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Relativitätstheorie, Allgemeine
#1

Allgemeine Relativitätstheorie (ART)

Die ART wurde etwa ab 1908 von Albert Einstein entwickelt und stellt eine Gravitationstheorie dar. Sie basiert auf
  • dem ↗Relativitätsprinzip, nachdem physikalische Beschreibungen von allen (sinnvollen) Bezugssystemen aus gleichartig strukturiert sein sollen,
  • dem Äquivalenzprinzip, nach dem sich schwere und träge Masse gleichartig verhalten, und
  • dem Machschen Prinzip, nach dem es gleichgültig ist, ob ein rotierender Beobachter das übrige Universum betrachtet, oder ob sich das Universum um ihn herum dreht.
Hiernach verzichtet die moderne Physik endgültig auf den „absoluten Raum“ und eine „absolute Zeit“. Raum und Zeit bilden ferner eine einheitliche 4-dimenisionale nicht mehr flache Geometrie, die so genannte Raumzeit. „Nicht flach“ bedeutet, dass die Maße für Raum und Zeit nur noch lokal von Bedeutung sind, und für jeden Beobachter (in seinem Bezugssystem) anders aussehen bzw. ablaufen.

Die mathematische Formulierung der ART kann hier nicht dargestellt werden. Wesentlich sind die so genannten Feldgleichungen, welche das differenzielle Verhalten von Massepunkten im Verhältnis zu anderen Massen (sowie deren Kraftwirkungen, insbesondere deren Gravitation) beschreiben. Diese Feldgleichungen sind so formuliert, dass sie lokal, d. h. in einer hinreichend kleinen Umgebung der betrachteten Masse, die Koordinatentransformation aus einer sehr allgemeinden (mathematischen) Gruppe zulassen (kovariante Formulierung). Für die Gravitationskonstante = 0 geht die ART in die ↗Spezielle Relativitätstheorie über.

Die Feldgleichungen, formuliert von Albert Einstein und nahezu zeitgleich von David Hilbert, wurden für den speziellen Fall eines nicht rotierenden Sterns hoher Massendichte, der unter seiner eigenen Schwerkraft gegen alle sonstigen Kräfte zusammenbricht, von Karl Schwarzschild gelöst. Das Ergebnis war eine Singularität, die von einer kugelförmigen Grenze umgeben wird, an der sich entscheidet, ob ein Teilchen dem Objekt entkommen kann oder nicht. Das ganze Gebilde kennt man heute unter ↗Schwarzes Loch.

Astrophysikalische Messungen haben die Vorhersagen der ART bisher in vollem Umfang bestätigt. Quanteneffekte können derzeit nicht befriedigend berücksichtigt werden (Quantenfeldtheorien).


Autor des Beitrags: Ekkard


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MfG B.
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