E=mc²
Alles ist
relativ!
Die Theorie
eines SchwarAls der Physizen Lochs geraten
ker Albert Einstein
würden. Dort gibt es
(14.3.1879–18.4.1955)
keine Zeit mehr.
am 25. November 1915
Seine Theorien hat Einseine Allgemeine Relativitätsstein mathematisch entwitheorie vorstellte, ahnte nieckelt, mit Papier und Bleistift.
mand, dass sie die Physik revoluAls ein Wissenschaftler seiner
tionieren sollte. Die Theorie beFrau einmal erklärte, er erforsche
sagt, dass die Raumzeit durch
mit einem Riesenteleskop die GrenMasse verzerrt wird – wie ein Tramzen des Weltalls,
polin, in das eine
sagte sie: „MerkwürBowlingkugel
fällt.
dig, Mein Mann
Auch das Licht wird 100 Jahre
macht das auf der
von Masse abgelenkt. Einsteins Allgemeine
Rückseite gebrauchWegen dieser Er- Relativitätstheorie
ter Briefumschläge.“
kenntnis können ForEinstein hatte zehn
scher zum Beispiel
Jahre zuvor seine Spezielle RelativiSterne entdecken, die hinter der
tätstheorie mit der berühmten ForSonne oder hinter anderen Sternen
mel E=mc2 vorgestellt. Die Speliegen. Schwarze Löcher, Urknall,
die Ausdehnung des Universums,
zielle ist populärer als die Allgealles das lässt sich mit der Allgemeine. Sie sagt, dass Zeit und
meinen Relativitätstheorie erRaum relativ sind. Was wie alt,
klären. Ebenso, dass Uhren
schnell und groß ist, hängt
in einem starken Gravitativom Betrachter ab: Stoff
onsfeld langsamer gefür Satellitenbauer wie
hen – bis zum StillScience-Fiction-Austand, wenn sie
toren.
in die Nähe
dpa/afp/ema
2 Der Beobachter sieht:
Der gleiche Lichtstrahl fällt
erst hinten im Raumschiff
auf den Boden, weil das
Raumschiff sich so schnell
bewegt,
während der
b
be
e
Lichtstrahl
fällt.
Lich
Li
chts
ch
Die berühmte Formel Einsteins, E = mc², gilt für die Ruheenergie und erhält
relativistisch folgende Wirkung: Die Masse m eines Körpers wird umso
größer, je näher seine Geschwindigkeit an die Lichtgeschwindigkeit c
kommt. Um den Körper weiter zu beschleunigen, muss mehr Energie E
aufgewendet werden, wodurch die Masse des Körpers weiter zunimmt und
wieder mehr Energie aufgewendet werden muss. Einer der Grundgedanken
dahinter ist, dass die Lichtgeschwindigkeit nicht überschritten werden kann
und für jeden Beobachter, sei er mitbewegt oder nicht, den gleichen
konstanten Wert von rund 300 000 000 Meter/Sekunde hat.
Mit dieser Formel ist verbunden, dass Körper sich anders verhalten, wenn
sie sich superschnell bewegen. Gegenüber einem Beobachter, der sich
deutlich langsamer bewegt, verändern sie ihre Länge und altern langsamer.
Umso mehr, je schneller sie sich bewegen.
@
Geboren am
Pi-Tag
Albert Einstein ist am
14.3.1879 geboren. Das
ist ein Pi-Tag, aber
davon wusste Einstein
noch nichts, denn der
Pi-Tag ist erst 1988 so
genannt worden. Der
14.3. schreibt sich in
amerikanischer Schreibweise 3/14, das
entspricht den ersten
drei Ziffern der Kreiszahl
Pi = 3,14159.
So funktioniert die
Verlangsamung der Zeit
1 Der Astronaut sieht: Der Lichtstrahl
fällt senkrecht auf den Boden.
Warum
GPS-Uhren
nachgehen
1
4
Mehr zu Albert Einstein swp.de
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NCC
4 Der Lichtstrahl, den der Beobachter
sieht, ist doppelt so lang wie die
Entfernung von der Lampe zum Boden,
und hat deshalb doppelt so viel Zeit
gebraucht, bis er am Boden angekommen ist. Entsprechend ist der Beobachter
währenddessen doppelt so schnell
gealtert wie der Astronaut.
1701
3 Der Lichtstrahl, den der
Beobachter sieht, ist so lang
wie die Entfernung von der
Lampe zum Boden und hat
deshalb die normale Zeit für
diese Strecke gebraucht.
Wer sich die Uhr eines GPS-Navigationssatelliten an die
Wand hängen würde, käme immer zu spät. Denn die
Satellitenuhren werden um Millisekundenbruchteile
langsamer getaktet als Uhren, die auf der Erde laufen.
Das hängt damit zusammen, dass die GPS-Satelliten in 20
000 Kilometern Höhe rasen (zweimal am Tag um die
Erde). Die Relativitätstheorie beschreibt, was dann
passiert: Weil sie rasen, vergeht die Zeit langsamer,
entsprechend tickt die Uhr langsamer. Weil sie so hoch
sind und die Gravitation (Anziehungskraft) der Erde
schwächer wird, gehen ihre Uhren schneller – und zwar
ein bisschen schneller als sie wegen des Tempos langsamer gehen. Unterm Strich müssen die Uhren deshalb
langsamer getaktet werden, damit sie richtig gehen.
Die unterschiedlich gealterten
Zwillinge Leia und Luke
Prinzessin Leia und Luke Skywalker sind Zwillinge. Leia ist jedoch ein Jahr und neun
Monate älter. Das hat mit Einsteins Erkenntnis zu tun, dass die Zeit rascher vergeht, je
schneller man sich bewegt. Was fiktional heißt: Reiste man mit Überlichtgeschwindigkeit, würde man jünger. Leia und Luke sind in der „Star Wars“-Episode V zum Außenposten „Cloud City“ gereist. Leia im superüberschnellen Raumschiff „Millennium Falcon“
vom Planeten Anoat, Luke im nicht ganz so überschnellen „X-Wing Starfighter“. Leia
brauchte knapp 7 Stunden, Luke eine Woche. Englische Physik-Studenten haben
ausgerechnet: Leia hat 63 Tage Lebenszeit gut gemacht, Luke 701 Tage. Wenn die
beiden längere Strecken mit Überlichtgeschwindigkeit reisen, müsste man zur Ankunft
Windeln bereithalten.
hat jüngst eine
Sternengeburt entdeckt
– in 11 Milliarden
Lichtjahren entfernung.
Nur: Das Licht, das von
der Sternengeburt
ausging und das jetzt
erst bei uns ankommt,
ist 11Milliarden Jahre
alt. Vielleicht ist der
Stern längst erloschen.
SWP GRAFIK/Schwarz-Krapp Texte: Egbert Manns, Foto: ESA/Hubble & NASA
Das „Hubble“Teleskop

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