Wie kann ich am einfachsten die Relativitätstheorie verstehen?
Also das kommt immer auf das angestrebte Niveau des Verständnisses an: Will man grob einen Überblick über die Aussagen der Relativitätstheorie haben… oder so tief in die Mathematik einsteigen, um selbst Anwendungen durchrechnen zu können? Es ist offensichtlich, dass das einen Unterschied machen __muss__.
Für das letztgenannte Ziel führt, fürchte ich, kein Weg am Physikstudium vorbei. Strenggenommen gehört die Allgemeine Relativitätstheorie noch nicht einmal zu dem, was beim Master zum Stoff gehört. Die entsprechenden Vorlesungen hört man erst während der Promotion. Das liegt daran, dass die Mathematik der ART wirklich "ins Eingemachte" geht.
Geht es aber nur um einen mehr oder weniger funierten Überblick, dann kann man sich auf vielen Webseiten zur Relativitätstheorie gut einlesen.
Ich würde - mit aufsteigender Schwierigkeit - folgende Webseiten empfehlen:
Wunderbare Einsteiger-Webseiten sind:
1. Einstein Online:
Besonders schön ist die Gliederung in Einsteigerthemen und Vertiefungsthemen. Dürfte eine der besten Anlaufstellen im Web sein, wenn man sich auf Deutsch umfassend und fundiert - aber laienverständlich mit den Aussagen der Relativitätstheorie auseinander setzen will.
Einstein-Online
Nachdem die Nobelpreisträger Reinhard Genzel (Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik in Garching, Deutschland) und Andrea Ghez (University of California in Los Angeles, USA) bereits durch Sternbewegungen nachgewiesen hatten, dass ein Schwarzes ... Advanced LIGO und Advanced Virgo haben das Zeitalter der Gravitationswellenastronomie eingeläutet und bislang 90 Signale eingefangen (Stand: Juni 2022). In den nächsten Jahren werden diese kilometergroßen und hochpräzisen Messinstrumente gemeinsam mit ... Im Zentrum unserer Milchstraße befindet sich ein extrem massereiches Schwarzes Loch. Seine intensive Radiostrahlung führte zur Bezeichnung Sagittarius A*: Die stärkste (A) Radioquelle im Sternbild Schütze (Sagittarius). Dass es sich bei dieser ... Kosmische Leuchttürme Geht massereichen Sternen, die mindestens achtmal so schwer sind wie unsere Sonne, der Kernbrennstoff aus, endet ihr Leben in einer Supernova. Diese gewaltigen Explosionen bringen neue kosmische Objekte hervor: Neutronensterne. ...
https://www.einstein-online.info/
2. Relativitätsprinzip.info
Ausdrücklich in Ergänzung zur oben genannten Seite findet man auf relativitätsprinzip.info von einem Physiker geschriebene Informationen zur Relativitätstheorie, wobei der Schwerpunkt auf der Speziellen liegt. Die Texte sind wunderbar knapp. Und es werden viele Experimente beschrieben, die die Aussagen bestätigt haben.
Einführung in die Relativität
RELATIVITÄTSPRINZIP.INFO Relativitätsprinzip Eines der wichtigsten Prinzipien der modernen Physik ist das Relativitätsprinzip. Nach diesem Prinzip hängen physikalische Vorgänge ausschließlich von der relativen Beziehung der beteiligten Objekte untereinander, nicht aber von der Position oder Geschwindigkeit des Gesamtsystems im Raum ab. Aus dem Relativitätsprinzip folgt direkt, dass man innerhalb eines abgeschlossenen Systems nicht unterscheiden kann, ob sich das System relativ zu anderen gleichrangigen Systemen in Ruhe oder in gleichförmiger Bewegung befindet. In dieser einfachsten Form gilt das Relativitätsprinzip nicht für beschleunigte Bewegungen und Rotation des Gesamtsystems. Solche Bewegungen führen zu so genannten Scheinkräften, die in einer Erweiterung des Relativitätsprinzips mit Gravitationskräften gleichgesetzt werden können. Das führt dann auf Albert Einsteins allgemeine Relativitätstheorie . Das Relativitätprinzip erlaubt es denselben Vorgang aus verschiedenen Perspektiven zu berechnen, ohne dass sich dadurch die Form der Naturgesetze ändert. Die verschiedenen Perspektiven werden in der Physik durch Koordinatensysteme dargestellt. Geschicktes Ausnutzen des Relativitätsprinzips erlaubt es, sich für jedes zu berechnende physikalische Problem genau das Koordinatensystem auszusuchen, in dem das Problem am einfachsten dargestellt werden kann. Das Projekt Relativitätsprinzip.info