Albert Einstein

Leben

Frühes Leben

Einstein wurde am 14. März 1879 in Ulm, Württemberg, Deutschland, geboren. Seine Familie war jüdisch, aber nicht sehr religiös. Später im Leben interessierte sich Einstein jedoch sehr für sein Judentum. Einstein begann nicht zu sprechen, bis er 2 Jahre alt war. Laut seiner jüngeren Schwester Maja "hatte er solche Schwierigkeiten mit der Sprache, dass die Menschen um ihn herum befürchteten, er würde sie nie lernen". Als Einstein etwa 4 Jahre alt war, schenkte ihm sein Vater einen Magnetkompass. Er versuchte zu verstehen, wie die Nadel sich scheinbar selbst bewegen konnte, so dass sie immer nach Norden zeigte. Die Nadel befand sich in einem geschlossenen Gehäuse, also konnte offensichtlich nichts wie Wind die Nadel herumschieben, und doch bewegte sie sich. Auf diese Weise interessierte sich Einstein also für das Studium der Naturwissenschaften und der Mathematik. Sein Kompass gab ihm Ideen, um die Welt der Wissenschaft zu erforschen.

Als er älter wurde, besuchte er eine Schule in der Schweiz. Nachdem er sein Studium abgeschlossen hatte, bekam er eine Stelle im dortigen Patentamt. Während er dort arbeitete, schrieb er die Arbeiten, die ihn zuerst als großen Wissenschaftler berühmt machten.

Einstein heiratete im Januar 1903 mit einer 20-jährigen serbischen Frau Mileva Marić.

1917 erkrankte Einstein schwer an einer Krankheit, die ihn fast tötete. Seine Cousine Elsa Löwenthal pflegte ihn wieder gesund. Nachdem dies geschehen war, ließ sich Einstein am 14. Februar 1919 von Mileva scheiden und heiratete Elsa am 2. Juni 1919.

Kinder

Einsteins erste Tochter war "Lieserl" (niemand kennt ihren richtigen Namen). Sie wurde in Novi Sad, Vojvodina, Österreich-Ungarn, in den ersten Monaten des Jahres 1902 geboren. Sie verbrachte ihr sehr kurzes Leben (vermutlich weniger als 2 Jahre) in der Obhut serbischer Großeltern. Es wird vermutet, dass sie an Scharlachfieber starb. Einige glauben, dass sie mit der Krankheit namens Down-Syndrom geboren worden sein könnte, obwohl dies nie bewiesen wird. Niemand wusste von ihrer Existenz bis 1986, als Einsteins Enkelin einen Schuhkarton mit 54 Liebesbriefen (die meisten davon von Einstein) entdeckte, die zwischen Mileva und Einstein von 1897 bis September 1903 ausgetauscht wurden.

Einsteins zwei Söhne waren Hans Albert Einstein und Eduard Tete Einstein. Hans wurde im Mai 1904 in Bern (Schweiz) geboren, Eduard wurde im Juli 1910 in Zürich (Schweiz) geboren. Eduard starb im Alter von 55 Jahren an einem Schlaganfall in der Psychiatrischen Universitätsklinik Zürich. Aufgrund seiner Schizophrenie hatte er sein Leben in und ausserhalb von Anstalten verbracht.

Späteres Leben

Kurz vor Beginn des Ersten Weltkriegs kehrte er nach Deutschland zurück und wurde dort Leiter einer Schule. Er lebte in Berlin, bis die Nazi-Regierung an die Macht kam. Die Nazis hassten Menschen, die jüdisch waren oder aus jüdischen Familien stammten. Sie beschuldigten Einstein, an der Schaffung der "jüdischen Physik" mitgewirkt zu haben, und deutsche Physiker versuchten zu beweisen, dass seine Theorien falsch waren.

1933 zogen Einstein und Elsa unter Morddrohungen der Nazis und gehasst von der von den Nazis kontrollierten deutschen Presse nach Princeton, New Jersey, in die Vereinigten Staaten, und 1940 wurde er amerikanischer Staatsbürger.

