Albert Einstein Relativitätstheorie
Ernst August
https://www.youtube.com/watch?v=QuSPOud3s5s

Transkript (automatisch erstellt)

0:07 Zeit fließt immer gleichmäßig schnell wir können Sie wieder verzögern noch
0:23 anhalten der Lauf der Zeit scheint unbeirrbar [Musik]
0:34 auch der Raum ist eine unverrückbare Größe an der Länge einer fix definierten Strecke ändert sich nichts egal wie schnell wir uns
0:49 bewegen Zeit und Raum scheinen unveränderlich doch Anfang des 20 Jahrhunderts wurde dies in Frage gestellt
1:00 Albert Einstein hatte entdeckt dass Zeit und Raum keine absoluten Naturkonstanten sind sondern Größen die sich ändern obwohl schwer vorstellbar so ist
1:14 es doch das Wesen der Natur dass die Zeit langsamer fließen und der Raum schrumpfen kann
1:30 [Musik] mit seiner Relativitätstheorie brachte einstellen das Gefüge der klassischen
1:40 physikalischen Gesetze durcheinander und schuf einen völlig neuen Blick auf die Welt
1:54 [Musik] [Applaus] vor über 100 Jahren stießen zwei Physiker Albert Michelson und Edward
2:10 mley bei ihrem Versuch die Geschwindigkeit des Lichts zu messen auf ein überraschendes Phänomen damals glaubte man im Kosmos
2:19 würde ein äter existieren der die Lichtstrahlen in ihrer Bewegung beeinflusst je nachdem aus welcher Himmelsrichtung die Photonen auf die
2:29 Erde sollten ihre Geschwindigkeiten unterschiedlich hoch
2:35 sein doch in welche Richtung die beiden Wissenschaftler Ihr Gerät auch treten die Lichtgeschwindigkeit war immer gleich
2:44 groß schon glaubten sie falsch gemessen zu haben denn dass das Licht nur eine einzige Geschwindigkeit hat widersprach der damaligen
2:53 [Applaus] Physik die Methode der Geschwindigkeitsmessung basiert nämlich darauf
3:00 dass ein und dieselbe Bewegung unterschiedlich schnell wahrgenommen werden
3:07 kann abhängig vom Standpunkt des Betrachters so sieht ein stehender Beobachter einen Jet schnell an sich [Musik]
3:17 vorbeifliegen während ein Passagier in einem parallel fliegenden Flugzeug aufgrund seiner eigenen Bewegung die Maschine nur langsam war
3:33 diese Gesetzmäßigkeit dass Geschwindigkeiten relativ sind und vom Bewegungszustand des Beobachters abhängen hatte man auch für die Bewegung
3:42 des Lichts angenommen man dachte dass ein ruher Beobachter eine höhere Lichtgeschwindigkeit und damit auch eine
3:53 längere Strecke misst die die Photonen in einer vorgegebenen Zeiteinheit zurücklegen als ein bet der sich relativ zu den Strahlen
4:05 bewegt wenn aber Licht nur eine einzige Geschwindigkeit hat also für beide Beobachter gleich schnell ist dann können die zwei Messstrecken unmöglich
4:15 verschieden lang sein tatsächlich wurde in den darauffolgenden Jahren unzweifelhaft bestätigt dass das Licht nur eine
4:24 einzige Geschwindigkeit kennt mit 29 792 km pro Sekunde breitet es sich immer gleich schnell
4:36 aus gleichgültig ob der Beobachter mit seinem Messgerät still steht oder ob er sich
4:44 bewegt das schien unnatürlich noch dazu wo die Formel zur Berechnung von Geschwindigkeiten Geschwindigkeit C ist
4:54 Weg durch Zeit unbestritten blieb die Formel aber gerade darauf auf dass C der Wert für die Geschwindigkeit variabel ist während die Maßeinheit für
5:06 die Weglänge 1 Meter sich nie ändert und auch die Zeit immer gleich schnell vergeht eine Sekunde dauert immer eine Sekunde die Weglänge also die
5:20 zurückgelegte Strecke im Raum und die Zeit galten als feste unveränderliche Größen
5:30 wenn nun aber aufgrund der absoluten Lichtgeschwindigkeit c immer gleich groß ist dann müssen wohl die beiden anderen Parameter der Gleichung Raum und Zeit
5:40 variabel sein sind Raum und Zeit nicht jene fixen Naturkonstanten für die man sie
5:50 Jahrtausende lang gehalten [Musik] hatte Einstein war bereit die klassische
5:58 Definition von Raum und Zeit in Frage zu stellen Zeit war für ihn kein metaphysisches Konzept sondern ganz einfach das was eine Uhr misst eine
6:10 periodische Abfolge festgelegte Einheiten in Form von Stunden Minuten und Sekunden unter einer Uhr muss man sich
6:21 aber nicht unbedingt ein mechanisches Gerät vorstellen jeder periodische Prozess kann eine Uhr sein
6:30 ein Photon das sich zwischen zwei spiegeln hin und her bewegt stellt ebenfalls eine Uhr dar es verhält sich wie das Pendel einer
6:40 Uhr und weil das Licht nur eine einzige Geschwindigkeit kennt geht die Uhr sehr genau so genau dass man damit äußerst exakte Messungen durchführen
