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
Gravitation: Vom Fahrstuhl zur Raumzeitkrümmung
Was ist in Einsteins Theorie denn nun eigentlich Gravitation?
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
Träge und schwere Masse
Über die verschiedenen Rollen der Masse, und über das schwache Äquivalenzprinzip
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.
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
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!
Gravitation und Licht
Messung der Lichtablenkung mit Radioteleskopen
Die Ablenkung von Licht durch die Sonne können Forschende mit hoher Genauigkeit messen – mithilfe der Very Long Baseline Interferometry (VLBI). Mit dieser radioastronomischen Methode lassen sich Vorhersagen der Allgemeinen Relativitätstheorie überprüfen.
Lichtablenkung durch Gravitation
Informationen zu einer der grundlegenden Vorhersagen der Allgemeinen Relativitätstheorie: Der Lichtablenkung im Gravitationsfeld
Vom Äquivalenzprinzip zur Lichtablenkung
Wie sich aus dem Äquivalenzprinzip Rückschlüsse auf die Lichtablenkung im Schwerefeld ziehen lassen.
Zur Geschichte der Gravitationslinsen
Von Einsteins Notizbüchern zu den Beobachtungen des 21. Jahrhunderts
Weiße Zwerge und Gravitations-Rotverschiebung
Über einen der grundlegenden von der Allgemeinen Relativitätstheorie vorhergesagten Effekte und einige seiner astronomischen Anwendungen
Singularitäten
Das Singularitäten-Theorem (Physiknobelpreis 2020)
Roger Penrose erhielt 2020 eine Hälfte des Nobelpreises für Physik. Er hatte gezeigt, dass Schwarze Löcher eine robuste Vorhersage der Allgemeinen Relativitätstheorie sind.
Raumzeitsingularitäten
Über die vielleicht sonderbarste Vorhersage der Allgemeinen Relativitätstheorie – pathologische Grenzen der Raumzeit, so genannte Singularitäten.
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.
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.
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.
Anwendungen
Relativität und Satellitennavigation
Wie 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 Satellitennavigation
Wie man mit Hilfe eines Radioempfängers (und einiger Zusatzinformationen) jederzeit und überall den genauen Zeitpunkt bestimmen kann
Wie Zeit gemacht wird
Wie die international gültige Weltzeit UTC bestimmt wird – und was die Relativitätstheorie dabei für eine Rolle spielt
Mathematische Aspekte der Allgemeinen Relativitätstheorie
Das Singularitäten-Theorem (Physiknobelpreis 2020)
Roger Penrose erhielt 2020 eine Hälfte des Nobelpreises für Physik. Er hatte gezeigt, dass Schwarze Löcher eine robuste Vorhersage der Allgemeinen Relativitätstheorie sind.
Einstein und die Seifenblasen
Überraschende Querverbindung zwischen der Raumzeitgeometrie und Seifenblasen: geometrische Minimalisierungsprobleme
Sonstiges
Noble Relativität
Überblick über die Physik-Nobelpreise zur relativistischen Physik
Hintergrundwissen
Von der Kraft zum Feld
Über einen nicht nur für die Gravitationsphysik zentralen Begriff – den des Feldes.
