-Ansatz zur Formulierung einer Theorie der Quantengravitation Physikalische GrundlagenHintergrundinformationen zur Quantentheorie Auf allen möglichen Wegen zum ZielZu den so genannten Pfadintegralen, einem wichtigen Konzept der Quantentheorie Artikelaktionen |
