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Schwarze 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.

Spezielle Relativitätstheorie

Grundlagen und Allgemeines zur speziellen Relativitätstheorie

Allgemeines

Die Dialektik der Relativität

Die Dialektik der Relativität

Wie der Begriff der Relativität Aussagen zusammenführen kann, die sich auf den ersten Blick widersprechen

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Spezielle Relativitätstheorie und Zeit

Mehr zu Gleichzeitigkeit, Zeitdilatation und den reisenden Zwillingen

Die Unselbstverständlichkeit des Jetzt

Die Unselbstverständlichkeit des Jetzt

Warum es nötig ist, den Begriff der Gleichzeitigkeit zu definieren und wie man dabei vorgehen kann

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Von der Lichtuhr zur Zeitdilatation

Von der Lichtuhr zur Zeitdilatation

Ein einfaches Gedankenexperiment mit Lichtuhren - Uhren, in denen Licht als Taktgeber dient - erlaubt die Herleitung der Zeitdilatation

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Zeitdilatation und Wanderschaft

Zeitdilatation und Wanderschaft

Wie man sich die Relativität der Gleichzeitigkeit und die Zeitdehnung anhand einer einfachen geometrischen Analogie veranschaulichen kann

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Die problematischen Zwillinge

Die problematischen Zwillinge

Warum das so genannte Zwillingsparadoxon nur scheinbar paradox ist

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Zwillinge und Wanderer

Zwillinge und Wanderer

Wie man sich die Situation des raumreisenden Zwillings anhand einer einfachen geometrischen Analogie veranschaulichen kann

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Energie und Masse

Hintergrundinformationen zur berühmtesten Formel der Physik

Von E=mc-Quadrat zur Atombombe

Von E=mc-Quadrat zur Atombombe

Was Einsteins berühmteste Formel mit Kernfusion, Kernspaltung und Atombombe zu tun hat - und was nicht

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Ist das Ganze die Summe seiner Teile?

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

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Anwendungen

Relativität und Satellitennavigation

Relativität und Satellitennavigation

Wie man mit Hilfe von Funksignalen und Satelliten seine Position bestimmen kann - und was die Relativitätstheorien damit zu tun haben

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Zeitbestimmung mit Radiosignalen - von der Funkuhr zur Satellitennavigation

Zeitbestimmung mit Radiosignalen - von der Funkuhr zur Satellitennavigation

Wie man mit Hilfe eines Radioempfängers (und einiger Zusatzinformationen) jederzeit und überall den genauen Zeitpunkt bestimmen kann

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Wie Zeit gemacht wird

Wie Zeit gemacht wird

Wie die international gültige Weltzeit UTC bestimmt wird - und was die Relativitätstheorie dabei für eine Rolle spielt

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Sonstiges

Noble Relativität

Noble Relativität

Überblick über die Physik-Nobelpreise zur relativistischen Physik

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Allgemeine Relativitätstheorie

Grundlagen und Allgemeines zur allgemeinen Relativitätstheorie

Grundlagen

Kabine, Schwerkraft und Rakete: Das Äquivalenzprinzip

Kabine, Schwerkraft und Rakete: Das Äquivalenzprinzip

Näheres zu dem Prinzip, das am Anfang von Einsteins Überlegungen zu Relativität und Gravitation stand

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Gravitation: Vom Fahrstuhl zur Raumzeitkrümmung

Gravitation: Vom Fahrstuhl zur Raumzeitkrümmung

Was ist in Einsteins Theorie denn nun eigentlich Gravitation?

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Das Ende der Privilegien

Das Ende der Privilegien

Inwiefern in der Allgemeinen Relativitätstheorie alle Beobachter gleichberechtigt sind - und warum man trotzdem sagen kann, die Erde laufe um die Sonne und nicht umgekehrt

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Träge und schwere Masse

Träge und schwere Masse

Über die verschiedenen Rollen der Masse, und über das schwache Äquivalenzprinzip

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Eine subtile Richtungsänderung: geodätische Präzession

Eine subtile Richtungsänderung: geodätische Präzession

In Albert Einsteins Allgemeiner Realtivitätstheorie besteht ein direkter Zusammenhang zwischen Gravitation und der Geometrie von Raum und Zeit. Dieser Text erkundet, was die Krümmung der Raumzeit ist und wie sie mit Hilfe von Kreiseln vermessen werden kann.