Während des Zweiten Weltkriegs schrieben Einstein und Leó Szilárd an den US-Präsidenten Franklin D. Roosevelt, dass die Vereinigten Staaten eine Atombombe erfinden sollten, damit die Nazi-Regierung ihnen nicht zuvorkommen könne. Er war der Einzige, der den Brief unterschrieben hat. Er war jedoch nicht Teil des Manhattan-Projekts, welches das Projekt war, das die Atombombe geschaffen hat.

Einstein, ein Jude, aber kein israelischer Staatsbürger, erhielt 1952 das Angebot, die Präsidentschaft zu übernehmen, lehnte es jedoch mit den Worten ab: "Ich bin tief bewegt von dem Angebot unseres Staates Israel und zugleich traurig und beschämt, dass ich es nicht annehmen kann. "Es wurde berichtet, dass Ehud Olmert erwägt, die Präsidentschaft einem anderen Nicht-Israeli, Elie Wiesel, anzubieten, aber es hieß, er sei "sehr wenig interessiert".

Er unterrichtete Physik am Institute for Advanced Study in Princeton, New Jersey, bis er am 18. April 1955 an einem geplatzten Aortenaneurysma starb. Er schrieb noch Stunden vor seinem Tod über Quantenphysik. Er wurde mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet.

Theorie der Speziellen Relativitätstheorie

Die Theorie der Speziellen Relativitätstheorie wurde 1905 von Einstein in der Schrift Über die Elektrodynamik bewegter Körper veröffentlicht. Sie besagt, dass sich sowohl Entfernungsmessungen als auch Zeitmessungen in der Nähe der Lichtgeschwindigkeit ändern. Das bedeutet, dass bei Annäherung an die Lichtgeschwindigkeit (fast 300.000 Kilometer pro Sekunde) die Längen scheinbar kürzer werden und die Uhren langsamer ticken. Einstein sagte, dass die Spezielle Relativitätstheorie auf zwei Ideen beruht. Die erste besteht darin, dass die physikalischen Gesetze für alle Beobachter, die sich nicht in Relation zueinander bewegen, gleich sind.

Dinge, die sich mit derselben Geschwindigkeit in dieselbe Richtung bewegen, sollen sich in einem "trägen Rahmen" befinden.

Menschen im gleichen "Rahmen" messen, wie lange es dauert, bis etwas passiert. Ihre Uhren halten die gleiche Zeit. Aber in einem anderen "Rahmen" bewegen sich ihre Uhren mit einer anderen Geschwindigkeit. Dies geschieht aus folgendem Grund. Ganz gleich, wie sich ein Beobachter bewegt, wenn er die Geschwindigkeit des von diesem Stern kommenden Lichts misst, wird es immer dieselbe Zahl sein.

Stellen Sie sich vor, ein Astronaut wäre ganz allein in einem anderen Universum. Es hat nur einen Astronauten und ein Raumschiff. Bewegt er sich? Steht er still? Diese Fragen haben keine Bedeutung. Sie bedeuten nichts. Warum? Wenn wir sagen, dass wir uns bewegen, meinen wir damit, dass wir zu verschiedenen Zeiten unsere Entfernung zu etwas anderem messen können. Wenn die Zahlen größer werden, bewegen wir uns weg. Wenn die Zahlen kleiner werden, kommen wir näher. Um sich zu bewegen, muss man mindestens zwei Dinge haben. Ein Flugzeug kann sich mit mehreren hundert Stundenkilometern bewegen, aber die Passagiere sagen: "Ich sitze einfach nur hier".

Angenommen, einige Leute sind auf einem Raumschiff und wollen eine genaue Uhr machen. An einem Ende haben sie einen Spiegel und am anderen Ende eine einfache Maschine angebracht. Sie schießt einen kurzen Lichtblitz in Richtung des Spiegels und wartet dann. Das Licht trifft auf den Spiegel und prallt zurück. Wenn es auf einen Lichtdetektor an der Maschine trifft, sagt die Maschine: "Zählung = 1", gleichzeitig schießt sie einen weiteren kurzen Lichtblitz auf den Spiegel, und wenn das Licht zurückkommt, sagt die Maschine: "Zählung = 2". Sie entscheiden, dass eine bestimmte Anzahl von Rückprallereignissen als Sekunde definiert wird, und sie veranlassen die Maschine, den Sekundenzähler jedes Mal zu ändern, wenn sie diese Anzahl von Rückprallereignissen festgestellt hat. Jedes Mal, wenn sie den Sekundenzähler ändert, blinkt auch ein Licht durch ein Bullauge unter der Maschine auf. So kann jemand draußen das Licht jede Sekunde blinken sehen.