gliedert sich in mehrere Teile. Der Hauptteil ist ein durchgehender Text, in dem ich das Konzept der Relativität weitgehend ohne Formeln erkläre. Ich beginne damit das Relativitätsprinzip ausgehend von der historischen Frage nach dem Mittelpunkt der Welt einzuführen und erläutere dann, wie sich das klassische Relativitätsprinzip und die moderne spezielle Relativitätstheorie in ihren Transformationen unterscheiden. Dabei stelle ich die Gemeinsamkeiten des klassischen und des modernen Weltbildes in den Vordergrund, um den Einstieg in die Grundgedanken der Relativitätstheorie zu erleichtern. Über die Schilderung beschleunigter Koordinatensysteme werde ich zum Ende des Textes auch die allgemeine Relativitätstheorie allgemein verständlich darstellen. Die einzelnen Seiten des Haupttextes bauen zwar aufeinander auf, sie sollen aber dennoch einzeln verstehbar sein. Deshalb konnte ich vereinzelte Wiederholungen nicht vermeiden. Hier geht es zum Anfang des laufenden Textes: kein Weltzentrum Weitere Inhalte Neben dem laufenden Text zum Relativitätsprinzip gibt es hier weitere Informationen rund um die Relativitätstheorie. So habe ich einige Gedankenexperimente zur Relativitätstheorie , unter anderem das bekannte Zwillingsparadoxon durchgerechnet und erklärt. Außerdem gibt es ein Kapitel in dem reale Experimente zur Relativitätstheorie beschrieben werden. Weitere Seiten dieses Projektes befassen sich mit den verschiedenen Definitionen der Masse , mit dem Massendefekt und mit der Transformation von Geschwindigkeiten . Eine Übersicht aller Seiten gibt es auf der Sitemap . Konta
http://www.relativitätsprinzip.info/
Wenn der Einstieg doch noch fundierter sein soll:
Dann muss man wirklich mehr Zeit investieren. Und zwar vor allem in die Grundlagen. Man kann in Physik nicht eben erst mit der Relativitätstheorie einsteigen. Wer mehr wissen will, als auf den oben genannten Seiten zu lesen, der kommt um ein bissi Mathematik nicht mehr herum. Das mMn beste Buch, das versucht die Gratwanderung zwischen echter Physik und populärwissenschaftlicher Darstellung hinzukriegen, ist dieses hier von Josef Gaßner und Jörn Müller:
Können wir die Welt verstehen?: Meilensteine der Physik von Aristoteles zur Stringtheorie
Können wir die Welt verstehen?: Meilensteine der Physik von Aristoteles zur Stringtheorie
https://www.amazon.de/K%C3%B6nnen-wir-Welt-verstehen-Stringtheorie/dp/3103974817/ref=sr_1_1?__mk_de_DE=%C3%85M%C3%85%C5%BD%C3%95%C3%91&dchild=1&keywords=ga%C3%9Fner+welt+verstehen&qid=1622890013&sr=8-1
Obacht: Das ist nicht leicht zu lesen, weil Mathe drin ist. Aber nicht mehr als unbedingt nöig. Die Relativitätstheorie kommt dann natürlich erst im hinteren Teil des Buches. Aber wenn man brav vorne angefangen hat, dann versteht man das auch.
Ergänzend gibt es von Josef Gaßner gezielt zum Buch eine Videoreihe mit Erklärungen auf seinem YouTube-Kanal. Man kann also lesen/gucken und noch mal nachlesen. Die Reihe ist inzwischen länglich und auf dem Kanal "Urknall, Weltall und das Leben" unter dem Namen "Von Aristoteles zur Stringtheorie" zu finden. Je nachdem, wie wenig Vorwissen man mitbringt, sollte man nicht mittendrin einsteigen wollen… Hier die erste von über 60 Folgen (auf dem Kanal gibt es eine vollständige Playliste):
Dort kriegt man es also wirklich fundiert erklärt, ohne dass gleich ein Physikstudium nötig wäre.
Und wenn man einfach nur ein wenig Spaß haben will:
Nicht wirklich zum vertieften Verständnis geeignet, aber weil sie gar so nett sind, will ich sie trotzdem erwähnen: Die Abenteuer von Anselm Wüsstegern
Eine etwas ältere Comicreihe, die sich erstaunlich akkurat mit allen möglichen wissenschaftlichen Themen beschäftigt. Eine nette Lektüre für den, der einfach nur schmökern will. In den großen Themenkreis der Relativitätstheorie passen diese 3 Bände:
Alles ist relativ:
http://www.savoir-sans-frontieres.com/JPP/telechargeables/Deutch/ALLES_IST_RELATIV.pdf
Das Geometrikon:
http://www.savoir-sans-frontieres.com/JPP/telechargeables/Deutch/DAS_GEOMETRIKON.pdf
Das Schwarze Loch:
http://www.savoir-sans-frontieres.com/JPP/telechargeables/Deutch/DAS_SCHWARZE_LOCH.pdf
😀