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Einstein, Albert (1879-1955)
ALBERT EINSTEIN UND DIE
RELATIVITÄTSTHEORIEN
Albert Einstein wurde am 14. 3. 1879, in Ulm geboren und starb am 18.4.1955
in Princeton, NJ. Er verbringt seine Jugend in München, wo seine Familie
einen Elektrofachbetrieb besitzt. In seinen jungen Jahren gibt es keine
äußerlichen Zeichen für die Genialität, die Einstein schon
damals besitzt. Er beginnt erst im Alter von drei Jahren zu sprechen und kann
sich mit neun Jahren noch nicht fließend unterhalten. Aber trotz alle dem
entwickelt er eine brillante Neugier für die Natur und komplexe
mathematische Konzepte. Im Alter von zwölf Jahren z.B. bringt er sich die
euklidische Geometrie bei. Einstein haßt die stumpfen und phantasielosen
Methoden der Münchener Schulen, die wir ja nur allzugut aus Filmen und
Geschichten kennen. Als ein erneuter Fehlschlag des Geschäfts, die Familie
nach Mailand führt, nutzt der damals 15 Jährige Albert die Gelegenheit
von der Schule zu gehen und ein Jahr mit seinen Eltern zu verbringen. Als sich
dann aber die Frage stellt, was Albert einmal werden soll, entscheidet er sich,
das Gymnasium in Aarau (Schweiz) zu besuchen und absolviert die Polytechnik in
Zürich. Auch hier gefallen ihm die Methoden der Lehrer ganz und gar nicht.
Er schwänzt häufig Kurse und nutzt die Zeit, um privat Physik zu
studieren oder spielt auf seiner geliebten Violine, auf der er im Alter von 6
Jahren beginnt zu spielen. Er besteht alle Examen und graduiert von der
Polytechnik in 1900 durch das Benutzen der Hefte eines Klassenkameraden. Seine
Professoren meinen damals, daß er auf keinen fall für eine Position
an der Universität in Frage kommen würde. Für zwei Jahre arbeitet
Einstein als Tutor und Vertretungslehrer in der Schweiz. Im Jahre 1902 sichert
er sich dann eine Stellung am Schweizer Patentamt in Bern. Doch was macht ihn so
besonders und woher kommt seine Genialität. Er selbst schreibt in seiner
Auto-Biographie, daß es wahrscheinlich seine Mutter war, die ihn so
inspirierte und ihr Einfluß der Einstein so anders als alle anderen
Wissentschaftler werden ließ. Seine Mutter Pauline wird 1858 in Cannstadt
geboren und stirbt 1920 in Berlin. Sie und ihr Ehemann Hermann (geboren 1847 in
Buchau, gestorben 1902 in Mailand ) ziehen ein Kind groß, das so wichtig
für die Welt sein sollte, wie wir nachher sehen werden. Die beste Beziehung
hat Albert zu seiner Schwester Maja (*1881,gestorben1949), dessen Tod ihn
weitaus mehr schockiert als der seiner beiden Ehefrauen. Am 6. Januar 1903
heiratet Einstein seine längjahrige Klassenkameradin aus der Polytechnik,
Mileva Maric. Sie haben zusammen zwei Söhne Hans-Albert und Eduard von
denen letzteren eine schwere psychische Krankheit ereilte. Diese Ehe hält
auch nicht sehr lange und so kommt es, daß Einstein einige Jahre
später seine Cousine Elsa Koch heiratet. Im Jahre 1905 erhält er den
Doktortitel der Uni Zürich für seine Theorie der molekularen
Dimensionen. Er veröffentlicht außerdem seine drei bekanntesten
Theorien , die die Physik des 20. Jahrhunderts zu dem gemacht haben, was es
jetzt ist. Auf diese und andere werde ich später zurückkommen. Das
Leben Einsteins wird schlagartig besser und er ist weltweit die gefragteste
Persönlichkeit schlechthin. In 1922 bekommt er dann u.a. für den
Photoelektrischen Effekt den Nobelpreis für Physik. Da Einstein
jüdisch ist und die Entwicklung des Zionismus vorantreibt und kräftig
unterstützt, muß er in den 30- Jahren nach Amerika auswandern und
wird Professor für Physik an der Universität in Princeton,NJ.