6:55 kann z.B schießen Astronomen Laserlicht zum Mond um anhand der Zeitspanne die der Strahl für hin und rückweg braucht die
7:05 Entfernung Erde Mond zu messen der Lichtstrahl bewegt sich wie das Pendel einer Uhr Tick
7:17 t hin und her Auf und Ab der Laser wird am Mond reflektiert und wandert zur Erde zurück die Wissenschaftler Messen immer exakt
7:31 die gleiche Zeit 1,3 Sekunden in jede Richtung was aber beobachtet ein Astronaut der in einem Raumschiff an
7:45 Erde und Mond vorbeifliegt er stößt auf ein seltsames Phänomen für ihn bewegt sich das Licht nämlich nicht senkrecht auf und ab
7:55 sondern im Zickzackkurs dadurch hat aber der Laserstrahl eine längere Wegstrecke zu
8:05 überwinden länger als für den Wissenschaftler auf der Erde vergleicht man die beiden Strecken zeigt sich ein deutlicher
8:16 Unterschied für den unbewegten Beobachter auf der Erde ist der Weg kürzer für den vorbeifliegenden Beobachter im Raumschiff
8:26 länger und weil das Licht nur eine einzige Geschwindigkeit hat kann es den Unterschied nicht ausgleichen für den längeren Weg
8:36 benötigt es daher mehr [Musik] Zeit das bedeutet für den Astronauten fliegt das Photon zwischen Erde und Mond
8:46 länger hin und her für ihn dauert die Periode länger in seinen Augen schlägt das lichtpendel
8:55 langsamer man kann sagen vom Raumschiff ausgesehen läuft die Zeit zwischen Erde und Mond langsamer als die Zeit an
9:08 Bord das war eine epochale Entdeckung wenn ich mich als Beobachter relativ zu einem anderen Bezugssystem
9:19 bewege dann messe ich innerhalb des beobachteten Systems eine Verlangsamung der
9:27 Zeit einfach formuliert lautet die Schlussfolgerung daraus bewegte Uhren gehen langsamer als in ihrem
9:39 Ruhesystem das bedeutet die Zeit dehnt sich das ist der erste Grundsatz der Relativitätstheorie dieses Phänomen nennt man Zeitdilatation
9:59 einstein hatte nicht die Möglichkeit die Verlangsamung der Zeit praktisch nachzuweisen damals gab es noch kein Labor indem man mit naturgrößen wie der
10:11 Lichtgeschwindigkeit von über einer Milliarde Stundenkilometer hätte Experimente durchführen können seine Versuche fanden
10:20 größtenteils im Kopf statt er selbst sagte sein Labor sei das Papier und und auf diesem unternah Gedankenexperimente die ihn eine weitere
10:33 Besonderheit der Natur erkennen ließen wie das folgende Beispiel anhand unseres Sonnensystems zeigt wenn die Sonne ihre Lichtstrahlen
10:43 gleichzeitig nach allen Richtung abstrahlt und diese z.B reflektiert werden sobald sie die Erdbahn erreicht haben dann ist es für einen unbewegten
10:52 Beobachter logisch dass alle Photonen gleichzeitig wieder im Zentrum ankommen innerhalb des ruhesystems der Sonne sieht er die Photonen synchron hin
11:04 und herlufen doch wiederum spielt es eine Rolle ob sich der Betrachter relativ zum
11:12 System in Ruhe befindet oder ob er sich bewegt die Sonne und ihre Planeten fahren nämlich nicht Star an einem Ort
11:22 im Kosmos sondern Rasen mit et 900000 km die Stunde durch die Milchstraße sieht ein solcher Beobachter das System an sich vorüberziehen dann beobachtet er
11:37 zwar dass alle Photonen gleichzeitig von der Sonne abgestrahlt werden doch sie laufen nicht mehr synchron
11:48 zurück für ihn treffen sie nicht mehr gleichzeitig im Zentrum ein zwischen den senkrechten und den wahgerichten Photonen gibt es einen
11:58 Unterschied [Musik] die senkrechten Photonen bewegen sich im Zickzack nach dem gleichen Prinzip wie
12:08 im System Erde Mond das heißt ihr Weg ist länger als im Ruhesystem und ihre Zeit läuft langsamer die wagerechten Photonen
12:19 brauchen aber noch mehr Zeit ihr weg muss daher sogar noch länger sein und tatsächlich vergleicht man die beiden
12:32 Strecken zeigt sich dass der Weg der wahgerechten Photonen länger ist als der den die senkrechten zurückgelegt
12:44 haben das ist allerdings paradox und kann nicht sein denn beide Beobachter der Ruhe der sich innerhalb des Sonnensystems
12:55 aufhält wie der bewegte außerhalb betrachten ja dasselbe Ereignis das Zusammentreffen der Photonen ist ein
13:06 Vorgang und es ist unmöglich dass er unterschiedlich wahrgenommen wird deshalb müssen auch im bewegtensystem alle Photonen
13:16 gleichzeitig wieder im Zentrum ankommen wie lässt sich dieses Problem lösen da das Licht nur eine Geschwindigkeit kennt besteht die