Jedes Grundschulkind lernt die Formel d=rt (Entfernung gleich Rate multipliziert mit Zeit). Wir kennen die Lichtgeschwindigkeit, und wir können die Entfernung zwischen der Maschine und dem Spiegel leicht messen und vervielfachen, um die Entfernung zu ermitteln, die das Licht zurücklegt. Die Leute auf dem Raumschiff vergleichen ihre neue "Lichtuhr" mit ihren verschiedenen Armbanduhren und anderen Uhren, und sie sind zufrieden, dass sie mit ihrer neuen Lichtuhr die Zeit gut messen können.

Jetzt fliegt dieses Raumschiff zufällig sehr schnell. Sie sehen einen Blitz von der Uhr des Raumschiffs, und dann sehen sie einen weiteren Blitz. Nur die Blitze kommen keine Sekunde auseinander. Sie kommen mit einer langsameren Geschwindigkeit. Das Licht geht immer mit der gleichen Geschwindigkeit, d = rt. Deshalb blinkt die Uhr auf dem Raumschiff für den äußeren Beobachter nicht einmal pro Sekunde.

Die Spezielle Relativitätstheorie setzt auch die Energie mit der Masse in Beziehung, in Albert Einsteins Formel E=mc2.

Licht von beiden Sternen wird mit der gleichen Geschwindigkeit gemessen


Die zurückgelegte Entfernung ist relativ zu verschiedenen Referenzstandards


Lichtuhr in Ruhe schneller und in Bewegung langsamer

Masse-Energie-Äquivalenz

E=mc2, auch Masse-Energie-Äquivalenz genannt, ist eines der Dinge, für die Einstein am berühmtesten ist. Es ist eine berühmte Gleichung in Physik und Mathematik, die zeigt, was passiert, wenn Masse sich in Energie oder Energie sich in Masse ändert. Das "E" in der Gleichung steht für Energie. Energie ist eine Zahl, die man Objekten in Abhängigkeit davon gibt, wie sehr sie andere Dinge verändern können. Zum Beispiel kann ein Ziegelstein, der über einem Ei hängt, genug Energie auf das Ei übertragen, um es aufzubrechen. Eine Feder, die über einem Ei hängt, hat nicht genug Energie, um das Ei zu verletzen.

Es gibt drei grundlegende Formen von Energie: potentielle Energie, kinetische Energie und Ruheenergie. Zwei dieser Energieformen sind in den oben angeführten Beispielen und am Beispiel eines Pendels zu sehen.

Eine Kanonenkugel hängt an einem Seil an einem Eisenring. Ein Pferd zieht die Kanonenkugel auf die rechte Seite. Wenn die Kanonenkugel losgelassen wird, bewegt sie sich vor und zurück, wie in der Abbildung dargestellt. Das würde sie für immer tun, außer dass die Bewegung des Seils im Ring und das Reiben an anderen Stellen Reibung verursacht, und die Reibung nimmt die ganze Zeit ein wenig Energie weg. Wenn wir die Reibungsverluste ignorieren, dann wird die vom Pferd bereitgestellte Energie der Kanonenkugel als potenzielle Energie zugeführt. (Sie hat Energie, weil sie hoch oben ist und herunterfallen kann.) Wenn die Kanonenkugel nach unten schwingt, gewinnt sie immer mehr an Geschwindigkeit, so dass sie, je näher sie dem Boden kommt, umso schneller wird und umso härter trifft sie Sie, wenn Sie vor ihr stehen. Dann wird sie langsamer, da ihre kinetische Energie wieder in potenzielle Energie umgewandelt wird. "Kinetische Energie" bedeutet nur die Energie, die etwas hat, weil es sich bewegt. "Potenzielle Energie" bedeutet nur die Energie, die etwas hat, weil es sich in einer höheren Position befindet als etwas anderes.

