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/ DS-CD ROM 2 1993 August / DS CD-ROM 2.Ausgabe (August 1993).iso / utility / ds0376 / einstein.doc < prev    next >
Text File  |  1992-06-23  |  31KB  |  616 lines

  1.                         Referat: Albert Einstein
  2.                         ========================
  3.  
  4.  
  5.         Dieser  Text wurde ursprünglich für ein Referat in dem Schulfach
  6.         PHYSIK (Oberstufe) geschrieben.  Ziel des  Vortrages  sollte  es
  7.         sein, Kenntnisse
  8.  
  9.                 der Spezielle Relativitätstheorie,
  10.                 der Allgemeine Relativitätstheorie
  11.                 und der Einheitliche Feldtheorie (nur am Rande)
  12.  
  13.         in  einer   für   Laien   verständlichen   Darstellungsform   zu
  14.         vermitteln.   Dieser Text stellt die Grundlage des Referats dar.
  15.         Daher sind einzelne Teile (z.  B.  die Bibliographie von  Albert
  16.         Einstein)   nicht   im   Text   enthalten.    Auch  erfolgt  die
  17.         Beschreibung zum Teil in Stichworten,  genauso  wie  sprachliche
  18.         Stolpersteine  u.   U.   noch  vorhanden sein könnten.  Auf eine
  19.         literarische  Quellenangabe  wurde  hier  verzichtet.  Tipp- und
  20.         Rechtschreibfehler wurden nicht bereinigt.
  21.  
  22.         Da die Auswirkungen von Einsteins Theorien  für  uns  alle  sehr
  23.         gravierend    sind,    sollten   grundlegende   Kenntnisse   der
  24.         Relativitätstheorien zur Allgemeinbildung gehören.
  25.  
  26.         Dieser Text ist Public Domain.  Er kann  als  Basis  für  eigene
  27.         Referate dienen.  Ich gebe alle Rechte an ihm auf.
  28.  
  29.  
  30.         München, den 28.04.1992         Jürgen Altfeld
  31.  
  32.  
  33.  
  34.         ================================================================
  35.  
  36.  
  37.         Geplante Dauer: ca. 120 Minuten (an Pausen denken!)
  38.                                          zwischendurch zusammenfassen
  39.                                          und Fragen entgegennehmen
  40.  
  41.         Abkkürzungen:  RT = Relativitätstheorie(en)
  42.  
  43.  
  44.  
  45.         0. Vorwort
  46.  
  47.            Die   Relativitätstheorien   werden   im   allgemeinen    als
  48.            Unverständlich  angesehen,  nicht  weil die Ergebnisse schwer
  49.            zu verstehen wären, sondern weil sie schwer zu glauben sind!
  50.  
  51.  
  52.         1. kurze Biographie
  53.  
  54.            hier nicht enthalten
  55.  
  56.  
  57.         2. Einsteins Modell des wissenschaftlichen Denkens
  58.            (Ähnlich der Rhetorik!)
  59.  
  60.  
  61.                    ┌──> A
  62.                    │    ───┬─────┬──────┐
  63.                  G │       │     │      │
  64.                    │       E1    E2    E3...
  65.                    └─────   ?     ?     ?
  66.            ====================================== S
  67.  
  68.            S: Sinnerlebnisse    und     Wissen,     Erfahrungen     etc.
  69.               (ungeordnet!)
  70.  
  71.            G: kühner   Gedankensprung,   Spekulation,   Idee,    Ahnung,
  72.               Hypothese:   es gibt keinen logischen (folgernden) Weg von
  73.               S aus dorthin, nur eine Art von "Intuition".
  74.  
  75.            A: Systeme von Axiomen:
  76.               Grundlegende  Behauptungen,  die  man  zur  Tatsache,  zum
  77.               Ausgangspunkt  erhebt,  um darauf aufbauend eine Reihe von
  78.               Folgerungen und Theorien zu entwickeln.
  79.  
  80.            En: Aus  A  werden auf logischem Wege Einzelaussagen deduktiv
  81.                (vom Allg.  her) hergeleitet, die auf A aufbauen!
  82.  
  83.            ?: Schließlich  werden  alle Einzel-Aussagen an der Erfahrung
  84.               überprüft (durch Experimente etc.).  Hinweis:  Theoretisch
  85.               ist es unmöglich, eine Theorie als "endgültig bewiesen" zu
  86.               betrachten!
  87.  
  88.            Die zeitgenössischen  Forscher  gingen  davon  aus,  daß  man
  89.            aufbauend  auf  S  logische  Folgerungen  ziehen  kann  (sog.
  90.            induktive Methode), welche zu immer mehr Wissen führt.
  91.  
  92.            Dies erweist sich nicht immer  als  richtig,  weil  es  viele
  93.            Lücken   im   Wissen   gibt   und   dieses  auch  unsortiert,
  94.            widersprüchlich und teils fehlerhaft ist.