Während des 1.Weltkrieges hilft er, durch seine Entdeckungen im Bereich der
Nuklearphysik indirekt, mit etlichen anderen Wissentschaftlern, die erste
Atombombe zu entwickeln und rettet somit laut der US Regierung tausende von
Marines, die (ohne die Kapitulation der Japaner nach Hiroshima und Nagasaki)
beim anlanden an der südlichen Küste Japans den sicheren Tod gefunden
hätten. Obwohl Einstein eigentlich nichts mit dem Bombenabwurf zu tun hat
und auch nichts über ihn weiß plagt es ihn sein restliches Leben
lang, daß er zu der Erfindung dieser schrecklichen Waffe beigetragen
hatte. Nach dem zweiten Weltkrieg wird ihm angeboten Präsident von Israel
zu werden. Er lehnt allerdings, dankend, ab und verschreibt sich den Rest seines
Lebens Frieden zu schaffen und die Abrüstung voranzutreiben . Er schreibt
seine Autobiographie, die zum größten Teil aus seiner Kindheit und
Jugend erzählt. Er wird zum Symbol des Zionismus und zum Denker des
Jahrhunderts, in dem er sehr ausführlich seine Philosophie über
“Gott und die Welt“ in etlichen Büchern offenbahrt.
In der ersten seiner bekannten drei Theorien geht es um die
Brown’sche Bewegung. In ihr macht Einstein signifkante Vorraussagungen
über die Bewegung von kleinsten, in Gasen oder Flüssigkeiten
schwebender Teilchen, die später durch Experimente bestätigt werden.
Seine zweite Theorie die sich auf den Photoelektrischen Effekt bezieht,
enthältt revolutionäre Thesen, die sich auf die Natur des Lichtes
beziehen. Einstein schlägt in ihr nicht nur vor, daß Licht unter
speziellen Umständen als ein Zusammenschluß von Teilchen bezeichnet
werden kann, er hypothesiert außerdem, daß die Energie, die von
jedem Lichtpartikel (dem Photon) getragen wird, proportional zur Frequenz der
Strahlung ist. Die Gleichung dazu, die auch Planck’s Gleichung genannt
wird lautet E=h*v, wobei E die Energie der Strahlung, h eine universale
konstante (auch Planck’s konstante genannt nach dem Deutschen Physiker Max
Planck, 6.6*10-34) und v die Frequenz der Strahlung, ist. ^^^^^^^^^^^
!!!Neuerdings wird mit 1.05 * 10^-27 und dafür: !!!w=2pi/T anstatt v = 1/T
Dieser Vorschlag, daß die Energie, die ein Lichtstrahl enthält
in individuellen Einheiten oder auch quanten genannt vorkommt, widersprach einer
100-jährigen Tradition die besagte, daß die Energie des Lichts aus
kontinuirlichen Prozessen besteht und eine art Offenbarung sei. Zu dieser Zeit
versteht allerdings kaum jemand etwas von Einstein’s und Planck’s
Theorien. Tatsächlich, ist der Amerikanische Physiker Robert Andrews
Millikan sehr überrascht und voller Furcht, als er diese Theorien per
Experiment einige Jahre später bestätigt. Einstein, dessen Hauptziel
es ist die Elektromagnetische Strahlung zu verstehen, treibt später die
Entwicklung einer Theorie an, die eine Fusion des Wellen- und Teilchenmodells
für Licht wird. Wieder einmal sind die Physiker nicht sehr von
Einstein’s Ideen angetan, sofern sie diese überhaupt nachvollziehen
können. Einstein’s dritte Theorie, (1905) die er wie die zwei
vorhergehenden in Form eines kleinen Buches veröffentlicht trägt den
Titel “Über die Elektrodynamik sich bewegender Körper“ und
enthält daß was später einmal als die spezielle Theorie der
Relativität bekannt wird. Seit Sir Isaac Newton haben die Chemiker und
Physiker schon versucht die Natur der Materie und der Strahlung und wie der
Zusammenhang zwischen beiden in der Natur ist, zu verstehen . Das mechanische
Gesetze Fundamental sind wird als die Mechanische Weltanschauung bekannt,
während die elektromagnetischen Gesetze ebenfalls Fundamental sind und als
die Elektromagnetische Weltanschauung bekannt werden. Beide jedoch können
keine Erklärung für die gegenseitige Wirkung, die Strahlung (wie zB.