13:27 einzige Möglichkeit darin dass sich der Weg für die wagerechten Photonen
13:36 verkürzt dazu muss ich der Kreis verformen und zur Ellipse schrumpfen auf diese Weise gleichen sich die unterschiedlich langen Wege
13:49 aneinander an und alle Photonen bewegen sich wieder synchron sie landen wieder zurelben Zeit im Zentrum
13:59 [Musik] dieses Gedankenexperiment führte Einstein zu der verblüffenden Erkenntnis dass ein Objekt das sich
14:07 bewegt schrumpft in unserem Fall das Sonnensystem es verkürzt sich in
14:19 Bewegungsrichtung daraus leitete er seinen zweiten Grundsatz ab bewegte Objekte schrumpfen
14:34 diese sogenannte Längenkontraktion tritt nie allein auf Zeit und Raum sind immer gleichzeitig betroffen
14:43 Zeitdilatation und Längenkontraktion entstehen stets gemeinsam erst 50 Jahre nach ihrer Entdeckung konnten die relativistischen
14:59 änomene das erste Mal experimentell bestätigt werden dazu wurde eine der neuentwickelten Atomuhren in einem
15:08 Flugzeug montiert um sie zu [Musik] bewegen die Wissenschaftler unternahmen
15:19 einen mehrstündigen Flug um zu messen wie sehr sich der Effekt der Zeitdilatation auswirkt
15:29 Signale hielten sie Kontakt zu einer zweiten Uhr die unbewegt am Boden zurückgeblieben war als man am Ende die beiden Uhren verglich wurde tatsächlich
15:40 ein Zeitunterschied von einigen Milliardstel Sekunden festgestellt durch die Bewegung hatte sich die Zeit gedehnt und war langsamer
15:51 [Musik] verflossen aufgrund der geringen Fluggeschwindigkeit sind die Unterschiede minimal ausgefallen
16:00 [Musik] wären die Wissenschaftler mit einem viel schnelleren Raumschiff geflogen wäre die Zeitdifferenz größer
16:10 gewesen die Uhren wären an Bord deutlich langsamer gelaufen als jene die man zum Vergleich auf der Erde zurückgelassen hätte
16:22 [Musik] die Zeitdilatation betrifft jeden Prozess im bewegten System so
16:38 verlangsamen sich alle Abläufe im menschlichen Körper das Herz schlägt langsamer jede Bewegung auch das Sprechen verlangsamt sich sogar der
16:50 Alterungsprozess wird verzögert da die kleinsten Teilchen wie die Elektronen sich langsam bewegen ist
17:00 die Materie selbst betroffen deshalb verlangsamt sich auch eine altmodische Sanduhr um denselben [Musik]
17:11 Faktor zugleich schrumpfen alle [Musik] Gegenstände auch das Raumschiff schrumpft
17:30 je näher seine Bewegung an die Lichtgeschwindigkeit heranreicht desto mehr verkürzt es
17:45 sich kehren die Astronauten nach Jahren zur Erde zurück finden Sie Ihre Mitmenschen schneller gealtert vor als sich
17:55 selbst das ist als zwisp Effek der Zeitdehnung der Astronaut im bewegten Raumschiff ist langsamer gealtert als
18:10 sein Zwillingsbruder der auf der Erde zurückgeblieben war trotzdem haben die Raumfahrer die Zeit ganz normal
18:25 erlebt genauso wie die auf der Erde zurü K an Bord ist für Sie immer alles gleich schnell
18:40 geblieben der Zeitunterschied bleibt erhalten und kann nach der Rückkehr gemessen werden die Längenkontraktion verschwindet aber mit der Verlangsamung
18:50 der Bewegung das Raumschiff hat unbewegt seine ursprüngliche Länge wieder
19:06 [Musik] Raum und Zeit sind also nicht jene Naturkonstanten für die wir sie halten mögen ihre Veränderungen treten bei
19:17 jeder Bewegung auf dass wir sie im Alltag nicht wahrnehmen können rührt daher dass unsere Geschwindigkeiten viel zu gering
19:26 sind auch wenn es sich für uns um hohe Geschwindigkeiten handelt deutlich treten die Effekte nämlich erst ab 10% der
19:37 Lichtgeschwindigkeit zu Tage doch selbst das schnellste Flugzeug ist 300 000 mal langsamer als das Licht
19:50 [Musik] [Musik] der Physiker Albert Einstein war zu
20:56 Beginn des 20 Jahrhunderts auf seltsame Naturphänomene gestoßen in seiner Relativitätstheorie fasste er sie in zwei Grundsätzen
21:07 zusammen erstens Zeitdilatation bewegte Uhren gehen langsamer zweitens
21:18 Längenkontraktion bewegte Körper schrumpfen die Verlangsamung der Zeit und das Schrumpfen von Körpern treten mit jeder Bewegung
21:30 auf auch beim Menschen allerdings sind die Effekte so klein dass wir Sie nicht bemerken zu gering sind unsere
21:41 Geschwindigkeiten im Alltag selbst schnelle Bewegungen sind viel zu
21:52 langsam deutlich zeigen sich die Phänomene nämlich erst ab 10% der Lichtgeschwindigkeit
22:00 das ist 30 000 Mal schneller als das schnellste Flugzeug doch Zeit und Raum sind nicht allein betroffen auch die Masse der
