Die Theorie der gekrümmten Raumzeit

9. Oktober 2015, 11:43
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Spezielle Relativitätstheorie

In dieser 1905 von Einstein formulierten Theorie wird die Bewegung von Körpern in Raum und Zeit beschrieben. Die Zeit wird darin analog zum Raum verstanden, wodurch sich eine vierdimensionale Raumzeit ergibt. Eine der wesentlichen Vorhersagen der Speziellen Relativitätstheorie ist, dass sich kein Körper und keine Kraft schneller als mit Lichtgeschwindigkeit bewegen bzw. ausbreiten kann. Dadurch war die Theorie unvereinbar mit der Newton'schen Gravitationstheorie.

Allgemeine Relativitätstheorie

In jahrelanger Arbeit verallgemeinerte Albert Einstein die Spezielle Relativitätstheorie zur Allgemeinen Relativitätstheorie, indem er die Gravitation miteinbezog. Im Grenzfall für ausreichend kleine Gebiete der Raumzeit und geringe Bewegungsgeschwindigkeiten sind die Spezielle Relativitätstheorie und die Newton'sche Gravitationstheorie auch noch in der Allgemeinen Relativitätstheorie enthalten.

Raumzeitkrümmung

Laut der Allgemeinen Relativitätstheorie ist die Gravitation weniger als Kraft von einem Körper auf einen anderen zu verstehen, sondern vielmehr auf die Struktur der Raumzeit zurückzuführen: Einerseits krümmen Körper die Raumzeit, andererseits bestimmt die Krümmung die Bewegung der Körper.

Wurmlöcher

Eine der merkwürdigsten Vorhersagen der Allgemeinen Relativitätstheorie sind Wurmlöcher. Bei extremen Krümmungen der Raumzeit könnten zwei weit entfernte Orte durch eine Art Abkürzung verbunden sein, die die Möglichkeit für Zeitreisen in die Zukunft, möglicherweise sogar in die Vergangenheit bietet – wobei Letzteres äußerst umstritten ist.

Quantengravitation

Die Quantengravitation ist einer der zahlreichen Versuche, die beiden großen Theorien der modernen Physik – die Allgemeine Relativitätstheorie und die Quantenmechanik – zu vereinheitlichen. Eine Alternative dazu ist der Stringtheorie. Eines der Hauptprobleme bei der Suche nach einer "Theory of Everything" ist, dass es dazu kaum experimentelle Daten gibt – die Relativitätstheorie ist vor allem bei großen Maßstäben von Bedeutung, die Quantenmechanik im Kleinen.

(7.10.2015)

  • Illustration eines Wurmloches.
    illu.: mopic / science photo library / picturedesk.com

    Illustration eines Wurmloches.

  • Stringtheorie versucht, Physik zu vereinheitlichen.
    illu.: cremer

    Stringtheorie versucht, Physik zu vereinheitlichen.

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