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Masse und andere Gravitationsquellen

Masse und Mehr

Masse und Mehr

Welche Eigenschaften die Gravitationswirkung von Materie bestimmen, und inwiefern das Konsequenzen für die Stabilität von Sternen und für das Universum als Ganzes hat

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Die Gravitation der Gravitation

Die Gravitation der Gravitation

In 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!

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Gravitation und Licht

Lichtablenkung durch Gravitation

Lichtablenkung durch Gravitation

Informationen zu einer der grundlegenden Vorhersagen der Allgemeinen Relativitätstheorie: Der Lichtablenkung im Gravitationsfeld

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Vom Äquivalenzprinzip zur Lichtablenkung

Vom Äquivalenzprinzip zur Lichtablenkung

Wie sich aus dem Äquivalenzprinzip Rückschlüsse auf die Lichtablenkung im Schwerefeld ziehen lassen.

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Zur Geschichte der Gravitationslinsen

Zur Geschichte der Gravitationslinsen

Von Einsteins Notizbüchern zu den Beobachtungen des 21. Jahrhunderts

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Weiße Zwerge und Gravitations-Rotverschiebung

Weiße Zwerge und Gravitations-Rotverschiebung

Über einen der grundlegenden von der Allgemeinen Relativitätstheorie vorhergesagten Effekte und einige seiner astronomischen Anwendungen

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Singularitäten

 Raumzeitsingularitäten

Raumzeitsingularitäten

Über die vielleicht sonderbarste Vorhersage der Allgemeinen Relativitätstheorie - pathologische Grenzen der Raumzeit, so genannte Singularitäten.

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Singularitäten als Raumzeit-Knetmaschinen

Singularitäten als Raumzeit-Knetmaschinen

Über einige charakteristische Eigenschaften der Raumzeit in der Nähe einer Singularität - insbesondere die Verformungen, die jedes Objekt erfährt, welches der Singularität zu nahe kommt.

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Newton, Einstein und darüber hinaus

Schritt für Schritt von Newton zu Einstein

Schritt für Schritt von Newton zu Einstein

Wie sich die Abweichungen der Newtonschen von der Einsteinschen Theorie - und der Übergang von der einen zur anderen Theorie - systematisch erfassen lassen.

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Ein Prüfstand für die Allgemeine Relativitätstheorie

Ein Prüfstand für die Allgemeine Relativitätstheorie

Über ein Modell, in dessen Rahmen sich systematisch beschreiben lässt, wie gut (oder schlecht) Einsteins Theorie mit der Beobachtung übereinstimmt.

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Anwendungen

Relativität und Satellitennavigation

Relativität und Satellitennavigation

Wie man mit Hilfe von Funksignalen und Satelliten seine Position bestimmen kann - und was die Relativitätstheorien damit zu tun haben

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Zeitbestimmung mit Radiosignalen - von der Funkuhr zur Satellitennavigation

Zeitbestimmung mit Radiosignalen - von der Funkuhr zur Satellitennavigation

Wie man mit Hilfe eines Radioempfängers (und einiger Zusatzinformationen) jederzeit und überall den genauen Zeitpunkt bestimmen kann

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Wie Zeit gemacht wird

Wie Zeit gemacht wird

Wie die international gültige Weltzeit UTC bestimmt wird - und was die Relativitätstheorie dabei für eine Rolle spielt

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Sonstiges

Noble Relativität

Noble Relativität

Überblick über die Physik-Nobelpreise zur relativistischen Physik

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Hintergrundwissen

Von der Kraft zum Feld

Von der Kraft zum Feld

Über einen nicht nur für die Gravitationsphysik zentralen Begriff - den des Feldes.