Wenn Energie von einer Form in eine andere übergeht, bleibt die Energiemenge immer gleich. Sie kann nicht erzeugt oder zerstört werden. Diese Regel wird als der "Erhaltungssatz der Energie" bezeichnet. Wenn Sie zum Beispiel einen Ball werfen, wird die Energie von Ihrer Hand auf den Ball übertragen, wenn Sie ihn loslassen. Aber die Energie, die in Ihrer Hand war, und jetzt die Energie, die im Ball ist, ist die gleiche Zahl. Lange Zeit glaubten die Menschen, die Energieerhaltung sei alles, worüber man sprechen könne.

Wenn sich Energie in Masse umwandelt, bleibt die Energiemenge nicht gleich. Wenn sich Masse in Energie umwandelt, bleibt auch die Energiemenge nicht gleich. Die Menge an Materie und Energie bleibt jedoch gleich. Energie verwandelt sich in Masse, und Masse verwandelt sich in Energie auf eine Weise, die durch die Einsteinsche Gleichung E = mc2 definiert ist.

Das "m" in Einsteins Gleichung steht für Masse. Masse ist die Menge an Materie, die in einem Körper vorhanden ist. Wenn Sie die Anzahl der Protonen und Neutronen in einem Stück Materie wie einem Ziegelstein kennen würden, dann könnten Sie seine Gesamtmasse als Summe der Massen aller Protonen und aller Neutronen berechnen. (Elektronen sind so klein, dass sie fast vernachlässigbar sind.) Massen ziehen aneinander, und eine sehr große Masse wie die der Erde zieht sehr stark an Dingen in der Nähe. Sie würden auf dem Jupiter viel mehr wiegen als auf der Erde, weil Jupiter so riesig ist. Auf dem Mond würde man viel weniger wiegen, weil er nur etwa ein Sechstel der Masse der Erde ausmacht. Das Gewicht bezieht sich auf die Masse des Ziegels (oder der Person) und die Masse dessen, was ihn auf einer Federwaage nach unten zieht - die kleiner als der kleinste Mond im Sonnensystem oder größer als die Sonne sein kann.

Masse, nicht Gewicht, kann in Energie umgewandelt werden. Eine andere Art, diese Idee auszudrücken, ist zu sagen, dass Materie in Energie umgewandelt werden kann. Masseeinheiten werden verwendet, um die Menge der Materie in etwas zu messen. Die Masse oder die Menge der Materie in etwas bestimmt, wie viel Energie dieses Ding in Energie umgewandelt werden kann.

Energie kann auch in Masse umgewandelt werden. Wenn Sie einen Kinderwagen im langsamen Schritt schieben und es leicht finden, ihn zu schieben, ihn aber im schnellen Schritt schieben und es Ihnen schwerer fällt, sich zu bewegen, dann würden Sie sich fragen, was mit dem Kinderwagen los ist. Wenn Sie dann versuchen würden zu rennen und feststellen würden, dass das Bewegen des Kinderwagens mit einer höheren Geschwindigkeit dem Schieben gegen eine Ziegelwand gleicht, dann wären Sie sehr überrascht. Die Wahrheit ist, dass wenn etwas bewegt wird, dann erhöht sich seine Masse. Menschen bemerken diese Massenzunahme normalerweise nicht, weil sie bei der Geschwindigkeit, mit der sie sich normalerweise bewegen, die Massenzunahme fast nicht bemerken.

Wenn sich die Geschwindigkeiten der Lichtgeschwindigkeit annähern, wird es unmöglich, die Veränderungen der Masse nicht zu bemerken. Die Grunderfahrung, die wir alle im täglichen Leben machen, lautet: Je stärker wir etwas wie ein Auto schieben, desto schneller können wir es in Bewegung setzen. Aber wenn etwas, das wir schieben, bereits mit einem großen Teil der Lichtgeschwindigkeit fährt, stellen wir fest, dass es immer mehr Masse gewinnt, so dass es immer schwieriger und schwieriger wird, es schneller zu bewegen. Es ist unmöglich, irgendeine Masse mit Lichtgeschwindigkeit in Bewegung zu bringen, denn dazu wäre unendlich viel Energie nötig.