  95.  
  96.            Einsteins Modell der Theorienbildung baut  dagegen  auf  eine
  97.            gewisse  Intuition auf und überbrückt damit Lücken im Wissen.
  98.            In  der  Praxis  erwiesen  sich  Einsteins  Theorien  als  so
  99.            fortschrittlich,   daß   sie   viele  Jahrzehnte  lang  nicht
  100.            vollständig  auf  ihre  Richtigkeit  hin   überprüft   werden
  101.            konnten.
  102.  
  103.            Allg: Induktion (Folgerungen aus Einzelfällen) 
  104.                                 contra
  105.                  Deduktion (Folgerungen aus dem Allgemeinen herleiten)
  106.  
  107.  
  108.  
  109.         3. Die Spezielle Relativitätstheorie (1905 veröffentlicht)
  110.  
  111.            Allgemeines: Eigenschaften des Lichtes
  112.  
  113.       !!!  Licht hat im Vakuum eine  Geschwindigkeit  von  rund  300.000
  114.            km/h,  d.   h.  ein Lichtstrahl würde die Erdkugel mehr als 7
  115.            mal in einer Sekunde umrunden!  Die Lichtgeschwindigkeit  ist
  116.            von  der  Dichte  des  Mediums abhängig (in Wasser um 3/4, in
  117.            Glas um 2/3 langsamer).
  118.  
  119.            Licht gehört zur Gruppe der ELEKTROMAGNETISCHEN WELLEN,  wozu
  120.            u.   a.   auch  Radiowellen,  UV-Strahlen, Infra-Rot-Strahlen
  121.            etc.  gehören.
  122.  
  123.  
  124.            Damaliges Problem: Suche nach dem Medium des Lichtes
  125.  
  126.            Schallwellen benötigen zu  ihrer  Fortpflanzung  ein  Medium:
  127.            Moleküle.   Der Schall breitet sich durch Molekülschwingungen
  128.            aus. Im Vakuum gibt es keinen Schall.
  129.  
  130.            Man  folgerte  daraus,  daß  auch   die   Lichtstrahlen   ein
  131.            Ausbreitungsmedium  benötigen.   Man nannte dieses Medium den
  132.            "Äther" (daher: Radioprogramm im Äther...).
  133.  
  134.            Der    Äther    müßte    überall    existieren,    wo    sich
  135.            elektromagnetische Wellen ausbreiten können, auch im  Vakuum,
  136.            da  sich  Licht  auch  im Vakuum ausbreitet.  Äther sollte im
  137.            ganzen Universum  und  in  allen  Materialien  in  mehr  oder
  138.            weniger  hoher  Dichte  vorhanden sein.  Alle Planeten würden
  139.            sich in diesem Äther bewegen, während der Äther  stillstehend
  140.            sein  sollte.  Das Licht müßte sich dann mit immer konstanter
  141.            Geschwindigkeit im Äther bewegen.
  142.  
  143.            Die Idee von Existenz des Äthers war so einleuchtend, daß sie
  144.            schnell von vielen Seiten akzeptiert wurde.
  145.  
  146.            Man  versuchte  also  den Äther zu entdecken und zu beweisen.
  147.            Doch  alle  Bemühungen  hierzu  hatten  keinen  Erfolg.   Die
  148.            Wissenschaft  befand  sich  in  einem frustrierendem Stadium,
  149.            in einer scheinbaren Sackgasse.
  150.  
  151.            An diesem Punkt kommt Albert Einstein ins  Spiel.   Er  hatte
  152.            die  Forschungen  zum  Thema  "Äther"  und "Eigenschaften des
  153.            Lichtes" kritisch  verfolgt  und  zog  daraus  zwei  wichtige
  154.            Schlußfolgerungen    (auch   als   "fundamentale   Postulate"
  155.            bekannt):
  156.  
  157.            1. Der  Äther  kann nicht entdeckt werden.  Jede Bewegung ist
  158.               relativ.
  159.  
  160.            2. Die Lichtgeschwindigkeit ist für  einen  Beobachter  immer
  161.               konstant.
  162.  
  163.            Die  Relativität  der Bewegung leuchtet ein, weil die Messung
  164.            von Geschwindigkeit und  Bewegungsrichtung  von  einem  fixen
  165.            Bezugspunkt   abhängig   ist   (Beispiel:   zwei  Raketen  im
  166.            Weltraum; Von Brücke auf fließendes Wasser starren).
  167.  