22:15 Körper verändert sich durch [Musik] Bewegung sie wächst mit der
22:25 Geschwindigkeit und Einstein hatte entdeckt dass sich Masse in Energie umwandeln
22:43 lässt die Entwicklung der Atombombe war eine Konsequenz dieser Erkenntnis bei der Explosion wird Materie in Energie transformiert
23:00 es ist ein ähnlicher Prozess der auch im Inneren der Sonne abläuft und der sie bisher 5 Milliarden Jahre lang hat strahlen lassen
23:11 [Musik] Einsteins Relativitätstheorie baut auf einer
23:36 simplen und doch überraschenden Tatsache auf nämlich dass das Licht mit etwa 299792 km pro Sekunde nur eine einzige immer gleichbleleibende Geschwindigkeit
23:54 hat gleichgültig ob ein Beobachter mit seinem Messgerät steht oder sich bewegt die Lichtgeschwindigkeit hat immer denselben
24:07 Wert das hat verblüffende Konsequenzen denn wenn Licht für alle Beobachter gleich schnell ist dann können die Lichtstrahlen logischerweise
24:18 von niemandem eingeholt werden die Lichtgeschwindigkeit ist somit die schnellstmögliche Bewegung überhaupt kein Körper univum kann
24:30 schneller sein als das Licht dies überrascht würde man doch annehmen dass jede beliebige Geschwindigkeit möglich
24:39 sein sollte doch die Begrenzung liegt in der Natur der Körper
24:48 selbst wir wissen dass jeder Körper die Tendenz hat in dem Bewegungszustand zu verharren in dem er sich gerade befindet [Applaus]
24:59 dieses Trägheitsprinzip lässt z.B einen Satelliten endlos um die Erde kreisen bis eine Kraft von außen auf ihn einwirkt und ihn veranlasst seinen Kurs
25:11 zu ändern dabei wird ihm Energie
25:24 zugeführt das Ausmaß der Energie Musso gen se Trägheit bzw den daraus resultierenden Widerstand zu überwinden wie stark dieser Widerstand
25:36 ist hängt von der Masse ab je größer die Masse desto höher ist der Widerstand und desto mehr Energie muss aufgewendet werden kleine Massen wie die Körper von
25:50 Astronaut und Satellit kommen daher mit einem kleinen Antrieb aus während eine größere Masse wie z.B die eines Raumschiffs einen viel stärkeren Schub
25:59 benötigt um dieselbe Beschleunigung zu erfahren doch wie viel Energie dem Shuttle auch zugeführt
26:10 wird es kam niemals auf die Lichtgeschwindigkeit beschleunigt werden der Widerstand seiner Masse wird also irgendwann so groß dass er nicht mehr
26:21 überwunden werden kann das bedeutet aber dass der Widerstand wächst
26:32 er wird umso größer je schneller die Rakete fliegt Masse und Widerstand hängen jedoch zusammen demnach muss auch die
26:43 Masse wachsen man kann also sagen je schneller die Bewegung eines Körpers ist umso größer wird seine
26:56 Mass dieser Effek ek heißt relativistische Massenzunahme deutlich zeigt er sich erst bei sehr hohen
27:08 Geschwindigkeiten und wahrnehmen kann man ihn nur in einem System das sich am Betrachter vorbei bewegt wie das folgende Beispiel
27:19 zeigt Asteroiden die seit jaheljabben durch unser Sonnensystem Kreisen sind solche Systeme immer wieder kreuzen Sie die Bahnen von
27:30 Planeten und Stürzen auf deren Oberfläche je schneller diese kleinen Himmelskörper sind und je mehr Masse sie
27:41 besitzen desto größer ist der Schaden den sie anrichten Geschwindigkeit und Masse des Asteroiden bestimmen somit das Ausmaß
27:51 der Katastrophe fliegt nun ein Astronaut mit sehr hohem Tempo im Moment des aufbralls an dem
28:05 Ereignis vorbei stellt sich ihm die Katastrophe anders da für ihn bewegt sich der Asteroid
28:15 langsamer der Grund ist die Zeitdilatation Einsteins erster Grundsatz nachdem die Zeit in einem System langsamer vergeht wenn sich der
28:25 Beobachter schnell an ihm vorbei [Musik] vom Raumschiff ausgesehen fällt also der Asteroid wie in
28:35 [Musik] zeitblume trotzdem ist der Schaden den er anrichtet gleich groß wie mit
28:49 normaler Geschwindigkeit wenn sich der Schaden aus Geschwindigkeit und Masse des Asteroiden
28:56 ergibt dann muss die Masse größer sein wenn er langsamer fällt das heißt vom bewegtem System Raumschiff ausgesehen ist die Masse des
29:10 Asteroiden größer als für einen Beobachter der sich im Ruhesystem des Planeten die Masse eines Körpers ist also nicht
29:25 konstant sie nimmt mit der bewegs damit war Einstein auf ein drittes Naturphänomen
29:46 gestoßen die relativistische Massenzunahme kann in modernen Teilchenbeschleunigern beobachtet werden
