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* 18.07.1853 Arnheim
† 04.02.1928 Haarlem
Er war ein bedeutender und vielseitiger niederländischer Physiker, der u.a. eine Elektronentheorie der Elektrizitätsleitung formulierte, wichtige Vorleistungen für die Entwicklung der speziellen Relativitätstheorie erbrachte und genauer die Kraft auf bewegte Ladungsträger in magnetischen Feldern (LORENTZ-Kraft) untersuchte.

Unter einer Theorie versteht man in der Physik ein umfassend ausgearbeitetes System von Gesetzen, Modellen und Aussagen über einen mehr oder weniger großen, abgegrenzten Teilbereich dieser Naturwissenschaft. Ausgehend von einer Theorie und dem damit in der Regel verbundenen mathematischen Formalismus können Sachverhalte in Natur, Technik und Alltag erklärt und Voraussagen getroffen werden, deren Wahrheitswert durch Experimente überprüfbar sein muss und durch die die Gültigkeit der Theorie gestützt oder widerlegt wird.

Um den Ort und die Bewegung von Körpern oder ihren energetischen Zustand eindeutig beschreiben zu können, muss ein Bezug zu einem Vergleichskörper hergestellt werden, auf den sich die Angaben beziehen. Zur genauen Kennzeichnung des Ortes, an dem sich ein Körper jeweils befindet, ist darüber hinaus ein Koordinatensystem erforderlich.
Einen Bezugskörper und ein damit verbundenes Koordinatensystem bezeichnet man als Bezugssystem.
Seine Wahl ist willkürlich und zumeist dem jeweiligen Zweck angepasst. Dabei ist zwischen unbeschleunigten und beschleunigten Bezugssystemen zu unterscheiden.

* 14.03.1879 Ulm
† 18.04.1955 Princeton (USA)
Er war einer der bedeutendsten Physiker der Geschichte und der Begründer der Relativitätstheorie, die zu einer völligen Veränderung des physikalischen Weltbildes führte. Darüber hinaus erbrachte er grundlegende Arbeiten auf vielen Gebieten der Physik. Insbesondere deutete er den lichtelektrischen Effekt und war damit einer der Mitbegründer der Quantentheorie. Hervorzuheben ist sein Eintreten für Humanität und eine verantwortungsbewusste Nutzung physikalischer Erkenntnisse.

* 18.07.1853 in Arnheim
† 04.02.1928 in Haarlem

Er war ein bedeutender und vielseitiger niederländischer Physiker, der u.a. eine Elektronentheorie der Elektrizitätsleitung formulierte, wichtige Vorleistungen für die Entwicklung der speziellen Relativitätstheorie erbrachte und genauer die Kraft auf bewegte Ladungsträger in magnetischen Feldern (LORENTZ-Kraft) untersuchte.

Während sich in der klassischen Physik bei gleich gerichteten Bewegungen die Beträge der Geschwindigkeiten addieren, gilt für die relativistische Addition von Geschwindigkeiten ein etwa komplizierterer Zusammenhang:
$u=\frac{u\text{'}+v}{1+\frac{u\text{'}\cdot v}{c^2}}$
Die resultierende Geschwindigkeit ist entsprechend einer Grundaussage der speziellen Relativitätstheorie immer kleiner als die Vakuumlichtgeschwindigkeit.

ALBERT EINSTEIN, der 1905 die spezielle Relativitätstheorie und 1915 die allgemeine Relativitätstheorie veröffentlichte, stellte selbst die wichtigste Inhalte dieser Theorien in vielen Vorträgen und Veröffentlichungen dar. Dabei versuchte er die Grundgedanken der neuen Theorien in möglichst einfacher und gut überschaubarer Weise zu formulieren. Ein Beispiel dafür sind die nachfolgenden Auszüge aus einer Arbeit von ihm, die 1916 unter dem Titel „Über die spezielle und die allgemeine Relativitätstheorie“ veröffentlicht wurde.

* 14.03.1879 in Ulm
† 18.04.1955 in Princeton (USA)

Er war einer der bedeutendsten Physiker der Geschichte und der Begründer der Relativitätstheorie, die zu einer völligen Veränderung des physikalischen Weltbildes führte. Darüber hinaus erbrachte er grundlegende Arbeiten auf vielen Gebieten der Physik. Insbesondere deutete er den lichtelektrischen Effekt und war damit einer der Mitbegründer der Quantentheorie. Hervorzuheben ist sein Eintreten für Humanität und eine verantwortungsbewusste Nutzung physikalischer Erkenntnisse.

In der klassischen Physik gilt für abgeschlossene Systeme neben dem Gesetz von der Erhaltung der Masse der Energieerhaltungssatz und der Impulserhaltungssatz.
Aus relativistischer Sicht ergibt sich: Aufgrund der Äquivalenz von Masse und Energie umfasst der Energieerhaltungssatz auch das Gesetz von der Erhaltung der Masse. Auch Impulserhaltungssatz und Energieerhaltungssatz sind miteinander verknüpft.

Mit der im Jahre 1905 veröffentlichten speziellen Relativitätstheorie, kurz auch als SRT bezeichnet, entwickelte der deutsche Physiker ALBERT EINSTEIN (1879-1955) eine neue Vorstellung von Raum und Zeit, die sich von den bisher allgemein anerkannten Auffassungen der klassischen Physik deutlich unterschied. Dabei ging er von zwei Grundaussagen oder Postulaten aus, die sich inzwischen längst als zutreffend erwiesen haben:

• Alle Inertialsysteme sind gleichberechtigt (Relativitätsprinzip).
• Die Vakuumlichtgeschwindigkeit ist überall gleich groß. Sie ist die größtmögliche Geschwindigkeit für die Signalübertragung (Prinzip von der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit).