  168.            Im gesamten Universum  gibt  es  keinen  absoluten  Fixpunkt,
  169.            der  als  Bezugspunkt verwendet werden könnte.  So dreht sich
  170.            z.  B.  die Erde um ihre eigene Achse, insgesamt aber um  die
  171.            Sonne,  unser  Sonnensystem  bewegt sich innerhalb der Galaxie
  172.            und der Milchstraße etc.  Man kann folglich immer nur  sagen,
  173.            daß  sich  ein  Objekt  mit  einer bestimmten Geschwindigkeit
  174.            und  Bewegungsrichtung   relativ   zu   diesem   oder   jenem
  175.            Bezugspunkt bewegt! ["Rom ist Mittelpunkt des Universums..."]
  176.  
  177.            Was  hat  dies  mit  dem  Äther zu tun?  - Ein stillstehender
  178.            (fixer!) Äther, nach dem  man  suchte,  würde  eine  absolute
  179.            Bewegung    voraussetzen,    wir    haben    jedoch    gerade
  180.            festgestellt,  daß  es  nur  eine  relative  Bewegung   gibt.
  181.            Folglich kann man den Äther nicht entdecken!
  182.  
  183.            Es sollte angemerkt werden, daß Einstein an dieser Stelle die
  184.            Existenz   des  Äthers  weder  bestritt,  noch  voraussetzte!
  185.            Vielmehr ist die Existenz des Äthers für die  Gültigkeit  der
  186.            speziellen Relativitätstheorie unerheblich.
  187.  
  188.            Daß   die  Lichtgeschwindigkeit  immer  dieselbe  relativ  zu
  189.            einem  Beobachter  sein  sollte,  ist  in  der  Tat  kaum  zu
  190.            glauben.   Was bedeutet dies?  Wenn sich ein Planet mit einer
  191.            Geschwindigkeit von  100.000  km/s  auf  die  Erde  zubewegt,
  192.            dann  treffen  dessen  Lichtstrahlen  nicht  etwa mit 400.000
  193.            km/s auf die Erde, sondern trotzdem mit 300.000  km/s.   Dies
  194.            läßt  sich  an  dieser  Stelle noch nicht beweisen, doch dazu
  195.            später mehr.
  196.  
  197.            Man beachte, wie Einstein gemäß dem bereits zuvor erläutertem
  198.            Modell des wissenschaftlichen Denkens vorging und zuerst zwei
  199.            Axiome (grundlegende Behauptungen) aufstellte!
  200.  
  201.            Obwohl   die   konstante  Lichtgeschwindigkeit  dem  gesunden
  202.            Menschenverstand  zu  widersprechen  scheint,  sprachen  alle
  203.            bisherigen  Experimente  dafür.   Einstein glaubte, es handle
  204.            sich dabei um ein grundlegendes Gesetz des Universums.
  205.  
  206.            Die  Relativitätstheorien  sind  nicht   etwa   deshalb   als
  207.            unverständlich  bekannt,  weil  sie  schwer  nachzuvollziehen
  208.            wären, sondern eher deshalb, weil man  ihre  Folgerungen  nur
  209.            schwer  glauben  kann!   Das  liegt  daran,  daß wir alles an
  210.            unseren bisherigen Erfahrungen messen, die jedoch  nur  einen
  211.            kleinen  Teil einer Gesamtheit ausmachen (dem Universum, oder
  212.            noch mehr?).  Daher kommt  man  kaum  auf  die  Idee,  unsere
  213.            Erfahrungen  könnten nur ein Spezialfall von viel allgemeiner
  214.            gefaßten Gesetzlichkeiten sein.
  215.  
  216.            Folgerungen aus diesen Behauptungen
  217.  
  218.            Wenn diese Axiome wirklich gelten, dann kann  man  aus  ihnen
  219.            verschiedene   Formeln   ableiten.    Um   seine  Theorie  zu
  220.            bekräftigen   und   um   experimentelle   Bestätigungen    zu
  221.            ermöglichen,  entwickelte  Einstein  eine  Reihe von Formeln.
  222.            Mit Hilfe dieser Formeln konnte man  jedoch  auch  vollkommen
  223.            neue   Vorhersagen   ableiten,   die  später  übrigens  durch
  224.            Experimente und Beobachtungen bestätigt wurden.
  225.  
  226.       !!!  Im  Gegensatz  zur Allgemeinen Relativitätstheorie gelten die
  227.       !!!  nachfolgenden  Formeln  nur  bei  einer  Beschleunigung   von
  228.        o   null, also einer konstanten Geschwindigkeit.
  229.  
  230.            1. Gleichung
  231.  
  232.               Die Längenverkürzung eines Objektes, das  sich  mit  einer
  233.               relativen   Geschwindigkeit  v  zu  einem  anderen  Objekt
  234.               bewegt.
  235.  
  236.               L' = L * Wurzel aus [ 1 - (v² / c²) ]
  237.  
