Relativitätstheorie, die von A. Einstein begründete fundamentale Theorie von Raum, Zeit und Gravitation; neben der Quantentheorie

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Spezielle Relativitätstheorie

Relativitätsprinzip und Konstanz der Lichtgeschwindigkeit: Grundlagen der speziellen Relativitätstheorie sind das spezielle Relativitätsprinzip, das die Gleichwertigkeit aller gleichförmig und geradlinig gegeneinander bewegten Bezugssysteme (Inertialsysteme) für die Beschreibung physikalischer Vorgänge behauptet, und die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit, die danach in allen Inertialsystemen den gleichen Wert c hat (Lichtgeschwindigkeit). Damit wird die Hypothese eines bevorzugten, absolut ruhenden Bezugssystems und auch die eines universellen Äthers verworfen. Einen Hinweis hierauf hatte bereits der Michelson-Versuch geliefert (1881), der durch die spezielle Relativitätstheorie eine konsistente

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Mathematische Beschreibung

Vierdimensionale Raumzeit: Die angemessene mathematische Beschreibung findet die spezielle Relativitätstheorie in der von H. Minkowski gegebenen Darstellung im Minkowski-Raum, bei der Raum und Zeit zur vierdimensionalen Raumzeit verschmelzen. Punkte (Ereignisse) in der Raumzeit werden als Weltpunkte mit den kontravarianten Koordinaten

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Experimentelle Bestätigungen

Experimentell ist die spezielle Relativitätstheorie auf vielfältige Weise überprüft und belegt

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Allgemeine Relativitätstheorie

Äquivalenz von schwerer und träger Masse: Der allgemeinen Relativitätstheorie liegt das umfassendere allgemeine Relativitätsprinzip zugrunde, das auch beschleunigte Bezugssysteme als gleichwertig ansieht und zur Einbeziehung der Gravitationswechselwirkung führt. Maßgeblich hierfür ist die Äquivalenz von schwerer und träger Masse (Eötvös-Versuch). Nach dem Äquivalenzprinzip (Äquivalenzhypothese) der allgemeinen Relativitätstheorie sind die Wirkungen homogener Gravitationsfelder und konstanter Beschleunigungen auf ein System gleichartig, d. h., ein Beobachter in einem abgeschlossenen Bezugssystem (z. B.

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Lösungen der Feldgleichungen

Schwarzschild-Lösung: Für die einsteinschen Feldgleichungen lassen sich nur in einigen Fällen strenge geschlossene Lösungen angeben. Die Lösung für den Außenraum einer sphärischen Masseverteilung, z. B. eines Sterns, heißt Schwarzschild-Metrik

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Experimentelle Bestätigungen

Die allgemeine Relativitätstheorie wird durch eine ganze Reihe experimenteller Tests ihrer Vorhersagen bestätigt. Dazu gehören die gravitative Rotverschiebung

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Geschichte

Auf dem Weg zur speziellen Relativitätstheorie: Die Relativitätstheorie entstand aus den Bemühungen um die Formulierung einer Elektrodynamik für bewegte Körper und aus der Auseinandersetzung mit der Hypothese eines ruhenden Äthers: G. F. Fitzgerald (1885) und H. A. Lorentz (1892)

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Werke

Weiterführende Literatur:

Einführungen und allgemein verständliche Darstellungen:
G. Gamov: Mr. Tompkins' seltsame Reisen durch Kosmos u. Mikrokosmos
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Quellenangabe
Brockhaus, Relativitätstheorie. http://www.brockhaus.de/ecs/enzy/article/relativitätstheorie