Die spezielle Relativitätstheorie bezieht sich auf Inertialsysteme. Der Einfluss der Gravitation wird ausgeblendet. In Verallgemeinerung seiner speziellen Relativitätstheorie auf beliebige Bezugssysteme unter Einschluss von Gravitationswirkungen entwickelte ALBERT EINSTEIN die allgemeine Relativitätstheorie, die er 1916 veröffentlichte. Sie begründet neue Vorstellungen über Raum und Zeit und ist z.B. die Grundlage aller modernen kosmologischen Theorien.

Es gibt in der klassischen Physik und in der Relativitätstheorie eine Reihe von Größen, die ihren Wert bzw. ihre Form nicht ändern, wenn man von einem Inertialsystem in ein anderes übergeht. Solche Größen werden als invariante Größen bezeichnet. Auch für Gesetze gibt es eine Invarianz. Die Bestimmung von invarianten Größen bzw. Gesetzen trägt dazu bei, physikalische Phänomene und Zusammenhänge besser zu verstehen.

In der klassischen Physik hat die Länge eines Körpers und damit der Abstand zweier Punkte einen bestimmten, stets gleichen Wert. In der Relativitätstheorie dagegen zeigt sich, dass die Länge eines Körpers vom Bezugssystem abhängig ist. Längenkontraktion bedeutet:
In seinem Ruhesystem hat ein Körper seine größte Länge, die Eigenlänge. In einem dazu bewegten System ist die Länge um den Faktor $1/k=\sqrt{1-v^2/c^2}$ (Kehrwert des LORENTZ-Faktors) geringer.

MINKOWSKI-Diagramme, auch Raum-Zeit-Diagramme genannt, sind von dem deutschen Mathematiker HERMANN MINKOWSKI (1864-1909) entwickelte Diagramme zur anschaulichen Beschreibung der Bewegung eines Körpers (Massepunktes) in Raum und Zeit. Bei der Bewegung eines Massepunktes entsteht im Diagramm eine Linie (Weltlinie), wobei jeder Punkt der Weltlinie einem bestimmten Ort und einem bestimmten Zeitpunkt entspricht. Ein solcher Punkt wird als Weltpunkt bezeichnet.

Myonen sind Elementarteilchen, die wie die Elektronen zur Gruppe der Leptonen gehören. Sie habe jedoch eine wesentlich größere Masse als die Elektronen und sind instabil mit einer durchschnittlichen Lebensdauer von $\tau =\mathrm{2,2}\text{μs}$ bzw. einer Halbwertszeit von $T=\mathrm{1,52}\text{μs}$.
Experimentell kann man nachweisen, dass sehr schnelle Myonen, die z.B. Bestandteil der durch Höhenstrahlung entstehenden Sekundärstrahlung sind oder in Beschleunigern erzeugt werden können, eine wesentlich größere Lebensdauer bzw. Halbwertszeit haben. Ursache dafür ist die Zeitdilatation.

In der klassischen Physik wird davon ausgegangen, dass es einen absoluten Raum und unabhängig davon eine absolute Zeit gibt. Aus relativistischer Sicht sind weder Raum noch Zeit absolut, sondern untrennbar miteinander verknüpft und abhängig vom jeweiligen Bezugssystem. Diese neuen Auffassungen über Raum und Zeit wurden von ALBERT EINSTEIN am Anfang des 20. Jahrhunderts im Rahmen seiner Relativitätstheorie entwickelt. Sie führten auch zu einem neuen Verständnis der Begriffe Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft.

Die Masse ist ein Maß für die Schwere und die Trägheit eines Körpers. In der klassischen Physik wird sie als konstant angesehen. In der speziellen Relativitätstheorie ist es möglich, sie als abhängig von der Geschwindigkeit zu interpretieren, um experimentelle Tatsachen zu erklären. Für diese relativistische Masse $m_{\text{rel}}$ gilt dann:

$$m_\text{rel}=\frac{m_0}{\sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}}}$$Mittlerweile wird diese Interpretation allerdings vermieden. In der aktuellen Forschung wird die Masse auch in Bezug auf die Relativitätstheorie als konstant angenommen.

ALBERT EINSTEIN, der 1905 die spezielle Relativitätstheorie veröffentlichte, stellte selbst die wichtigste Inhalte dieser Theorie in vielen Vorträgen und Veröffentlichungen dar. Dabei versuchte er die Grundgedanken der neuen Theorie in möglichst einfacher und gut überschaubarer Weise zu formulieren. Ein Beispiel dafür sind die nachfolgenden Auszüge aus einer Arbeit von ihm, die 1916 unter dem Titel „Über die spezielle und die allgemeine Relativitätstheorie“ veröffentlicht wurde.

In der klassischen Physik wird von einer absoluten Zeit ausgegangen, die überall gleichmäßig verläuft. In der speziellen Relativitätstheorie dagegen ist der Zeitbegriff zu relativieren. Die Zeit ist nicht absolut, sondern es gilt vielmehr: Eine bewegte Uhr geht langsamer als eine ruhende Uhr. Ein physikalischer Vorgang dauert in seinem Ruhesystem nicht so lange wie der gleiche Vorgang in einem dazu bewegten System. Diese Erscheinung wird als Zeitdilatation bezeichnet.