Manchmal verwandelt sich eine Masse in Energie. Häufige Beispiele für Elemente, die diese Veränderungen bewirken und die wir Radioaktivität nennen, sind Radium und Uran. Ein Uranatom kann ein Alphateilchen (den Atomkern von Helium) verlieren und zu einem neuen Element mit einem leichteren Kern werden. Dann gibt dieses Atom zwei Elektronen ab, aber es ist noch nicht stabil. Es wird eine Reihe von Alphateilchen und Elektronen abgeben, bis es schließlich zum Element Pb oder dem, was wir Blei nennen, wird. Indem es all diese Teilchen, die Masse haben, hinausgeworfen hat, hat es seine eigene Masse verkleinert. Es hat auch Energie erzeugt.

Bei der meisten Radioaktivität wird nicht die gesamte Masse von etwas in Energie umgewandelt. In einer Atombombe wird Uran in Krypton und Barium umgewandelt. Es gibt einen kleinen Unterschied in der Masse des entstehenden Kryptons und Bariums und der Masse des ursprünglichen Urans, aber die Energie, die durch die Umwandlung freigesetzt wird, ist enorm. Eine Möglichkeit, diese Idee auszudrücken, besteht darin, die Einsteinsche Gleichung wie folgt zu schreiben:

E = (_Muranium - mkrypton _{und Barium}) c2

Das c2 in der Gleichung steht für die Lichtgeschwindigkeit im Quadrat. Etwas zu quadrieren bedeutet, es mit sich selbst zu multiplizieren. Würde man also die Lichtgeschwindigkeit quadrieren, so würde sie 299.792.458 Meter pro Sekunde betragen, mal 299.792.458 Meter pro Sekunde, was ungefähr
(3-108)² = (9-1016 Meter2)/Sekunde2=90
.000.000.000.000.000.000 Meter2/Sekunde2 wäre, also
die um ein Kilogramm erzeugte Energie:
E = 1 kg - 90.000.000.000.000.000.000.000 Meter2/Sekunde2E
= 90.000.000.000.000.000.000 kg Meter2/Sekunde2oderE
= 90.000.000.000.000.000.000.000 Jouleoder
E = 90.000 Terajoule

Etwa 60 Terajoule wurden durch die Atombombe freigesetzt, die über Hiroshima explodierte. Also müssen etwa zwei Drittel eines Gramm der radioaktiven Masse dieser Atombombe verloren gegangen sein (in Energie umgewandelt), als sich das Uran in Krypton und Barium verwandelte.

Ein Bild von Einstein nach der Verleihung seines Nobelpreises, 1921


Albert Einstein, 1921

BEC

Die Idee zu einem Bose-Einstein-Kondensat entstand aus einer Zusammenarbeit zwischen S. N. Bose und Prof. Einstein. Einstein selbst hat sie nicht erfunden, sondern verfeinerte die Idee und verhalf ihr zur Popularität.

Nullpunkt-Energie

Das Konzept der Nullpunktenergie wurde 1913 in Deutschland von Albert Einstein und Otto Stern entwickelt.

Impuls, Masse und Energie

In der klassischen Physik wird der Impuls durch die Gleichung erklärt:

p = mv

wo

p steht für Schwung

m steht für Masse

v steht für Geschwindigkeit (speed)

Als Einstein die klassische Physik verallgemeinerte, um die Zunahme der Masse aufgrund der Geschwindigkeit der sich bewegenden Materie einzubeziehen, gelangte er zu einer Gleichung, die voraussagte, dass die Energie aus zwei Komponenten besteht. Eine Komponente beinhaltet die "Ruhemasse" und die andere Komponente den Impuls, aber der Impuls ist nicht auf klassische Weise definiert. Die Gleichung weist typischerweise für beide Komponenten Werte größer als Null auf:

E2 = (m0c2)² + (pc)²

wo

E steht für die Energie eines Teilchens

m0 stellt die Masse des Teilchens dar, wenn es sich nicht bewegt

p stellt den Impuls des Teilchens dar, wenn es sich bewegt

c steht für die Lichtgeschwindigkeit.