  238.               Könnte man von einem Objekt aus  die  aktuelle  Länge  des
  239.               anderen  Objektes messen (und umgekehrt!), würde die Länge
  240.               mit zunehmender  Geschwindigkeit  abnehmen.   Zu  beachten
  241.               ist,  daß  die  Lichtgeschwindigkeit  nicht  überschritten
  242.               werden kann, weil dann ein negativer Wert unter der Wurzel
  243.               stehen würde (mathematisch nicht erlaubt).
  244.  
  245.               Eigentlich verkürzt sich nicht nur die Länge  des  Objekts
  246.               mit seiner Geschwindigkeit, sondern auch die Entfernung zu
  247.               anderen Objekten, die eine andere relative Geschwindigkeit
  248.               haben.
  249.  
  250.  
  251.            2. Gleichung
  252.  
  253.               Die  Massenzunahme  mit  der  Geschwindigkeit:  Ein Objekt
  254.               mit der Masse m im  Stillstand  wird  immer  schwerer,  je
  255.               schneller   es   sich  relativ  zu  einem  anderem  Objekt
  256.               bewegt.    Die   Massenzunahme   kann   jedoch   nur   vom
  257.               Beobachter  ermittelt  werden,  die  Messung  der  eigenen
  258.               Masse würde keine Veränderung ergeben!
  259.  
  260.               m' = m / Wurzel aus [ 1 - (v² / c²) ]
  261.  
  262.               Es ist interessant,  daß  korpulente  Menschen  versuchen,
  263.               durch  Sport  wie z.  B.  Laufen abzunehmen.  Je schneller
  264.               sie laufen, um so schwerer werden sie!
  265.  
  266.               Auch   diese   Formel   läßt   den   Schluß  zu,  daß  die
  267.               Lichtgeschwindigkeit die maximal mögliche  Geschwindigkeit
  268.               ist  (weil  die  Wurzel sonst negativ würde).  Man erkennt
  269.               außerdem,  daß  ein   Objekt,   welches   sich   mit   der
  270.               Lichtgeschwindigkeit   bewegt,   eine   unendliche   Masse
  271.               besitzt (Grenzwert von Masse geteilt durch 0).
  272.  
  273.  
  274.            3. Gleichung
  275.  
  276.               Die   Addition   von   zwei   Geschwindigkeiten  (relative
  277.               Geschwindigkeit):   Zwei  Objekte,  die  sich  mit   einer
  278.               relativen  Geschwindigkeit  von v1 und v2 zu einem anderem
  279.               Bezugssystem bewegen, haben im Bezug zum  jeweils  anderem
  280.               Objekt  eine  Geschwindigkeit,  die  sich  nach  folgender
  281.               Formel berechnet:
  282.  
  283.               v =    v1 + v2
  284.                   -------------
  285.                    1 + v1 * v2
  286.                        -------
  287.                          c²
  288.  
  289.               Folglich ist die bisher verwendete Formel  v  =  v1  +  v2
  290.               nur     eine     Näherungsformel,     die     bei    hohen
  291.               Geschwindigkeiten  jedoch  ungenau  ist  (man  könnte  die
  292.               Lichtgeschwindigkeit    überschreiten!).     Für   geringe
  293.               Geschwindigkeiten (wie  sie  auf  der  Erde  üblich  sind)
  294.               liefert sie jedoch ausreichend genaue Ergebnisse.
  295.  
  296.  
  297.            4. Gleichung
  298.  
  299.               Die Gleichwertigkeit von Masse und Energie:  Die  Energie,
  300.               die  in  einem  Objekt  steckt, hängt von seiner Masse ab.
  301.               Wir  wissen,  daß  die  Masse  mit   der   Geschwindigkeit
  302.               zunimmt.   Folglich  muß  auch  die Energie zunehmen, weil
  303.               zwei   verschieden    schwere    Objekt    bei    gleicher
  304.               Geschwindigkeit   auch   eine   verschieden  hohe  Energie
  305.               besitzen (potentielle oder kinetische Energie).
  306.  
  307.               E = m * c²
  308.  
  309.               Diese Formel besagt, wieviel Energie man maximal von einer
  310.               Masse erhält,  wenn  man  die  gesamte  Masse  in  Energie
  311.               umwandeln  würde.  Würde dies gelingen, könnte man wenigen
  312.               Tonnen  Masse  die  ganze  Erde  jahrelang   mit   Energie
  313.               versorgen!  Die Atombombe ist ein trauriger Beweis dafür.
  314.  
  315.               Unsere üblichen  Energieerzeugungsformen  geschehen  durch
  316.               chemische  Prozesse,  bei  der  nicht  etwa  die  Masse in
  317.               Energie umgewandelt wird,  sondern  nur  eine  Veränderung
  318.               molekularen  Struktur  unter  Abgabe  von Energie erreicht
  319.               wird (z.  B.  Verbrennung).  Die Umwandlung von  Masse  in
  320.               Energie geschieht jedoch durch sog. nukleare Prozesse.
  321.  
