Über die spezielle und die allgemeine Relativitätstheorie [Taschenbuch]

Copyright: Aus Das Buch der 1000 Bücher (Harenberg Verlag)

Über die spezielle und die allgemeine Relativitätstheorie
OA 1916 Form Sachbuch Bereich Physik
In seinem allgemeinverständlichen Buch Über spezielle und allgemeine Relativitätstheorie stellte Albert Einstein die Hauptgedanken beider Theorien in der Reihenfolge und den Zusammenhängen vor, in denen sie tatsächlich entstanden waren. Die Relativitätstheorien eröffneten vollkommen neue Wege der Beschreibung von Raum, Zeit und Gravitation.
Entstehung: Anfang 1916 hatte Einstein seine allgemeine Relativitätstheorie vollendet. Zwei Monate später hatte er einen ersten Überblick verfasst, den er bis Dezember 1916 zu seinem »gemeinverständlichen« Werk ausbaute.
Struktur: In 17 Paragrafen gibt Einstein einen Überblick über seine spezielle Relativitätstheorie, es folgen weitere zwölf Paragrafen über die allgemeine Relativitätstheorie, drei zu Betrachtungen über die Welt als Ganzes.
In einem Anhang wird eine Ableitung der – für die spezielle Relativitätstheorie grundlegenden – Lorentz-Transformation gegeben, die vierdimensionale Raum-Zeit-Welt von Hermann Minkowski (1864–1909) erläutert und die für die Akzeptanz der Theorie ganz entscheidende Bestätigung der allgemeinen Relativität durch die Erfahrung beschrieben.
Inhalt: Einstein erklärt zunächst die Grundbegriffe der klassischen Physik – z. B. die Addition von Geschwindigkeiten. Bei sehr hohen Geschwindigkeiten in der Nähe der Lichtgeschwindigkeit (die im Vakuum konstant ist und nicht überschritten werden kann) gelten jedoch andere Gesetze, die durch die Lorentz-Transformation und die spezielle Relativitätstheorie präzise beschrieben werden. Die Begriffe der »Gleichzeitigkeit« und der »räumlichen Entfernung« werden dadurch »relativ.« Einstein betont die Äquivalenz von Masse und Energie (»E=mc2«): Die zugehörigen beiden Erhaltungssätze verschmelzen zu einem.
Nach dem speziellen kommt das allgemeine Relativitätsprinzip, nach dem alle Bezugskörper für die Naturbeschreibung gleichwertig sind – nicht nur die gleichförmig bewegten. Es folgt daraus die Gleichheit von träger und schwerer Masse. Aus diesem Prinzip leitet Einstein Eigenschaften von Gravitationsfeldern ab, gewinnt schließlich das allgemeine Gesetz der Gravitation und verallgemeinert so das Newtonsche Gesetz. Dies ist als Spezialfall schwacher Felder und kleiner Geschwindigkeiten in den Gleichungen der allgemeinen Relativität enthalten.
Das raum-zeitliche Kontinuum ist in der allgemeinen Theorie nicht mehr euklidisch wie in der speziellen Theorie, ebenso hängt die Lichtgeschwindigkeit von den Koordinaten ab. Lichtstrahlen werden im Gravitationsfeld gekrümmt: ein Resultat, das bei den Sonnenfinsternis-Expeditionen 1919 bestätigt wurde und – zusammen mit der genauen Berechnung der Merkur-Periheldrehung – für den Durchbruch der allgemeinen Relativitätstheorie sorgte. Wirkung: Einsteins knappe und relativ gut verständliche Darstellung der speziellen und der allgemeinen Relativitätstheorie mit nur wenigen Formeln erreichte viele Leser und wurde zum Vorläufer zahlreicher populärwissenschaftlicher Darstellungen anderer Autoren. Die Nachfrage nach dem Werk stieg sprunghaft an, als die Resultate der Sonnenfinsternisexpeditionen 1919 mit den Vorhersagen der allgemeinen Relativitätstheorie übereinstimmten und großes Aufsehen erregten. Seine Hauptwirkung erreichte Einstein jedoch als Autor der zu Grunde liegenden fachlichen Arbeiten über spezielle und allgemeine Relativitätstheorie, und auch der Beiträge über den Fotoeffekt (Lichtquantenhypothese) und die Brownsche Molekularbewegung, die der Beginn einer neuen Epoche der Physik waren. Heute sind beispielsweise globale Navigationssatelliten- und Positionierungssysteme (wie GPS) ohne präzise Berücksichtigung der relativistischen Effekte undenkbar geworden. G. W.