29:58 dort werden geladene Teilchen tief unter der Erde auf einer Kreisbahn auf hohe Geschwindigkeiten
30:15 beschleunigt wenn sie mit entgegengesetzt fliegenden zusammenstoßen kann ihre Masse bestimmt werden nah der Lichtgeschwindigkeit
30:25 nimmt die Masse um das C 4 zu und bei Lichtgeschwindigkeit wäre sie unendlich
30:38 groß als Einstein diesem Phänomen durch Berechnungen zu Leibe rückte stellte sich heraus dass es sich dabei um nichts anderes handelt als um
30:48 eine besondere Form der energiezunahme die Energie die z.B eingesetzt wird um eine Rakete in
30:59 Bewegung zu setzen geht nämlich nicht verloren sie überträgt sich auf deren Masse dadurch wächst die Masse an obwohl
31:12 die Anzahl der Atome aus denen die Rakete besteht unverändert bleibt die Zunahme der Masse erfolgt allein durch die Zunahme an Energie
31:30 wenn jedoch die Massenzunahme eine Form der energiezunahme ist dann muss die Masse an sich wohl ebenfalls eine Form von Energie
31:41 sein damit hatte Einstein eine grundlegende Entdeckung der Natur gemacht Masse und Energie sind
31:53 äquivalent mathematisch erhält man diese Energie indem man die mit dem Quadrat der Lichtgeschwindigkeit multipliziert e=
32:05 mc² Einsteins berühmte Formel die Größe der Energie um die es hier geht ist
32:16 atemberaubend selbst wenn sich ein Körper nicht bewegt besitzt ein Kilogramm seiner Ruhemasse die Energie von 100 Trillionen Joule
32:28 das ist eine Zahl mit 17 Null setzt man diese Energiemenge in Arbeitsleistung um kann damit das
32:38 Gewicht von 8 kubikilometer Wasser gehoben werden 8 kubikilometer Wasser entspre der Menge eines durchschnittlich groß
33:12 alpensees das Ausmaß ist gewaltig [Musik]
33:30 das Gewicht das der See auf die Waage bringt beträgt 8000 Milliarden Kog geradezu unglaublich doch mit der Energie die in einem einzigen kogram
33:52 Ruhemasse steckt kann ein See der 20 km lang K breit und durchschnittlich 200 m tief ist ein Kilom hoch gehoben
34:08 [Musik] werden zunächst war überhaupt nicht klar wie diese Äquivalenz von Masse und
34:22 Energie zu verstehen sei man hielt sie bloß für eine theoretische Möglichkeit und nahm sie nicht besonders ernst bis Atomphysiker
34:32 entdeckten dass sie Beier kleinsten Teilchen aus denen die Materie besteht Protonen und Neutronen die den Atomkern bilden durch eine starke Kraft
34:43 aneinandergebunden sind diese Bindungskraft entspricht einer gewissen Energiemenge verbinden sich zwei
34:55 Atomkerne so kann ein kleiner Teil die dieser Bindungsenergie frei werden und entweicht in Form von
35:04 Strahlung nun war die Formel e ist g MC qur nicht mehr bloß graue Theorie sondern fand sich in Prozessen in der Natur
35:14 [Applaus] wieder im Inneren unserer Sonne verschmelzen Wasserstoffatome und bilden
35:23 Heliumkerne die dabei frei werdende Energie wird von Photonen freigesetzt jetzt konnte man sich endlich erklären warum unsere Sonne
35:36 strahlt ähnlich verläuft der Prozess bei der
35:45 Kernspaltung der bei der Atombombe genutzt wird an ihrer Zerstörungskraft können wir unmittelbar nachvollziehen wie viel
35:58 Energie in der Materie gebunden [Musik]
36:11 ist dieser Prozess wird auch in Atomkraftwerken [Musik] genutzt mit der Umsetzung der Theorie in
36:28 die Praxis hat Einsteins spezielle Relativitätstheorie Einzug in unseren Altag gehalten und beweist so ihre Richtigkeit auch wenn sie die Welt
36:40 anders beschreibt als wir sie erleben und Sie uns deshalb abstrakt und schwer verständlich erscheinen mag
37:47 die Tatsache dass sich Licht mit nur einer einzigen immer gleichbleibenden Geschwindigkeit ausbreitet war für den Physiker Albert Einstein ausgangspunt
37:57 Einsichten in das Wesen der [Musik] Natur er hatte erkannt dass die Welt nicht das ist was sie
38:08 scheint ihre wahren Eigenschaften bleiben uns verborgen sichtbar werden sie erst bei sehr hohen
38:18 [Musik] Geschwindigkeiten könnte ein Raumschiff mit nahe zuu Lichtgeschwindigkeit fliegen würde sich den Astronauten eine
38:29 Welt voll seltsamer physikalischer Phänomene auftun im Vorbeiflug an einem Planeten auf dessen Oberfläche ein Asteroid fällt
38:40 würden sie z.B den impek wie in Zeitlupe ablaufen sehen obwohl der Asteroid sehr langsam fast sanft mit dem Planeten
38:52 zusammenstößt [Musik] wäre die Zerstörung enorm gleich groß wie mit normaler
39:03 Geschwindigkeit daraus lässt sich schließen dass seine Masse stark angewachsen ist ferner sehen die Astronauten die