  322.               Aus dieser Formel kann man auch schließen, daß Objekt  mit
  323.               irgendeiner     Masse     nicht     einmal    GENAU    die
  324.               Lichtgeschwindigkeit erreichen  können,  weil  ihre  Masse
  325.               dann  unendlich  groß  sein würde.  Folglich müßte man für
  326.               diese Beschleunigung auch unendlich viel Energie zuführen,
  327.               also alle Energie des Universums plus noch mehr Energie!
  328.  
  329.  
  330.            5. Gleichung
  331.  
  332.               Verlangsamung  der  Zeit:   Je  schneller  sich ein Objekt
  333.               bewegt,   um so   langsamer   scheint   dort   für    einen
  334.               außenstehenden Beobachter die Zeit zu vergehen.
  335.  
  336.               t' = t * Wurzel aus [ 1 - (v² / c²) ]
  337.  
  338.               Die   Zeit   im  bewegtem  Objekt  selbst  vergeht  gleich
  339.               schnell  (weil  die  relative  Geschwindigkeit   zu   sich
  340.               selbst immer 0 ist!).
  341.  
  342.               Früher ging man davon aus,  daß  die  Zeit  für  alle  und
  343.               überall  im  Universum  gleich  schnell abläuft, Zeit also
  344.               eine unveränderliche  Grundeinheit  darstellt.   Dies  ist
  345.               nicht der Fall.
  346.  
  347.               Beispiel:  Zwillingsparadoxon:  Einer  fliegt  mit  Rakete
  348.               und  kommt  jünger  zurück.  Warum nicht Zwilling auf Erde
  349.               jünger? Oder beide? -> wegen Beschleunigung (allg. RT!)
  350.  
  351.               -> Raumfahrer altern immer weniger als Erdlinge
  352.  
  353.  
  354.  
  355.            Experimentelle Beweise für die Spezielle Relativitätstheorie
  356.  
  357.            Untersuchungen mit radioaktiven Substanzen haben bereits 1902
  358.            gezeigt, daß die Masse der Teilchen,  die  als  Beta-Strahlen
  359.            ausgesendet   werden,   mit   der  Geschwindigkeit  zunehmen.
  360.            Bereits damals schien es unlogisch, daß eine Substanz aus  so
  361.            vielen  verschiedenen  Teilchen bestehen könnte, die zusammen
  362.            die Beta-Strahlung bewirken.
  363.  
  364.            Gleiche   Ergebnisse  wurden  bei  den  Atom-Beschleunigungs-
  365.            Anlagen  festgestellt.   Diese  Maschinen  benützt  man   zur
  366.            Atomzertrümmerung,  um  die  Struktur  der  Atom-Teilchen  zu
  367.            untersuchen.   Durch  die  angenäherte   Lichtgeschwindigkeit
  368.            nehmen  die  Atome  stark  an  Masse  zu,  was  sich auf ihre
  369.            Trägheit und ihre Aufschlageigenschaften auswirkt.
  370.  
  371.            Die Zeitverzögerung wurde mit einer genau  laufenden  Atomuhr
  372.            bestätigt.  Die Uhr befand sich in einem Düsenjet, das um die
  373.            Erde flog.
  374.  
  375.            Ebenfalls  wurde  die  Zeitverzögerung   mit   beschleunigten
  376.            Wasserstoffatomen nachgewiesen (veränderte Vibrationsfrequenz
  377.            des Elektrons).
  378.  
  379.            Bis  wir  Menschen den Zeitverzögerungseffekt jedoch am eigen
  380.            Leib  (als  Raumfahrer)  erleben  können,  werden  wohl  noch
  381.            einige Jahre ins Land gehen.
  382.  
  383.            Bindungsenergie  (binding  energy):    Aufgrund   der   hohen
  384.            Energiemenge  in  geringsten Massen hatte man wenig Hoffnung,
  385.            Einsteins Formel jemals  an  normalen  Mengen  von  Masse  zu
  386.            verifizieren.   Die Wissenschaftler konzentrierten sich daher
  387.            auf kleinste Maßstäbe:  auf Atome.  Ein Element  wie  z.   B.
  388.            Uran  besteht  aus 146 Neutronen und 92 (positiven) Protonen.
  389.            Es bekannt, daß sich  gleiche  Ladungen  abstoßen.   Trotzdem
  390.            halten  die  92  Protonen  des  Urankerns  auf  engstem  Raum
  391.            zusammen.  Aus diesem Grund müssen die  Protonen  durch  eine
  392.            sehr  viel  stärkere  Energie  zusammengehalten  werden,  die
  393.            sog.   "Bindungsenergie".  Würde man den Kern in viele kleine
  394.            Teile zertrümmern, würde diese  Bindungsenergie  freiwerden.
  395.            Wo  kommt  diese  Energie  nun her?  Die Antwort gibt uns die
  396.            Formel E = mc².  Die freigewordene Bindungsenergie  entstand
  397.            aus  einem  Teil  der  Atomkernmasse.   Folglich  wiegen  die
  398.            einzelnen  Atomteile  nach  der  Zertrümmerung  weniger   als
  399.            vorher.   Die  fehlende  Masse muß der freigewordenen Energie
  400.            entsprechen.  Dieser Nachweis wurde bereits 1932  in  England
  401.            erbracht.
