Allgemeine Relativitätstheorie

Grundlagen und Allgemeines zur allgemeinen Relativitätstheorie: Relativistische Nobelpreise, Einstein und die Seifenblasen

Diese Seite bietet eine Übersicht zu unseren Vertiefungsthemen zu den Grundlagen der Allgemeinen Relativitätstheorie. Die Themen unter Grundlagen beschäftigen sich mit dem Äquivalenzprinzip, der Gleichberechtigung von Beobachtern und der Frage, welche Eigenschaften eines Körpers für seine Gravitationswirkung verantwortlich sind. In Gravitation und Licht geht es um Effekte wie die Lichtablenkung und die Eigenschaften von Gravitationslinsen, während sich die Themen der Kategorie Singularitäten mit den merkwürdigen Vorhersagen der Theorie zum Inneren Schwarzer Löcher und zum Beginn des Universums beschäftigen. Unter Anwendungen findet sich Material zu relativistischen Aspekten der Satellitennavigation und der Zeitbestimmung. Die Sonstigen Themen behandeln die relativistischen Nobelpreise und eine überraschende Querverbindung der Einsteinschen Theorie zur Physik der Seifenblasen.

Viele weitere Vertiefungsthemen zu spezifischen Konsequenzen und Anwendungsbereichen der Allgemeinen Relativitätstheorie finden sich auf den Übersichtsseiten Gravitationswellen, Schwarze Löcher & Co.,Kosmologie und Relativität und Quanten.

Hilfreiches Grundwissen zu diesen Vertiefungsthemen bietet unsere Einführung Einstein für Einsteiger, insbesondere das Kapitel Allgemeine Relativitätstheorie.

Grundlagen


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

Was ist in Einsteins Theorie denn nun eigentlich Gravitation?

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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

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

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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

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

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

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

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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

Von Einsteins Notizbüchern zu den Beobachtungen des 21. Jahrhunderts

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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

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

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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

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

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

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

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

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Mathematische Aspekte der Allgemeinen Relativitätstheorie


Einstein und die Seifenblasen

Überraschende Querverbindung zwischen der Raumzeitgeometrie und Seifenblasen: geometrische Minimalisierungsprobleme

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Sonstiges


Noble Relativität

Überblick über die Physik-Nobelpreise zur relativistischen Physik

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Hintergrundwissen


Von der Kraft zum Feld

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

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Numerische Relativität