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Gravitationswellen

Mehr zu Gravitationswellen, ihrer Erzeugung und den Nachweismöglichkeiten

Grundlagen

Die Wellennatur der Gravitationswellen

Die Wellennatur der Gravitationswellen

Illustrationen, die zeigen, dass Gravitationswellen tatsächlich Wellen sind - und nicht nur Gravitationsschwingungen

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Gravitationswellenquellen

Das Zirpen der Neutronensterne

Das Zirpen der Neutronensterne

Einige Gravitationswellensignale lassen sich nicht nur veranschaulichen - sondern sogar hörbar machen

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Auf dem Weg zum direkten Nachweis

Mehr zu Gravitationswellendetektoren auf der Erde und im Weltraum

Ohren in aller Welt

Ohren in aller Welt

Übersicht über die Gravitationswellendetektoren, die sich zur Zeit in Betrieb oder im Aufbau befinden

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Einstein@Home - Gravitationswellenjagd für alle

Einstein@Home - Gravitationswellenjagd für alle

Informationen zu einem Projekt, bei dem sich private Nutzer mit ihren Computern an der Suche nach Gravitationswellen beteiligen können - vielleicht ja auch Sie?

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eLISA - Horchposten im All

eLISA - Horchposten im All

Über die neuste Version des bislang ehrgeizigsten Projektes der Gravitationswellenjäger - einen Detektor im Weltraum

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Interferometrische Gravitationswellendetektoren

Interferometrische Gravitationswellendetektoren

Alle modernen Gravitationswellen-Detektoren basieren auf dem Prinzip eines Michelson-Interferometers. Doch wie funktionieren sie genau?

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aLIGO

aLIGO

aLIGO besteht aus den zwei derzeit empfindlichsten Gravitationswellen-Detektoren in der Welt, deren hochpräzise Messungen moderne Spitzentechnologie erfordern.

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Beobachtung der Gravitationswellen von der Verschmelzung zweier Schwarzer Löcher

Beobachtung der Gravitationswellen von der Verschmelzung zweier Schwarzer Löcher

Albert Einstein sagte ihre Existenz bereits im Jahr 1916 vorher, am 14. September 2015 wurden sie erstmals direkt nachgewiesen: Gravitationswellen. Zwei große interferometrische Detektoren der LIGO Scientific Collaboration mit wesentlichen Beiträgen deutscher Forschender spürten das als „GW150914“ bezeichnete Signal auf. Die Welle stammt von der Verschmelzung zweier Schwarzer Löcher und ist die erste direkte Beobachtung dieser exotischen Objekte.

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Schwarze Löcher & Co

Schwarze Löcher, Neutronensterne und Supernovae

Schwarze Löcher aus der Nähe

Schritt für Schritt ins Schwarze Loch

Schritt für Schritt ins Schwarze Loch

Was ein Raumfahrer sieht, der einem Schwarzen Loch nahe kommt - zu nahe, wenn er Pech hat.

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Wie man kompakte Objekte nachweist

Mehr 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 Milchstraße

Im Herzen der Milchstraße

Informationen zu dem uns nächsten supermassiven Schwarzen Loch - dem Zentralobjekt unserer eigenen Galaxis

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Glühende Scheiben: Wie Schwarze Löcher ihre Nachbarschaft zum Leuchten bringen

Glühende Scheiben: Wie Schwarze Löcher ihre Nachbarschaft zum Leuchten bringen

Wie der Umstand, dass Schwarze Löcher so effektiv dabei sind, Materie anzuziehen, zu einigen der spektakulärsten Leuchterscheinungen im Universum führt

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Aktive Schwarze Löcher: Ultraheiße Leuchtfeuer im All

Aktive Schwarze Löcher: Ultraheiße Leuchtfeuer im All

Was Astronomen davon sehen, wenn Schwarze Löcher ihre Umgebung aufheizen und so zum Leuchten bringen

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Die Physik der Schwarzen Löcher

Wieviele verschiedene Arten von Schwarzen Löchern gibt es?

