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Albert Einstein und seine Relativitätstheorie - Referat
Albert Einstein und seine Relativitätstheorie
Albert Einstein (* 14. März 1879 in Ulm; † 18. April 1955 in Princeton, USA) war einer der bedeutendsten Physiker des 20. Jahrhunderts. Als Deutscher im Deutschen Reich geboren, wurde er 1901 Schweizer Bürger und nahm nach seiner Auswanderung in die USA zusätzlich die amerikanische Staatsangehörigkeit an.
Albert Einsteins Beiträge zur theoretischen Physik veränderten maßgeblich das Weltbild der Physik. Sein Hauptwerk ist die Relativitätstheorie, die er fast nur im Alleingang formulierte.
Die Relativitätstheorie befasst sich mit der Struktur von Raum und Zeit sowie mit dem der Gravitation. Sie besteht aus zwei maßgeblich von Albert Einstein geschaffenen physikalischen Theorien, der 1905 veröffentlichten speziellen Relativitätstheorie und der 1916 abgeschlossenen allgemeinen Relativitätstheorie.
Es gibt eben die spezielle und die allgemeine Relativitätstheorie.
Die spezielle beschreibt das Verhalten von Raum und Zeit aus der Sicht von Beobachtern, die sich relativ zueinander bewegen, und die damit verbundenen Phänomene. Darauf aufbauend führt die allgemeine Relativitätstheorie die Gravitation auf eine Krümmung von Raum und Zeit zurück, die unter anderem durch die beteiligten Massen verursacht wird.
Die Gravitation bezeichnet das Phänomen der gegenseitigen Anziehung von Massen. Sie ist die Ursache der irdischen Schwerkraft oder Erdanziehung, die die Erde auf massive Objekte ausübt. Sie bewirkt damit beispielsweise, dass Gegenstände zu Boden fallen. Auch die Bahn der Erde und der anderen Planeten um die Sonne wird durch die Gravitation bestimmt.
Einsteins Vorhersagen
Der Gang einer Uhr hängt nicht davon ab, wie schnell sie sich bewegt oder wo sie sich gerade befindet... Einstein sagt genau das Gegenteil:
Uhren laufen langsamer, wenn sie sich bewegen (relativistische Zeitdilatation= speziellen Relativitätstheorie) und auch, wenn sie sich in der Nähe schwerer Körper befinden ("relativistische Rotverschiebung" = allgemeinen Relativitätstheorie behandelt).
Der Versuch wurde mit einer Nanonuhr durchgeführt die in 100.000 um 1 Sekunde falsch läuft.
Eine Atomuhr wurde auf einem Dom in 100m Höhe eine Woche deponiert.
Eine andere Atomuhr wurde auf einem anderen Dom in der Höhe von 70 m deponiert. Nach 1 ½ Wochen dann der Vergleich, der Unterschied der Zeit waren 7 Milliardstel Sekunden, so wie es Einstein erwartet hatte. Uhr höher oben, dann schneller
Ein weiteres Phänomen der speziellen Relativitätsfunktion ist, dass die Gesetzte der Physik in allen ruhenden oder gleichförmigen bewegten Systemen dieselben sind.
Es kann deshalb niemand durch Beobachtung klären, ob ein System sich in Ruhe befindet oder sich gleichförmig bewegt. Wer als zB in einem Lift die Fallgeschwindigkeit eines Balles misst, kommt zum gleichen Ergebnis, ob der Lift nun steht oder sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegt.
Einsteins Theorie
Einstein selbst schlug einen Test seiner Behauptung vor, die Raum-Zeit sei
in der Nähe großer Massen gekrümmt: Wenn ein Lichtstrahl eng an der Sonne
vorbeiliefe, dann müsse er zur Sonne hin abgelenkt werden und nicht, wie man
bislang glaubte, absolut kerzengerade laufen.
Wann hätte man einen
solchen Stern aber beobachten können, überstrahlt die Sonne doch am Tag den
Sternenhimmel. Einzige Beobachtungsmöglichkeit: bei einer totalen
Sonnenfinsternis!
Doch der Erste Weltkrieg machte diese Plänen zunichte.
Nach Kriegsende beschloss eine britische Gruppe eine Expedition zu
den Inseln of Principe im Golf von Guinea, West Afrika, zur Finsternis am 29.
Mai 1919, um Einsteins Vorhersage zu bestätigen. Es mussten also "nur" die
Sterne während der Finsternis mit den Sternkarten ohne Sonne verglichen
werden. Am 6. November wurden die Messergebnisse für diesen Test veröffentlicht. - Einstein hatte Recht. Leider war Einstein selbst nicht dabei, da er bei seiner kranken Mutter war.
E=MC²
Diese Formel war ein Nachtrag zu seiner 1905 veröffentlichten Speziellen Relativitätstheorie.
Die Masse (m) kann demnach als konzentrierte Form von Energie (E) betrachtet werden, verbunden durch das Quadrat der Lichtgeschwindigkeit c (299 792 Kilometer pro Sekunde).
Diese "Masse-Energie-Äquivalenz" ist die Grundlage für Atombomben und
Kernkraftwerke. Schon geringen Massen entspricht dabei eine hohe
Energiemenge: Ein tausendstel Gramm ist äquivalent zu 25 000
Kilowattstunden, dem Jahresstromverbrauch von acht Haushalten.
E=mc2: Energie und Masse sind ineinander überführbar. Das heißt: aus einem
sehr schnellen, beinahe Nichts kann Materie entstehen - das ist die
bekannteste Idee der Relativitätstheorie.
Ein Anwendungsbeispiel für diese Formel ist die so genannte Kernfusion. Sowohl die
Sonne als auch die Wasserstoffbombe erzeugen ihre ungeheure Energie, indem
sie Masse verbrennen. Die beiden Wasserstoffatome, die fusioniert werden,
wiegen dabei etwas mehr, als das Endprodukt Helium. Die Massendifferenz
entspricht nach Einsteins Formel genau der frei gewordenen Energie.
Auch zur Quantenphysik hat er wesentliche Beiträge geleistet. So wurde ihm im Jahr 1921 für seine Erklärung des photoelektrischen Effekts der Nobelpreis für Physik verliehen.
Seine theoretische Arbeit spielte partiell auch beim Bau der Atombombe und der Entwicklung der Kernenergie eine Rolle.
Einstein machte sich jedoch nicht nur als Physiker einen Namen, sondern auch durch seinen Einsatz für Völkerverständigung und Frieden. Sein Name gilt heute vielen als Inbegriff eines Forschers und Genies.
Dieses Referat wurde eingesandt vom User: Schalli
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