39:13 Himmelskörper auffallend verändert an sich vorüberziehen die ursprünglichen Kugelformen wären zu ellipsoiden
39:24 geschrumpft diese physikalischen sind real sie zeigen sich aber nur den schnell fliegenden Raumfahrern ein Beobachter der sich
39:35 unbewegt am Planet aufhält bemerkt sie nicht er sieht den Asteroiden mit normaler Geschwindigkeit auf der Oberfläche
39:45 aufschlagen für ihn verändert der Planet weder seine Kugelform noch seine Masse hingegen verkürzt sich aus seiner Sicht das vorbeifliegende Raumschiff
39:58 dessen Masse hat mit der Bewegungsgeschwindigkeit zugenommen und die Uhr des Astronauten an Bord läuft für ihn langsamer als seine eigene Uhr
40:08 am Boden Albert Einstein war der erste der erkannte dass Zeit Raum und Masse nicht
40:20 jene starren Naturkonstanten sind für die man sie gehalten hatte er beschrieb ihre Veränderung in drei einfachen
40:29 Grundsätzen der erste befasst sich mit der Zeit und lautet bewegte Uhren gehen langsamer als ruhende damit ist gemeint dass für ein
40:42 Beobachter die Zeit in jenem System langsamer vergeht das sich an ihm vorbei beewegt während sich für ihn selbst nichts
40:52 ändert dieses Phänomen nennt man Zeitdilatation gleichzeitig ist die Materie betroffen und zwar in der Weise das bewegte Körper
41:06 schrumpfen das ist der zweite relativistische Effekt die sogenannte
41:15 Längenkontraktion die dritte Veränderung ist die Massenzunahme die Masse bewegter Körper wächst mit der Geschwindigkeit
41:30 Einstein beschreibt dass diese relativistischen Effekte nur in Systemen auftreten die sich aneinander vorbei bewegen wie der Planet und das
41:43 Raumschiff beide Beobachter der Besucher am Mars und der Astronaut im Raumschiff sind mit ihrem eigenen Bezugssystem verbunden es sind Systeme die sich
41:55 dadurch definieren dass keine äußeren Kräfte auf sie einwirken und daher in ihrem Inneren Schwerelosigkeit
42:08 herrscht sie sind in sich geschlossene Systeme sogenannte Inertialsysteme ein Raumschiff das die Erde umkreist scheint ein solches
42:21 Inertialsystem zu sein alle Körper in seinem Innern sind sie schweben gradlenig und mit gleichbleibender
42:35 Geschwindigkeit offensichtlich wirkt keine äußere Kraft auf sie ein allerdings nur scheinbar denn über einen längeren Zeitraum bewegen sich die
42:47 beiden Bälle auseinander jener der der Erde näher ist überholt den weiter entfernten
42:59 erst schneller weil er eine leicht kürzere Umlaufbahn hat der Grund ist die Schwerkraft der Erde die von außen
43:10 wirkt damit ist das Innere des Raumschiffs aber nicht mehr gänzlich [Musik] schwerelos wenn dieser Effekt auch sehr
43:21 klein ist so ist das Raumschiff dadurch kein perfektes Inertialsystem für Einsteins Relativitätstheorie entsteht dadurch ein Problem denn sie
43:32 baut gerade darauf auf dass es völlig kräftefreie Inertialsysteme gibt wie weit müsste sich nun das Shuttle von der Erde entfernen um iher
43:42 Schwerkraft zu [Musik] entkommen die Gravitation nimmt zwar mit dem Quadrat der Entfernung ab trotzdem
43:55 wirkt sieend weit sie wird überlagert von der viel stärkeren Anziehungskraft der Sonne und das Sonnensystem wird von der
44:08 noch mächtigeren Gravitation der Milchstraße in ihren Bann gezogen obwohl ihr Kern 30 000 Lichtjahre weit entfernt ist die Schwerkraft von Galaxien wirkt
44:23 sich bis auf deren Nachbargalaxien aus dadurch bilden sie Galaxie haaufen die mit anderen Haufen
44:37 wechselwirken selbst über Entfernung von vielen Milliarden Lichtjahren hinweg bis an den Rand des
44:51 Universums alle gemeinsam beeinflussen sie sogar die Expansion des Kosmos es gibt also keinen Ort im gesamten Universum der frei von
45:05 Schwerkraft [Musik] wäre deshalb ist auch nirgendwo ein perfektes Inertialsystem möglich und
45:16 damit ist die spezielle Relativitätstheorie nur eingeschränkt anwendbar Einstein erkannte dass er seine Theorie verallgemeinern musste
45:27 um die Veränderung von Zeit Raum und Masse auch dann erklären zu können wenn sie unter der Wirkung der Schwerkraft
45:44 stehen was ist die Schwerkraft eigentlich sollte man sich die Gravitation etwas naiv als unsichtbare Fäden vorstellen die die Körper nach
45:54 unten ziehen wenn man fällt wird die Schwerkraft scheinbar wirkungslos man spürt sein eigenes
46:02 Gewicht nicht mehr im Inneren eines Flugzeuges das den freien Fall simuliert zeigt es sich deutlich während sich die Maschine für