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

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Schwarze Löcher in Teilchenbeschleunigern?

Schwarze Löcher in Teilchenbeschleunigern?

Über die Möglichkeit, mit der nächsten Generation von Teilchenbeschleunigern winzige Schwarze Löcher erzeugen und nachzuweisen zu können

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Rollentausch von Raum und Zeit

Rollentausch von Raum und Zeit

Wie 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.

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Hintergrundwissen

Nützliche physikalische Konzepte, um die Physik von Schwarzen Löchern und Neutronensternen besser zu verstehen.

Was Eiskunstläufer, Planeten und Neutronensterne gemeinsam haben

Was Eiskunstläufer, Planeten und Neutronensterne gemeinsam haben

Zur so genannten Drehimpulserhaltung und einigen ihrer physikalischen Konsequenzen für Neutronensterne, Schwarze Löcher und für die Materiescheiben darum herum

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Warum man Wärme sehen kann

Warum man Wärme sehen kann

Der Zusammenhang zwischen Temperatur und dem Aussenden elektromagnetischer Strahlung - und die Konsequenzen für Sterne, Materiescheiben um Schwarze Löcher, und für die Kosmologie

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Kosmologie

Der Urknall und die Folgen

Grundlagen

Der doppelte Urknall

Der doppelte Urknall

Über die doppelte Bedeutung des Wortes "Urknall" in der Kosmologie

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Die Form des Raums

Die Form des Raums

Die verschiedenen Möglichkeiten, die Einsteins Theorie für die Raumgeometrie unseres Universums zulässt

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Der mathematische Kosmos

Der mathematische Kosmos

Warum die Fragen nach Entstehung und Entwicklung der Welt als Ganzes eine Sache nicht nur der Physiker und Astronomen, sondern auch der Mathematiker ist.

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Kosmische Hintergrundstrahlung

Kosmischer Schall und die Krümmung des Raums

Kosmischer Schall und die Krümmung des Raums

Wie sich die Raumgeometrie unseres Universums aus der kosmischen Hintergrundstrahlung ablesen lässt

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Der Ursprung der Elemente

Zur Entstehung leichter Atomkerne im frühen Universum.

Elemententstehung im frühen Universum

Elemententstehung im frühen Universum

Überblicksinformationen zur Entstehung der leichten Atomkerne kurz nach dem Urknall

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Gleichgewicht und Veränderung

Gleichgewicht und Veränderung

Informationen zu dem Wettstreit zwischen thermodynamischem Gleichgewicht und Expansion, der die Elementhäufigkeiten im frühen Universum bestimmt

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Der Blick in die chemische Vergangenheit

Der Blick in die chemische Vergangenheit

Wie Astronomen die Elementhäufigkeiten im frühen Universum rekonstruieren, um entsprechende Vorhersagen der Urknallmodelle zu überprüfen

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Kosmologie und Quantengravitation

Zu möglichen kosmologischen Konsequenzen der Versuche, Allgemeine Relativitätstheorie und Quantentheorie zu einer Theorie der Quantengravitation zusammenzufassen.

Die Suche nach dem Quanten-Anfangszustand des Universums

Die Suche nach dem Quanten-Anfangszustand des Universums

Über Versuche, mit Hilfe verschiedener Ansätze zur Quantengravitation den Anfang unseres Weltalls zu verstehen

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Den Urknall überspringen

Den Urknall überspringen

Das kollabierende und anschließend wieder expandierende Universum, dass die Schleifen-Quantengravitation an die Stelle des herkömmlichen Urknalls setzt

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Die gebändigte Dichte

Die gebändigte Dichte

Wie die Schleifen-Theorie der Quantengravitation den absurden Zustand unendlicher Dichte überwinden könnte, den Urknall, der in der Einsteinschen Relativitätstheorie am Anfang des Universums steht.