Es gibt zwei Sonderfälle dieser Gleichung.

Ein Photon hat keine Ruhemasse, aber es hat Schwung. (Licht, das von einem Spiegel reflektiert wird, drückt den Spiegel mit einer Kraft, die gemessen werden kann). Im Falle eines Photons, weil sein m0 = 0 ist:

E2 = 0 + (pc)²

E = pc

p = E/c

Die Energie eines Photons kann aus seiner Frequenz ν oder seiner Wellenlänge λ berechnet werden. Diese sind durch die Planck-Beziehung E = hν = hc/λ miteinander verbunden, wobei h die Planck-Konstante (6,626×10-34 Joule-Sekunden) ist. Wenn man entweder die Frequenz oder die Wellenlänge kennt, kann man den Impuls des Photons berechnen.

Im Fall von unbewegten Teilchen mit Masse, da p = 0, dann:

E02 = (m0c2)² + 0

was gerecht ist

E0 = m0c2

Daher wird die in der Einsteinschen Gleichung verwendete Größe "m0" manchmal als "Ruhemasse" bezeichnet. (Die "0" erinnert uns daran, dass wir über die Energie und Masse sprechen, wenn die Geschwindigkeit 0 ist). Diese berühmte Formel der "Masse-Energie-Beziehung" (gewöhnlich ohne die "0" geschrieben) lässt vermuten, dass Masse eine große Menge an Energie hat, so dass wir vielleicht etwas Masse in eine nützlichere Form von Energie umwandeln könnten. Die Kernkraftindustrie basiert auf dieser Idee.

Einstein sagte, dass es keine gute Idee sei, die klassische Formel zu verwenden, die den Impuls mit der Geschwindigkeit in Beziehung setzt, p = mv, aber wenn jemand das tun wollte, müsste er eine Teilchenmasse m verwenden, die sich mit der Geschwindigkeit ändert:

mv2 = m02 / (1 - v2/c2)

In diesem Fall können wir sagen, dass E = mc2 auch für bewegte Teilchen gilt.

Einstein in seinen späteren Jahren, ca. 1950er Jahre


Statue von Albert Einstein in der Israelischen Akademie der Wissenschaften.

Die Allgemeine Relativitätstheorie

Teil einer Serie von Artikeln über

Allgemeine Relativitätstheorie

G μ ν + Λ g μ ν = 8 π G c 4 T μ ν {\displaystyle G_{\mu \nu }+\Lambda g_{\mu \nu }={8\pi G \over c^{4}}}T_{\mu \nu }}

·           Einführung Geschichte Mathematische Formulierung ·           Tests

Grundlegende Konzepte Prinzip der Relativitätstheorie Relativitätstheorie Bezugsrahmen Inertialer Bezugsrahmen Ruhe-Rahmen Impulszentrum-Rahmen Äquivalenzprinzip Masse-Energie-Äquivalenz Spezielle Relativitätstheorie Doppelt spezielle Relativitätstheorie de Sitter'sche invariante Spezielle Relativitätstheorie Weltlinie Riemann'sche Geometrie

Phänomene Gravitoelektromagnetismus Kepler-Problem Schwerkraft Gravitationsfeld Schwerkraft gut Gravitationslinsen Gravitationswellen Gravitations-Rotverschiebung Redshift Blueshift Zeitdilatation Dilatation der Gravitationszeit Shapiro-Zeitverzögerung Gravitationspotential Gravitationskompression Gravitationskollaps Frame-Dragging Geodätischer Effekt Gravitationssingularität Ereignishorizont Nackte Singularität Schwarzes Loch Weißes Loch Raumzeit Weltraum Zeit Raumzeit-Diagramme Minkowski-Raumzeit Geschlossene zeitähnliche Kurve (CTC) Wurmloch Ellis-Wurmloch

