Relativitätstheorie einfach erklärt
Die Relativitätstheorie ist eine Theorie entwickelt von Albert Einstein. Wie zeigen dir, was die Relativitätstheorie aussagt und wie du sie dir am besten vorstellen kannst. Du findest unsere Erklärung auch im Video
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Inhaltsübersicht
Was ist die Relativitätstheorie?
Die Relativitätstheorie ist eine Theorie der Physik. Sie wurde von Albert Einstein entwickelt und machte ihn als Physiker sehr berühmt. Du musst wissen, dass die Relativitätstheorie aus zwei Teilen besteht: der speziellen und der allgemeinen Relativitätstheorie.
Die spezielle Relativitätstheorie befasst sich mit der Veränderung von Längen und der Zeit. Einstein fand heraus, dass Längen nicht immer gleich lang sind. Genauso ist es bei der Zeit: sie vergeht nicht immer gleich schnell. Je schneller sich ihr Betrachter bewegt, desto kürzer ist ein Meter und desto länger ist eine Sekunde.
Die allgemeine Relativitätstheorie wurde einige Jahre danach entwickelt und knüpft daran an. Sie trifft Aussagen darüber, welche Auswirkungen schwere Objekte wie zum Beispiel Sterne auf den Raum und die Zeit haben.
Spezielle Relativitätstheorie einfach erklärt
In der speziellen Relativitätstheorie behauptet Einstein etwas Unglaubliches: Die Länge eines Meters und einer Sekunde sind veränderlich. Sie hängen nämlich von der Geschwindigkeit ab, mit der du dich bewegst.
Bei sehr hohen Geschwindigkeiten vergeht die Zeit langsamer, als wenn du dich nicht bewegst. Das konnte sogar in einem Experiment bewiesen werden. Dafür wurden zwei extrem genaue Uhren benötigt. Eine davon blieb unbewegt auf dem Boden, die andere umrundete im Flugzeug einmal die Erde.
Wie von Einstein vorhergesagt, ging die Uhr aus dem Flugzeug nach der Landung ein wenig nach. Durch die Bewegung ist die Zeit tatsächlich langsamer vergangen.
Auch Längen verändern sich mit wachsender Geschwindigkeit. Je schneller sich ein ein Meter langer Zollstock bewegt, desto kürzer wird der Meter.
Für die beiden Phänomene gibt es Fachbegriffe. Die Verlangsamung der Zeit nennst du Zeitdilatation. Die Verkürzung von Längen heißt Längenkontraktion. Die Zeitdilatation tritt übrigens nicht nur bei hohen Geschwindigkeiten auf. Auch die Gravitation hat einen Einfluss auf die Zeit. Je näher du dich an einem schweren Objekt befindest, desto langsamer vergeht sie.
Relativ Definition
Einsteins Theorie beruht auf dem Relativitätsprinzip. Aber was bedeutet relativ und Relativität eigentlich? Aussagen, die wir zum Beispiel über die Zeit treffen, hängen von unserem Standpunkt ab. Sie sind nicht für jeden Beobachter richtig. Deswegen sagst du: Die Zeit ist relativ.
Einstein Formel
Für jede Aussage der Relativitätstheorie gibt es eine Formel, mit der man die Vorgänge genau berechnen kann. Die meisten davon sind sehr kompliziert und schwer zu verstehen.
Eine ist aber nicht nur sehr bekannt, sondern auch recht einfach. Von der berühmten Einstein Formel „E ist m mal c Quadrat“ hast du sicher schon einmal gehört.
![\[E=m\cdot{c^2}\]](https://d1g9li960vagp7.cloudfront.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-98dcf8db8548ab1f174ed2db1caa49c9_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
Das E steht für die Energie, das m bedeutet Masse und c ist die Lichtgeschwindigkeit . Die Formel besagt, dass sich Energie in Masse umwandeln kann und Masse in Energie. Du musst wissen, dass die Lichtgeschwindigkeit eine sehr große Zahl ist.
Wenn du sie zum Quadrat nimmst, also c mal c rechnest, wird sie noch deutlich größer. In der Formel wird die Masse mit der sehr großen Zahl c2 malgenommen, um die Energie auszurechnen. Das bedeutet selbst wenn nur sehr wenig Masse zur Verfügung steht, entsteht trotzdem eine Menge Energie.
Relativitätstheorie im Alltag
In unserem Alltag bemerken wir nichts von der langsamer vergehenden Zeit oder den verkürzten Strecken. Das liegt daran, dass sich die Effekte erst bei sehr viel höheren Geschwindigkeiten bemerkbar machen als wir sie gewohnt sind. Selbst bei der Erdumrundung mit dem Flugzeug ging die Uhr nur um wenige Bruchteile einer Sekunde nach.
Trotzdem müssten wir ohne das Wissen über die Relativitätstheorie auf einiges verzichten. Navigationssysteme beispielsweise wären nicht annähernd so präzise wie wir sie kennen. Die Satelliten, die den Alltagshelfern Signale übertragen, haben eine große Geschwindigkeit und Entfernung zur Erde. Würden die Navigationsgeräte die Auswirkungen von Einsteins Relativitätstheorie nicht mit einberechnen, wären sie zum Autofahren nicht mehr geeignet.
Auch die berühmte E=mc^2 Formel findet im Alltag ihre Anwendung. Denn Atomkraftwerke gewinnen die Energie für den elektrischen Strom aus der Umwandlung von Masse.
Allgemeine Relativitätstheorie einfach erklärt
Neben der speziellen Relativitätstheorie entwickelte Einstein auch die allgemeine Relativitätstheorie. Sie bietet eine Erklärung für die Gravitation. Laut der Theorie kannst du dir Raum und Zeit wie ein großes Tuch vorstellen.
Ein Körper, wie zum Beispiel die Erde, liegt in dem riesigen gespannten Tuch. Wenn der Körper sehr schwer ist, beult er das Tuch aus. Das passiert besonders stark bei Himmelskörpern wie Planeten und Sternen. Dadurch formt sich eine Mulde, in der der Körper liegt. Jedes andere Objekt, dass sich dem Körper nähert, rutscht ebenfalls in die Mulde hinein.
Das große Tuch, also Raum und Zeit, wird auf diese Weise durch Massen gekrümmt. Das kannst du auch als Krümmung der Raumzeit bezeichnen.
Gravitation in der Relativitätstheorie
Mithilfe der Mulde in dem gespannten Tuch kannst du dir erklären, warum Massen sich gegenseitig anziehen. Sie rutschen nämlich in die Mulde des anderen und damit aufeinander zu. Das nennst du Massenanziehung oder Gravitation.
Um mehr über die Gravitation, ihre Bedeutung für den Weltraum und die Erde zu erfahren, sieh dir unser nächstes Video an.