ein Lichtstrahl) und Materie aufeinander ausüben, geben. Da ich aber an
dieser Stelle nicht zu weit in die Quantenphysik abtauchen will, versuche ich
noch eine der beiden Relativitätstheorien (nämlich die Spezielle, die
ich wichtiger finde), um die es hier im groben geht, so einfach wie möglich
zu beschreiben. Physikalische Ereignisse werden immer im Zusammenhang mit einem
sogenannten Bezugssystem beobachtet, einer art Basis, die mit reellen
Maßstäben ausgerüstet ist, wie z.B. einer Uhr. Mathematisch
werden diese Vorgänge mit den Koordinaten x, y und z und als vierter
Dimension t, der Zeit, ausgedrückt. Wenn sich nun in so einem System ein
kräftefreier Körper bewegt, vorausgestzt die Bewegung ist geradlinig
und gleichmäßig d.h die Geschwindigkeit bleibt konstant, wird dieses
System, Inertialsystem oder auch Inertial frame of reference genannt. Für
jeden kräftefreien Körper ist ein Inertialsystem vorhanden in dem er
sich nicht zu bewegen , also ruhend, scheint. Stellt man sich aber jetzt
verschiedene dieser sogenannten Ruhesysteme vor mit jeweils unendlich vielen
Beobachtern in ihnen, so scheint es doch schier unmöglich eine
mathematische Beschreibung zu finden, die für jeden Beobachter gültig
ist. Hier kommt dann Einstein ins Spiel und stellt mehrere Thesen auf, die wie
folgt lauten. Einstein war der Meinung, daß alle Inertialsysteme
gleichwertig sind und daß sich Licht in allen geradlinig ausbreitet und
die Lichtgeschwindigkeit, die bei 300.000 km/s liegt, in einem Vakuum in allen
Systemen gleich ist. Nach diesen und anderen Vermutungen und Thesen wird dann
die spezielle Relativitätstheorie aufgestellt. Hier ein paar der
elementaren Bestandteile dieser Theorie. Wenn eines zweier Ereignisse innerhalb
eines Inertialen Systems, die zwar räumlich getrennt, aber zeitgleich sind
in ein anderes verschoben wird so sind diese, von nun an, nicht mehr zeitgleich.
Diese kausal verbundenen Ereignisse, die sich an den Zeitpunkten t1 und t2
abspielen und sich an Ortspunkten, die durch die Ortsvektoren r1 und r2 markiert
sind abspielen, liegen innerhalb eines bzw. des Lichtkegels und können sich
der Raum- Zeitbedingung nach zu folge :c2 (t2-t1)2 -(r2-r1)2> oder = 0
allerhöchstens in Lichtgeschwindigkeit bewegen. Da die folgenden
Gleichungen über Zeitdillation und Längenkontraktion noch weitaus
komplizierter (vor allem in der Anwendung) sind möchte ich sie erst gar
nicht anschneiden um Konfusionen vorzubeugen. Ein Teil dieser Theorie
dürfte allerdings wohl jedem bekannt sein. Dieses Prinzip, daß mit
der Gleichung E=m*c2 ausgedrückt wird besagt, das jede Energie E einer
Masse m entspricht. Dieses Prinzip ist das Äquivalenzprinzip. Meiner
Meinung nach war Albert Einstein, der wohl genialste Wissenschaftler des 20.
Jahrhunderts .
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