  402.  
  403.            Ein  weiteres  Beispiel für die "Nutzung" der Bindungsenergie
  404.            ist die Atombombe  (->Kernspaltung).   Hier  werden  entweder
  405.            Uran  oder  Plutonium  gespalten.  Es ist anzumerken, daß nur
  406.            Elemente, die schwerer als Silber sind (Atomgewicht 108), bei
  407.            ihrer Spaltung auch wirklich mehr Energie freigeben, als  für
  408.            ihre Spaltung vorher aufgewendet werden mußte!
  409.  
  410.            Wie kann man nun Elemente, die leichter sind als Silber, dazu
  411.            bewegen, Energie freizusetzen?  Indem man den ganzen  Vorgang
  412.            umkehrt:  anstatt Atomkerne zu spalten fügt man mehrere Teile
  413.            zu  einem  Atomkern zusammen.  Auch hierbei wird ein Teil der
  414.            Masse der Einzelteile in  Energie  umgewandelt,  wodurch  das
  415.            Verschmelzungsergebnis  ein  leichterer Atomkern ist.  Diesen
  416.            Prozeß der Energiefreisetzung durch Verschmelzen von mehreren
  417.            leichten Atomkernen zu  einem  schweren  Atomkern  nennt  man
  418.            "Kernfussion" (Verschmelzung).  Die Wasserstoffbombe arbeitet
  419.            nach diesem Prinzip!
  420.  
  421.            Früher dachte man, unsere Sonne verbrennt irgendein Material,
  422.            um  diese  Menge  an  Energie  abzugeben.   Sie   wäre   dann
  423.            allerdings  nach  etwa  300 Jahren "ausgebrannt".  Heute weiß
  424.            man, daß in der  Sonne  eine  Kernfussion  stattfindet.   Sie
  425.            wandelt   über   eine  Kette  von  Kernreaktionen  jeweils  4
  426.            Wasserstoffkerne (4 Protonen) in Helium um (2 Protonen).  Der
  427.            resultierende Massenverlust ist die freiwerdende Energie  der
  428.            Sonne,  die  noch für lange Zeit reichen wird (ca.  15 bis 30
  429.            Milliarden Jahre).  Durch den Massenverlust schrumpfen Sonnen
  430.            immer mehr Zusammen, bis sie verbraucht sind (=> Theorie über
  431.            die  Bildung  von  schwarzen  Löchern...).   Der  Unterschied
  432.            zwischen  der  Fussion  einer  Atombombe  und der Sonne liegt
  433.            jedoch in Geschwindigkeit, in der die Umwandlung erfolgt!
  434.  
  435.            Ferner     arbeiten     auch     Atomreaktoren    nach    dem
  436.            Kernspaltungsprinzip.  Auch hier erfolgt eine  sehr  langsame
  437.            und  "kontrollierte"  Kernspaltung.  Die freiwerdende Energie
  438.            wird in Form von Hitze zur Stromerzeugung verwendet.
  439.  
  440.  
  441.            Raum und Zeit in der vorrelativistische Physik
  442.  
  443.            Vor der Anerkennung der Relativitätstheorie  betrachtete  man
  444.            den  Raum  mit  seinen  drei  Bestandteilen (x, y, z) und die
  445.            eindimensionale   Zeit   (t)   getrennt   voneinander.    Man
  446.            beachtete  nicht,  daß  Raum  und  Zeit  eigentlich  erst ein
  447.            konkretes Ereignis beschreiben, weil  zur  Signalübermittlung
  448.            eine   bestimmte   Zeit  vergeht,  bevor  ein  räumlich  weit
  449.            entferntes Ereignis auch  wirklich  wahrgenommen  wird  (vgl.
  450.            Betrachtungen  über  Gleichzeitigkeit  eines  Ereignisses  in
  451.            verschiedenen Entfernungen).
  452.  
  453.            Mit   der   Anerkennung  der  Relativitätstheorie  mußte  man
  454.            zugleich die Trennung von Raum  und  Zeit  aufgeben  und  die
  455.            Raum-Zeit (sog.  vierdimensionales Kontinuum) anerkennen.
  456.  