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Hintergrundwissen

Warum man Wärme sehen kann

Warum man Wärme sehen kann

Der Zusammenhang zwischen Temperatur und dem Aussenden elektromagnetischer Strahlung - und die Konsequenzen für Sterne, Materiescheiben um Schwarze Löcher, und für die Kosmologie

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Relativität und Quanten

Zur relativistischen Quantentheorie sowie zu Stringtheorie, Schleifengravitation und anderen Ansätzen, die Einsteinsche Gravitation und Quantentheorie zusammenzubringen

Grundlagen der Quantengravitation

Einige Fragen zur Quantengravitation, die weitgehend unabhängig davon sind, welchen der vorhandenen Zugänge zu diesem Problem man wählt.

Schauspiel auf veränderlicher Bühne: Hintergrundunabhängigkeit und Quantengravitation

Schauspiel auf veränderlicher Bühne: Hintergrundunabhängigkeit und Quantengravitation

Zu der Frage, ob es in einer Theorie der Quantengravitation vorgegebene, absolute Hintergrundstrukturen geben kann

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Stringtheorie

Mehr zur Stringtheorie, momentan vor allem zur Frage der Extradimensionen, die in dieser Theorie eine wichtige Rolle spielen.

Extradimensionen - und wie man sie versteckt

Extradimensionen - und wie man sie versteckt

Warum unser Universum zusätzlich zu Länge, Breite, Höhe weitere Raumdimensionen besitzen könnte, ohne dass wir davon im Alltag etwas merken.

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Die eingebettete Welt

Die eingebettete Welt

Ist unsere dreidimensionale Welt in einen höherdimensionalen Raum eingebettet?

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Extradimensionen auf der Spur

Extradimensionen auf der Spur

Wie sich zusätzliche Raumdimensionen nachweisen lassen könnten - und warum der Umstand, dass unsere Erde um die Sonne kreist dafür von Bedeutung ist

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Eine Frage der Sichtweise

Eine Frage der Sichtweise

Warum Dinge, die uns kompliziert scheinen, in einem Universum mit Extradimensionen ganz einfach sein könnten

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Schwarze Löcher in Teilchenbeschleunigern?

Schwarze Löcher in Teilchenbeschleunigern?

Über die Möglichkeit, mit der nächsten Generation von Teilchenbeschleunigern winzige Schwarze Löcher erzeugen und nachzuweisen zu können

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Schleifen-Quantengravitation

Mehr zum Ansatz der Schleifen-Quantengravitation (Loop-Quantengravitation), momentan insbesondere zu ihren kosmologischen Anwendungen.

Webmuster des Raums: Spin-Netzwerke

Webmuster des Raums: Spin-Netzwerke

Zu den mikroskopischen Strukturen, die Raum und Zeit in der Theorie der Schleifen-Quantengravitation zugrunde liegen

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Den Urknall überspringen

Den Urknall überspringen

Das kollabierende und anschließend wieder expandierende Universum, dass die Schleifen-Quantengravitation an die Stelle des herkömmlichen Urknalls setzt

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Die gebändigte Dichte

Die gebändigte Dichte

Wie die Schleifen-Theorie der Quantengravitation den absurden Zustand unendlicher Dichte überwinden könnte, den Urknall, der in der Einsteinschen Relativitätstheorie am Anfang des Universums steht.

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Weitere Ansätze zur Quantengravitation

Auch 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 Universums

Die Suche nach dem Quanten-Anfangszustand des Universums

Über Versuche, mit Hilfe verschiedener Ansätze zur Quantengravitation den Anfang unseres Weltalls zu verstehen

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Von der Ordnung zur Geometrie: Kausalmengen

Von der Ordnung zur Geometrie: Kausalmengen

Ein Überblick über den so genannten Kausalmengen-Ansatz zur Formulierung einer Theorie der Quantengravitation

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Physikalische Grundlagen

Hintergrundinformationen zur Quantentheorie

Auf allen möglichen Wegen zum Ziel

Auf allen möglichen Wegen zum Ziel

Zu den so genannten Pfadintegralen, einem wichtigen Konzept der Quantentheorie

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