× Inhaltsverzeichnis 1. Postulate 2. Gleichzeitigkeit     endlich schnell     Synchronisation 3. Zeitdilatation 4. Längenkontraktion 5. Relativitätsprinzip 6. Uhrenparadoxon 7. Zwillingsparadoxon 8. Minkowski C. Wolfseher

Spezielle Relativitätstheorie - wie alles begann

Wie schnell ist der Ball?

Susi misst, dass der Ball in 0,1 Sekunden 2 Meter weit fliegt. Er hat also die Geschwindigkeit 20 m/s. Allerdings hat Susi nicht berücksichtigt, dass sie sich in einem Zug befindet, der mit 40 m/s fährt. Solange der Zug mit konstanter Geschwindigkeit geradeaus Der Zugwagen ist dann ein Inertialsystem. fährt, bemerkt sie das auch nicht. Die Geschwindigkeit des Zugs hat keinen Einfluss auf ihre Messungen.

Peter steht am Bahnhof. Aus seiner Sicht legt der Ball während des Wurfs in 0,1 Sekunden 6 Meter zurück, hat also die Geschwindigkeit 60 m/s. Eine Geschwindigkeitsangabe erfolgt stets relativ zu einem Bezugssystem.

Wie schnell ist Licht?

Bestimmung der Lichtgeschwindigkeit

Verschiedene Experimente und die Theorie der Elektrodynamik liefern: Lichtgeschwindigkeit c = 300 000 km/s. Relativ zur Erde? Oder relativ zur Sonne, zum Zentrum unserer Galaxis? Nähert sich das Licht eines Sterns mit doppelter Lichtgeschwindigkeit, wenn man mit c auf ihn zu fliegt? Kann man einen Stern sehen, wenn man sich mit c von ihm entfernt?

Denken wir uns Susis Ball durch ein Lichtsignal ersetzt. Wer misst exakt c? Susi im System Zug oder Peter im System Bahnhof? Oder keiner von beiden? In welchem Bezugssystem ergibt sich dann c?

Tatsächlich wurde seit Ende des 19. Jahrhunderts versucht, Lichtgeschwindigkeitsunterschiede in verschiedenen Bezugssystemen zu messen und so das eine Bezugssystem Man nannte es den "Lichtäther". zu finden, relativ zu dem sich Licht mit exakt c ausbreitet.

Alle Experimente führten zum gleichen überraschenden Ergebnis: Ein- und dasselbe Lichtsignal hat von jedem Bezugssystem aus gemessen exakt die Geschwindigkeit c. Licht hat — anders wie unser Ball — unabhängig vom Bezugssystem immer die gleiche Geschwindigkeit. c ist von der Geschwindigkeit der Lichtquelle ebenso unabhängig wie von der des Beobachters. Alle Bezugssysteme sind gleichberechtigt. Das eine Bezugssystem gibt es nicht.

Zitat von Albert Einstein

Albert Einstein sagte später, er hätte das schon immer gewusst. 1905 verfasste er einen Artikel, in dem er die sich daraus ergebenden Konsequenzen durchdachte und so auf eine neue Vorstellung von Raum und Zeit stieß.

Der Inhalt dieses Artikels wurde später als «spezielle Relativitätstheorie» bekannt. Im folgenden Kurs werden deren grundlegende Gedanken mit ihren verblüffenden Resultaten prägnant und anschaulich dargestellt, „so einfach wie möglich, aber nicht einfacher “ ...

Wie lange braucht das Licht der 150 Millionen km entfernten Sonne bis zur Erde?

\begin{align} c=\frac{\text{Weg } s}{\text{Zeit }t} \Rightarrow t &=\frac{15\cdot 10^7\text{ km}}{3\cdot 10^5\frac{\text{km}}{\text{s}}}\\ &= 500 \text{ s}\\ &= 8 \text{ min } 20 \text{ s}\\ \end{align}

 

erstellt von C. Wolfseher mit GeoGebra