"Am besten erklärte Einstein seine Theorien selbst. Für dieses Büchlein von 1917 sollte man allerdings im Physikunterricht gut aufgepasst haben." (Die Zeit, 16. Dez. 2004, Seite 42)

"Das vorliegende Büchlein soll solchen eine möglichst exakte Einsicht in die Relativitätstheorie vermitteln, die sich vom allgemein wissenschaftlichen, philosophischen Standpunkt für die Theorie interessieren, ohne den mathematischen Apparat der theoretischen Physik zu beherrschen. Die Lektüre setzt etwa Maturitätsbildung und - trotz der Kürze des Büchleins- ziemlich viel Geduld und Willenskraft beim Leser voraus. Der Verfasser hat sich die größte Mühe gegeben, die Hauptgedanken möglichst deutlich und einfach vorzubringen, im ganzen in solcher Reihenfolge und in solchem Zusammenhange, wie sie tatsächlich entstanden sind. Im Interesse der Deutlichkeit erschien es mir unvermeidlich, mich oft zu wiederholen, ohne auf die Eleganz der Darstellung die geringste Rücksicht zu nehmen; ich hielt mich gewissenhaft an die Vorschrift des genialen Theoretikers L. Boltzmann, man solle die Eleganz Sache der Schneider und Schuster sein lassen." Albert Einstein (Aus dem Vorwort)

"Das vorliegende Büchlein soll solchen eine möglichst exakte Einsicht in die Relativitätstheorie vermitteln, die sich vom allgemein wissenschaftlichen, philosophischen Standpunkt für die Theorie interessieren, ohne den mathematischen Apparat der theoretischen Physik zu beherrschen. Die Lektüre setzt etwa Maturitätsbildung und - trotz der Kürze des Büchleins- ziemlich viel Geduld und Willenskraft beim Leser voraus. Der Verfasser hat sich die größte Mühe gegeben, die Hauptgedanken möglichst deutlich und einfach vorzubringen, im ganzen in solcher Reihenfolge und in solchem Zusammenhange, wie sie tatsächlich entstanden sind. Im Interesse der Deutlichkeit erschien es mir unvermeidlich, mich oft zu wiederholen, ohne auf die Eleganz der Darstellung die geringste Rücksicht zu nehmen; ich hielt mich gewissenhaft an die Vorschrift des genialen Theoretikers L. Boltzmann, man solle die Eleganz Sache der Schneider und Schuster sein lassen." Albert Einstein (aus dem Vorwort)

Copyright: Aus Das Buch der 1000 Bücher (Harenberg Verlag)
Einstein, Albert dt. Physiker *14.3.1879 Ulm †18.4.1955 Princeton (New Jersey), USA Über die spezielle und die allgemeine Relativitätstheorie, 1916 Albert Einstein wurde durch seine Arbeiten zum bedeutendsten Physiker des 20. Jahrhunderts. Herausragende Leistungen des Forschers sind u.a. die spezielle Relativitätstheorie, die Theorie des Fotoeffektes und die Theorie der Brownschen Bewegung. 1916 vollendete er die allgemeine Relativitätstheorie, mit der er eine neue Grundlage für die Gravitationstheorie - und die Kosmologie - schuf. Die Schulzeit in München beendete Einstein 1895 zunächst ohne Abschluss, um seiner Familie nach Pavia zu folgen. Nach Ende des Studiums an der ETH Zürich wurde er 1901 Schweizer Staatsbürger, arbeitete dann als Lehrer und seit 1902 am Patentamt in Bern. Seine Dissertation vollendete er 1905. Er wurde 1909 außerordentlicher Professor in Zürich, dann Professor in Prag, Zürich und Berlin (1913) - dort erschien auch seine erste Arbeit über Gravitationswellen (1916) - und 1917 übernahm er die Leitung des Berliner Kaiser-Wilhelm-Instituts für Physik. Nach der experimentellen Bestätigung seiner allgemeinen Relativitätstheorie 1919 erhielt er 1921 während einer Reise nach Japan den Physiknobelpreis für seine Theorie des Fotoeffekts. Ende 1932 reiste Einstein in die USA und kehrte nie wieder nach Deutschland zurück. 1940 wurde er amerikanischer Staatsbürger und lebte bis zu seinem Tod in Princeton. Biografien: B. Hoffman/H. Dukas, Albert Einstein: Creator and Rebel, 1972; A. Pais, Raffiniert ist der Herrgott..., dt. 1986; J. Wickert, Albert Einstein (rm 50162).

"Das vorliegende Büchlein soll solchen eine möglichst exakte Einsicht in die Relativitätstheorie vermitteln, die sich vom allgemein wissenschaftlichen, philosophischen Standpunkt für die Theorie interessieren, ohne den mathematischen Apparat der theoretischen Physik zu beherrschen. Die Lektüre setzt etwa Maturitätsbildung und - trotz der Kürze des Büchleins- ziemlich viel Geduld und Willenskraft beim Leser voraus. Der Verfasser hat sich die größte Mühe gegeben, die Hauptgedanken möglichst deutlich und einfach vorzubringen, im ganzen in solcher Reihenfolge und in solchem Zusammenhange, wie sie tatsächlich entstanden sind. Im Interesse der Deutlichkeit erschien es mir unvermeidlich, mich oft zu wiederholen, ohne auf die Eleganz der Darstellung die geringste Rücksicht zu nehmen; ich hielt mich gewissenhaft an die Vorschrift des genialen Theoretikers L. Boltzmann, man solle die Eleganz Sache der Schneider und Schuster sein lassen."
Albert Einstein (Aus dem Vorwort)