Siegfried
Trapp
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Die Allgemeine Relativitätstheorie (ART) beschreibt die Wechselwirkung zwischen
Materie (einschließlich
Feldern) einerseits sowie
Raum und Zeit andererseits.
Sie deutet Gravitation als
geometrische Eigenschaft der
gekrümmten vier-
dimensionalen Raumzeit. Die
Grundlagen der Theorie
wurden maßgeblich von
Albert Einstein entwickelt, der
den Kern der Theorie am 25.
November 1915 der
Preußischen Akademie der
Wissenschaften vortrug. Zur
Beschreibung der
gekrümmten Raumzeit
bediente er sich der
Differentialgeometrie.
Grundlegend für die allgemeine Relativitätstheorie ist eine Wechselwirkung zwischen allen
Typen physikalischer Systeme, die Energie und Impuls tragen können („Materie“), und der
Raumzeit mit zwei Eigenschaften:
- Energie und Impuls der Materie beeinflussen die Geometrie der Raumzeit, in der sie sich
befinden. Dieser Einfluss lässt sich über einen allgemeinen Krümmungsbegriff formulieren,
und in der ART werden Raum und Zeit durch den Begriff der Raumzeitkrümmung
beschrieben.
- Materie, auf die keine Kraft ausgeübt wird, bewegt sich in Raum und Zeit entlang einer
Geodäte. In ungekrümmten Räumen (frei von Gravitation) sind solche Geodäten einfache
Geraden, wie etwa im 3-dimensionalen Raum der klassischen Mechanik. Während jedoch
der Einfluss von Materie auf Bewegung in der klassischen Mechanik mithilfe einer
gravitativen Kraft beschrieben wird, verweist die ART ausschließlich auf die nunmehr
gekrümmte Geometrie der Raumzeit. Ebenso wie in der speziellen Relativitätstheorie wird
dabei die Bewegung eines Gegenstands entlang eines bestimmten Weges im Raum
abstrakter als Weg in den vier Dimensionen der Raumzeit interpretiert und als Weltlinie
bezeichnet. Erfolgt die Bewegung dabei kräftefrei (abgesehen von der Gravitation), ist die
Weltlinie eine zeitartige Geodäte. Allerdings ist eine zeitartige Geodäte der Raumzeit im
Allgemeinen keine Gerade im dreidimensionalen Raum, sondern eine Verbindung zwischen
zwei Ereignissen mit zeitartigem Abstand, für welche die verstrichene Eigenzeit einen
Extremwert annimmt.
Die erste Aussage beschreibt eine Wirkung der Materie auf die Raumzeit, die zweite
beschreibt die Auswirkung der Raumzeit auf die Bewegung der Materie. Die Anwesenheit
von Materie verändert also die geometrischen Verhältnisse der Raumzeit, aus denen sich
auch die Bewegungsgleichungen der Materie ergeben. Die ART betrachtet dabei die
räumlichen und zeitlichen Koordinaten als gleichberechtigt und behandelt alle zeitlichen
Änderungen als geometrisches Problem.
Textquelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Allgemeine_Relativit%C3%A4tstheorie
Bildquelle:dailymail.co.
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