46:13 kurze Zeit kräftefrei bewegt beginnen die angehenden Astronauten zu schweben
46:27 sie bewegen sich frei von jeder schwerkrafteinwirkung wie die Bälle im Raumschiff dass sich fern der Erde
46:36 irgendwo in den Tiefen des Alls befindet freier Fall und schwereelosigkeit scheinen dasselbe zu
46:48 sein und Einstein stieß auf noch eine Entsprechung [Musik] sie offenbart sich wenn das Shuttle
46:59 beschleunigt wird während das Raumschiff schneller wird behalten die Bälle aufgrund ihrer
47:08 Trägheit ihren früheren Bewegungszustand bei das Schiff holt die Bälle also ein Boden und Bälle nähern sich
47:22 an sie tun dies immer schneller solange das Shuttle weiter angetrieben wird ohne Blick nach draußen könnte man allerdings auch meinen dass das
47:35 Raumschiff auf der Erde steht und die Bälle wie von der Schwerkraft angezogen zu Boden
47:45 fallen Beschleunigung und Schwerkraft scheinen gleichfalls verwandt zu sein diese Übereinstimmung brachte Einstein auf die Idee den ersten
47:58 Grundsatz seiner speziellen Relativitätstheorie bewegte Uhren gehen langsamer zu veralgemeinern bewegt ersetzte er durch
48:09 unter Einwirkung der Schwerkraft unter Einwirkung der Schwerkraft gehen Uhren
48:18 langsamer damit hatte er eine erste Teillösung gefunden der ne Grundsatz konnte nun für jede Situation angewendet
48:30 werden praktisch bedeutet das für unser Leben im Tal gehen Uhren langsamer als auf der
48:39 Bergspitze die Zeit läuft ums langsamer je näher wir dem Erdmittelpunkt sind auf meeresö kann man seinen Urlaub um den winzigen Bruchteil einer Sekunde
48:53 länger genießen als auf dem Berges für den Bergsteiger läuft die Zeit ein wenig
49:07 schneller im kleineren Ausmaß gilt dies auch für Menschen die sich auf der Spitze eines Turms befinden auch für sie läuft die Zeit
49:17 minimal schneller als für die Passanten unter ihnen auf der Straße Kopf altert etwas schneller als ihre Füße weil er vom Erdmittelpunkt
49:31 weiter entfernt ist die Unterschiede sind winzig weil die Erde nur ein kleiner Himmelskörper
49:39 mit relativ geringer Anziehungskraft ist dennoch sind die Effekte groß genug um in der Realität eine Rolle zu
49:51 spielen so würden die Satelliten des GPS-Systems falsche Daten liefern wenn der etwas langsamere Zeitfluss am Erdboden im Verhältnis zur Umlaufbahn in
50:01 25 000 km Höhe unberücksichtigt bliebe dass die Zeit von großen Himmelskörpern beeinflusst wird war eine
50:13 weitere große Entdeckung allerdings mit der Folge dass sich neue Ungereimtheiten
50:22 ergeben wieder ist es das Licht das die Vorstellung von Raum und Zeit beeinflusst aufgrund der immer gleichbleleibenden Geschwindigkeit legen
50:33 die lichtphotonen in einer vorgegebenen Zeiteinheit stets dieselbe Strecke zurück die absolute Lichtgeschwindigkeit lässt keine unterschiedlichen Längen
50:51 zu wenn die Massen großer Himmelskörper jedoch bewirken dass die Zeit in Ihrer Nähe langsamer läuft dann haben die Photonen mehr Zeit sich auszubreiten
51:03 wenn sie sich nahe an ihnen vorbei bewegen die längere Wegstrecke die daraus resultiert bedeutet jedoch eine höhere
51:15 Geschwindigkeit es gibt aber nur eine Lichtgeschwindigkeit unterschiedlich lange Wegstrecken sind deshalb
51:24 unmöglich eine denkbare Lösung für den Widerspruch wäre es den Raum schrumpfen zu lassen in diesem Sinn verallgemeinerte
51:35 Einstein nun auch den zweiten Grundsatz seiner speziellen Relativitätstheorie aus bewegte körperschrumpfen
51:44 wurde körperschrumpfen unter Einwirkung der Schwerkraft jetzt schienen alle Fragen gelöst
51:57 die Gravitation lässt Körper schrumpfen und verlangsamt den Gang von [Musik] Uhren mit den beiden neuen Grundsätzen
52:06 kann jede erdenkliche Situation in der Natur erklärt und beschrieben werden allerdings war damit das Geheimnis der Gravitation noch nicht zur
52:16 Gänze gelüftet denn wenn Körper in der Nähe großer Massen schrumpfen entsteht ein neues Problem mit verblüffenden folgen
52:27 legt man z.B Maßstäbe durch das Innere der Erde um ihren Durchmesser zu messen dann schrumpfen sie weil sie der Schwerkraft
52:38 unterliegen dadurch passen aber mehr Maßstäbe ins Innere und es errechnet sich ein größerer
52:47 Durchmesser als man aufgrund des Erdumfangs erwarten würde was bedeutet das ist innerhalb unseres Planeten mehr