  457.            Nicht der Raumpunkt alleine, in dem  etwas  geschieht,  nicht
  458.            der  Zeitpunkt  alleine,  in  dem etwas geschieht, beschreibt
  459.            dieses Ereignis genau.  Erst die  Kombination  dieser  beiden
  460.            Elemente  beschreibt  das Ereignis (vierdimensional) wirklich
  461.            absolut (und nicht relativ wie bei der  Aufspaltung  in  Raum
  462.            und Zeit).
  463.  
  464.            Man   sollte   jedoch  nicht  übersehen,  daß  die  zeitliche
  465.            Koordinate  der   Zeit   keinesfalls   mit   den   räumlichen
  466.            Koordinaten  gleichwertig  ist.   Dies  ist  bereits  an  der
  467.            Erfahrung erkennbar, daß  die  Zeit  nicht  rückwärts  laufen
  468.            kann  (auf  einen  mathematisch-physikalischen  Beweis muß an
  469.            dieser Stelle verzichtet werden).
  470.  
  471.            So  wurde  aus  dem  dreidimensionalen  Raum (von Newton) der
  472.            vierdimensionaler Raum Einsteins.
  473.  
  474.  
  475.  
  476.         4. Die Allgemeine Relativitätstheorie (1916 veröffentlicht)
  477.  
  478.            Schon   bald  nach  der  Veröffentlichung  seiner  speziellen
  479.            Theorie 1905 begann Einstein mit dem Versuch,  diese  Theorie
  480.            zu   verallgemeinern.    Die  spez.   Theorie  gilt  nur  bei
  481.            gleichbleibender  relativer   Geschwindigkeit,   also   einer
  482.            Beschleunigung  von  null.   Die  Allg.   RT  sollte nun auch
  483.            Objekte   beschreiben,   bei   denen   sich   die    relative
  484.            Geschwindigkeit  verändert,  also  eine  Beschleunigung  bzw.
  485.            Verzögerung vorkommt.
  486.  
  487.            Beispiel:   Aufzug  steigt   oder   fällt   BESCHLEUNIGT   ->
  488.            Gewichtsveränderung     der     Personen    bis    hin    zur
  489.            Schwerelosigkeit.  Nun:  Raumschiff mit schwerelosen Personen
  490.            darin:    Beschleunigung    /    Verzögerung    oder    knapp
  491.            vorbeifliegender     Planet     (Massenanziehung)     bewirkt
  492.            Gewichtsveränderung.  Hätte Raumschiff  kein  Fenster,  wüßte
  493.            man nicht den Grund hierfür!
  494.  
  495.            ->  Äquivalenzprinzip:   Die Auswirkungen der Gravitation und
  496.            einer Beschleunigungsbewegung sind  gleichwertig  und  können
  497.            nicht voneinander unterschieden werden.
  498.  
  499.            Dies  ist  die  grundlegende Annahme der allgemeinen RT.  Mit
  500.            Hilfe eines verhältnismäßig  neuen  Zweiges  der  Mathematik,
  501.            der  Tensoren-Kalkulation  entwickelte Einstein drei wichtige
  502.            Schlußfolgerungen aus dieser Annahme.
  503.  
  504.            1.   Das  bereits  von   Newton   durch   reine   Beobachtung
  505.            ermittelte    Gesetz   der   Massenanziehung   wurde   weiter
  506.            verfeinert.
  507.  
  508.                 F = G * M1 * M2            G = Gravitationskonstante
  509.                         -------
  510.                            2.00000016
  511.                           d
  512.  
  513.            Diese kleine Änderung des Exponenten hat große  Folgen.   Die
  514.            stets  gleichbleibende  Elipsenbahn  von  Planeten  ist  nach
  515.            Einstein  eigentlich  eine  langsam  rotierende  Elipsenbahn!
  516.            Die  Rotation  ist  jedoch  so gering, daß selbst die Erde 34
  517.            Millionen Jahre benötigt, um sich einmal  einmal  vollständig
  518.            zu drehen.
  519.  
  520.            Die   rotierende   Elipsenbahn   wurde   am  Planeten  Merkur
  521.            nachgewiesen,   da   sich   dieser   sehr   schnell    bewegt
  522.            (Umlaufgeschwindigkeit)   und   somit   eine  verhältnismäßig
  523.            schnelle Rotationsbahn zeigt.
  524.  
  525.  
  526.            2.   Lichtstrahlen  werden  von  Massen  angezogen  und  ihre
  527.            Laufbahn dadurch gekrümmt!
  528.  
  529.            Dies   wurde   mit   einer   Beobachtung   eines   verfrühten
  530.            Sternaufgangs bei einer Sonnenfinsternis bestätigt.
  531.  
  532.            Interessant  ist  die  Überlegung,  wie  groß  und schwer ein
  533.            Stern sein müßte, um alle Lichtstrahlen  in  seiner  Umgebung
  534.            zu verschlucken (schwarze Löcher!).