Gleichungen Formalismen Gleichungen Linearisierte Schwerkraft Einstein-Feldgleichungen Friedmann Geodäsie Mathisson-Papapetrou-Dixon Hamilton-Jacobi-Einstein Krümmungsinvariante (Allgemeine Relativitätstheorie) Lorentzianischer Verteiler Formalismen ADM BSSN Post-Newtonsche Fortgeschrittene Theorie Kaluza-Klein-Theorie Quantengravitation Supergravitation

Lösungen Schwarzschild (innen) Reissner-Nordström Gödel Kerr Kerr-Newman Kasner Lemaître-Tolman Taub-NUT Milne Robertson-Walker pp-wave van Stockum-Staub Weyl-Lewis-Papapetrou Vakuum-Lösung (Allgemeine Relativitätstheorie) Vakuum-Lösung

Wissenschaftler Einstein Lorentz Hilbert Poincaré Schwarzschild de Sitter Reissner Nordström Weyl Eddington Friedman Milne Zwicky Lemaître Gödel Wheeler Robertson Bardeen Wanderer Kerr Chandrasekhar Ehlers Penrose Hawking Raychaudhuri Taylor Hulse van Stockum Taub Newman Yau Thorne andere

·         v ·         t ·         e

Die Allgemeine Relativitätstheorie wurde 1915 veröffentlicht, zehn Jahre nachdem die Spezielle Relativitätstheorie geschaffen worden war. Die Allgemeine Relativitätstheorie von Einstein verwendet die Idee der Raumzeit. Die Raumzeit ist die Tatsache, dass wir ein vierdimensionales Universum mit drei räumlichen (Raum) und einer zeitlichen (Zeit) Dimension haben. Jedes physikalische Ereignis ereignet sich an irgendeinem Ort innerhalb dieser drei Raumdimensionen und zu irgendeinem Zeitpunkt in der Zeit. Nach der allgemeinen Relativitätstheorie bewirkt jede Masse eine Krümmung der Raumzeit, und jede andere Masse folgt diesen Kurven. Eine größere Masse bewirkt eine stärkere Krümmung. Dies war eine neue Art, die Gravitation (Schwerkraft) zu erklären.

Die Allgemeine Relativitätstheorie erklärt die Gravitationslinsen, die sich leicht biegen, wenn sie sich einem massiven Objekt nähern. Diese Erklärung erwies sich während einer Sonnenfinsternis als richtig, als die Beugung des Sternenlichts von fernen Sternen durch die Sonne aufgrund der Dunkelheit der Finsternis gemessen werden konnte.

Die Allgemeine Relativitätstheorie bildete auch die Grundlage für die Kosmologie (Theorien über die Struktur unseres Universums in großen Entfernungen und über lange Zeiträume). Einstein ging davon aus, dass sich das Universum sowohl in Raum als auch in Zeit ein wenig krümmen kann, so dass das Universum schon immer existiert hat und immer existieren wird, und dass, wenn sich ein Objekt durch das Universum bewegt, ohne gegen etwas zu stoßen, es nach sehr langer Zeit aus der anderen Richtung an seinen Ausgangspunkt zurückkehren würde. Er änderte seine Gleichungen sogar dahingehend, dass sie eine "kosmologische Konstante" enthielten, um ein mathematisches Modell eines unveränderlichen Universums zu ermöglichen. Die allgemeine Relativitätstheorie erlaubt es auch, dass sich das Universum für immer ausbreitet (größer und weniger dicht wird), und die meisten Wissenschaftler sind der Meinung, dass die Astronomie bewiesen hat, dass dies der Fall ist. Als Einstein erkannte, dass gute Modelle des Universums auch ohne die kosmologische Konstante möglich sind, bezeichnete er seine Verwendung der kosmologischen Konstante als seinen "größten Fehler", und diese Konstante wird in der Theorie oft ausgelassen. Viele Wissenschaftler sind heute jedoch der Meinung, dass die kosmologische Konstante notwendig ist, um in all das zu passen, was wir heute über das Universum wissen.