52:59 Platz [Musik] vorhanden Einstein zog tatsächlich den Schluss dass in der Nähe eines großen
53:12 Himmelskörpers das Volumen innerhalb eines raumgebiets zunimmt und sich damit die Geometrie des Raumes
53:22 ändert einfach ausgedrückt kann man sagen der Raum vergrößert sich wie aber soll man sich das vorstellen wo ist Platz für mehr
53:37 Raum einen dreidimensionalen Raum in dem mehr Platz vorhanden ist als man annehmen würde können wir uns nicht vorstellen deshalb vereinfachen wir das
53:47 Phänomen in einem zweidimensionalen Modell [Musik] die Ebene dient als Symbol für den
53:59 [Applaus] Raum wenn man nun davon ausgeht dass der Raum größer wird dann dehnt er sich [Musik]
54:11 aus und krümmt sich [Musik] dabei durch die Krümmung entsteht der nötige
54:21 [Musik] Platz mit dieser Lösung hat einin S auf das Wesen der Natur [Musik]
54:33 geschaffen er sagt dass große Massen wie z.B Himmelskörper den Raum verändern oder einfach ausgedrückt er erklärt die Schwerkraft als Krümmung des Raumes
54:56 ändert unser Verständnis von der Natur grundlegend ging das klassische Gravitationsgesetz Newtons davon aus
55:07 dass Himmelskörper ein Gravitationsfeld erzeugen ind dem alle Körper nach unten gezogen werden so ersetzte Einstein dies durch die Vorstellung das Körper in der
55:19 Krümmung der Raumzeit wie in einem Trichter nach unten fallen
55:31 [Musik] nun kann die Erdumlaufbahn eines Objekts wie z.B des gpsselliten verstanden werden als eine Bewegung die von der
55:48 Raumkrümmung beeinflusst ist physikalisch ist der Satellit ein freifallener Körper der sich gleichförmig und geradeaus
56:00 bewegt durch den gravitationstrichter wird sein Weg jedoch in eine Kreisbahn gezwungen die Krümmung des Raumes hindert ihn daran sich gradlenig
56:12 [Musik] fortzubewegen dasselbe gilt für die Planeten die ebenfalls freifallene
56:23 Körper sind durch die Raumkrümmung sind sie jedoch in einer Umlaufbahn gefangen mit dieser Erklärung konnte
56:34 jetzt das Rätsel um den Merkur gelöst werden der eine Besonderheit aufweist in Sonnennähe fällt der Planet nämlich tiefer in den Trichter wodurch
56:46 sich seine Bahn um wenige gerade verschiebt die Bewegung des Planeten folgt damit keiner geschlossenen Bahn
56:56 mehr sondern zeichnet die Form einer Rosette dies konnte mit der Theorie Isaac Newtons der 250 Jahre zuvor das
57:07 klassische Gravitationsgesetz formuliert hatte nicht erklärt werden erst Einsteins allgemeine Relativitätstheorie lieferte die
57:22 Begründung die Raumkrümmung lenkt sogar Lichtstrahlen hab das ist nach Newton ebenfalls nicht möglich denn die Photonen besitzen keine Masse und können
57:34 deshalb gravitativ nicht beeinflusst werden diese sogenannte Lichtbeugung wurde 1919 anhand einer Sonnenfinsternis
57:44 das erste Mal praktisch nachgewiesen wenn der Mond die Sonne abdunkelt werden für wenige Minuten die dahinter liegenden Sterne sichtbar
57:56 sodass ihre Positionen vermessen werden können und tatsächlich waren sie in Sonnennähe leicht
58:05 verschoben ihre wahren Positionen und das Ausmaß ihrer Verschiebung hatte Einstein richtig
58:14 voraausberechnet das Licht wird nahe der Sonnenmasse abgelenkt und bewegt sich auf einer gekrümmten Bahn ein Beobachter auf der Erde
58:24 vermutet deshalb eine scheinbar [Musik] die mit der tatsächlichen aber nicht identisch
58:31 [Musik] ist Einstein sagt raumkrümmungen voraus die noch viel extremer sind wenn am Ende seines Lebenszyklus
58:48 ein sterm unter dem enormen Druck der eigenen Schwerkraft in sich zusammenstürzt krümmt er den Raum soark dass sich ein Teil der Raumzeit von der
58:59 Außenwelt abkapselt aus dem krümmungstrichter kommt schließlich kein Licht mehr und der Stern wird
59:11 unsichtbar ein sogenanntes schwarzes Loch sorie ist nicht zuletzt eine Theorie des
59:31 Kosmos sie bildet die Grundlage für die Frage nach der Herkunft und dem Schicksal des Universums ihre Gleichungen sagen uns
59:42 dass das Universum in einem Urknall entstanden ist und sich zu einer gekrümmten Raumzeit entwickelt [Musik]
59:53 hat es ist erstaunlich wie Einstein seine Relativitätstheorie ausarbeiten konnte obwohl sie Ereignisse beschreibt die gänzlich im Gegensatz zu unseren
1:00:04 Erfahrungen im Alltag stehen er verdankte diese Leistung seiner unglaublichen Intuition und der Bereitschaft Dinge aus einer anderen
1:00:14 Perspektive zu betrachten [Musik] Stein war eines der letzten Genies
1:00:29 [Musik]