  535.  
  536.            Die  Berechnung  der  Lichtablenkung  durch  Massen   erfolgt
  537.            ebenfalls   durch   die  obige  Formel  der  Massenanziehung.
  538.            Voraussetzung ist,  daß  Licht-Photonen  ein  Gewicht  haben,
  539.            solange sie in Bewegung sind.  Dies ist der Fall.  Würden die
  540.            Licht-Photonen  jedoch  stillstehen,  hätten  sie keine Masse
  541.            mehr (Restmasse 0, siehe Formel der spez.  RT!).
  542.  
  543.            3.  Gravitationsmassen verlangsamen den Zeitablauf.  Je  mehr
  544.            Masse, um so langsamer vergeht die Zeit!
  545.  
  546.            Die  Zeitverlangsamung  wurde  wie  bei der spez.  RT mit der
  547.            verlangsamten  Vibration   von   Atomen   und   der   dadurch
  548.            folgenden Rotverschiebung des Lichtes nachgewiesen.
  549.  
  550.  
  551.         5. Die einheitliche Feldtheorie
  552.  
  553.            Bis  zu  seinem  Tod  im Jahre 1955 war Einstein dann mit der
  554.            Entwicklung der einheitlichen FT beschäftigt.  Er  hat  diese
  555.            Theorie jedoch nie vollenden können.
  556.  
  557.            Hierzu einige kurze Überlegungen (Auszug):
  558.  
  559.            Massenanziehung: F = G * (m1 * m2) / d²
  560.  
  561.            Anziehung zweier ungleicher Ladungen: (Coulomb-Gesetz)
  562.                         F = C * (q1 * q2) / d²
  563.  
  564.            Anziehung zweier ungleicher Magnetpole:
  565.                         F = K * (M1 * M2) / d²
  566.  
  567.            Diese  drei  Formeln  drücken  in mathematisch gleicher Weise
  568.            drei vollkommen unabhängige physikalische Phänomene.
  569.  
  570.            Lediglich  bei   der   Massenanziehung   ist   bisher   keine
  571.            Abstoßung bekannt!!! (Antischwerkraft!?).
  572.  
  573.            Historisch   wurden   diese   Formeln  vollkommen  unabhängig
  574.            voneinander  durch  empirische   Befunde   entwickelt.    Die
  575.            ähnliche  Form  der  Formeln  läßt  jedoch den Schluß zu, daß
  576.            alle    drei    Phänomene    einer    gleichen    natürlichen
  577.            Gesetzmäßigkeit  zugrunde  liegen.   Die  drei  Formeln  sind
  578.            folglich   nur    Teilzweige    einer    allgemeineren    und
  579.            grundlegenderen naturgesetzlichen Formel.
  580.  
  581.            Diese  grundlegende  Formel zu finden ist ein Teilbereich der
  582.            einheitlichen FT.
  583.  
  584.            Der zweite Zweck ist jedoch weitaus  größer  als  der  erste.
  585.            Es   ist  der  Versuch,  ALLE  PHYSIKALISCHEN  PHÄNOMENE  aus
  586.            einigen wenigen EINFACHEN UND  GRUNDLEGENDEN  PRINZIPIEN  der
  587.            Natur abzuleiten.
  588.  
  589.            1953, zwei Jahre von seinem Tod, veröffentlichte Einstein die
  590.            bisherigen  Ergebnisse  seiner  Forschung  (ein   14-seitiges
  591.            Dokument  mit 28 Formelbestandteilen).  Die Formel war jedoch
  592.            nur sehr beschränkt verwendbar.
  593.  
  594.            Die  einheitliche  FT  wäre also eine universelle Weltformel,
  595.            die praktisch  die  letzten  physikalischen  Geheimnisse  der
  596.            Universums   entschlüsseln   würde   (siehe  Dürrenmatt  "Die
  597.            Physiker" Seite 69).
  598.  
  599.  
  600.  
  601.         7.  Diskussion:   Wissenschaft  vs.   Moral;  Notwendigkeit  der
  602.             Wissenschaft
  603.  
  604.  
  605.             -> "Goldener Mittelweg"
  606.  
  607.           - Täuschung über die Wirklichkeit von Erfahrungen
  608.           - alles  ist relativ (hängt vom Standpunkt = Axiome und deren
  609.             Gültigkeit ab)
  610.  
  611.             ->  (experimentelle)  Verifikationen  erhöhen  das Vertrauen
  612.                 in  eine  Theorie,  können  jedoch   nie   deren   allg.
  613.                 Gültigkeit    umfassend    bestätigen.    Eine   einzige
  614.                 Falsifikation  erzwingt   jedoch   eine   Einschränkung,
  615.                 Änderung oder sogar die Aufgabe einer Theorie.
  616.