Eine populäre Theorie der Kosmologie wird als Urknall bezeichnet. Nach der Urknalltheorie entstand das Universum vor 15 Milliarden Jahren in einer so genannten "Gravitationssingularität". Diese Singularität war klein, dicht und sehr heiß. Nach dieser Theorie kam alle Materie, die wir heute kennen, aus diesem Punkt heraus.

Einstein selbst hatte nicht die Idee eines "Schwarzen Lochs", aber später benutzten Wissenschaftler diesen Namen für ein Objekt im Universum, das die Raumzeit so stark krümmt, dass nicht einmal Licht ihr entkommen kann. Sie glauben, dass diese ultradichten Objekte entstehen, wenn Riesensterne, die mindestens dreimal so groß wie unsere Sonne sind, sterben. Dieses Ereignis kann auf eine so genannte Supernova folgen. Die Entstehung von Schwarzen Löchern könnte eine Hauptquelle für Gravitationswellen sein, so dass die Suche nach Beweisen für Gravitationswellen zu einer wichtigen wissenschaftlichen Aufgabe geworden ist.

Überzeugungen

Viele Wissenschaftler interessieren sich nur für ihre Arbeit, aber Einstein sprach und schrieb auch oft über Politik und Weltfrieden. Er mochte die Ideen des Sozialismus und die Idee, nur eine Regierung für die ganze Welt zu haben. Er arbeitete auch für den Zionismus, das Bemühen um die Schaffung des neuen Landes Israel.

Einsteins Familie war jüdisch, aber Einstein hat diese Religion nie ernsthaft praktiziert. Er mochte die Ideen des jüdischen Philosophen Baruch Spinoza und dachte auch, dass der Buddhismus eine gute Religion sei. ^[]

Obwohl Einstein viele Ideen hatte, die den Wissenschaftlern halfen, die Welt viel besser zu verstehen, stimmte er einigen wissenschaftlichen Theorien, die anderen Wissenschaftlern gefielen, nicht zu. Die Theorie der Quantenmechanik diskutiert Dinge, die nur mit bestimmten Wahrscheinlichkeiten geschehen können, die nicht mit besserer Genauigkeit vorhergesagt werden können, egal wie viele Informationen wir haben könnten. Dieses theoretische Streben unterscheidet sich von der statistischen Mechanik, in der Einstein wichtige Arbeiten geleistet hat. Einstein mochte den Teil der Quantentheorie nicht, der etwas mehr leugnete als die Wahrscheinlichkeit, dass sich etwas als wahr herausstellt, wenn es tatsächlich gemessen wird; er dachte, dass es möglich sein sollte, alles vorherzusagen, wenn wir die richtige Theorie und genügend Informationen hätten. Er sagte einmal: "Ich glaube nicht, dass Gott mit dem Universum Würfel spielt".

Weil Einstein der Wissenschaft so viel geholfen hat, wird sein Name heute für verschiedene Dinge verwendet. Eine in der Fotochemie verwendete Einheit wurde nach ihm benannt. Sie ist gleich der Avogadro-Zahl, multipliziert mit der Energie eines Photons des Lichts. Auch das chemische Element Einsteinium ist nach dem Wissenschaftler benannt. In der Umgangssprache nennen wir manchmal eine sehr kluge Person "Einstein".

Kritik

Die meisten Wissenschaftler sind der Meinung, dass Einsteins Theorien der Speziellen und Allgemeinen Relativitätstheorie sehr gut funktionieren, und sie verwenden diese Ideen und Formeln in ihrer eigenen Arbeit. Einstein war nicht der Meinung, dass Phänomene in der Quantenmechanik aus reinem Zufall entstehen können. Er glaubte, dass es für alle Naturphänomene Erklärungen gibt, die den reinen Zufall nicht einschließen. Er verbrachte einen Großteil seines späteren Lebens mit dem Versuch, eine "einheitliche Feldtheorie" zu finden, die seine allgemeine Relativitätstheorie, Maxwells Theorie des Elektromagnetismus und vielleicht eine bessere Quantentheorie umfassen würde. Die meisten Wissenschaftler glauben nicht, dass ihm dieser Versuch gelungen ist.