Allgemeine Relativitätstheorie Zusammenfassung

Allgemeine Relativitätstheorie „ART“, Einstein 2011
Erweiterung und Verallgemeinerung der Spezielen Relativitätstheorie (SRT) auf beschleunigte
Bezugssysteme
Äquivalenzprinzip: Beschleunigte Systeme ohne Gravitation sind nicht unterscheidbar von ruhenden
Systemen ohne Gravitation
Folgerungen aus der ART:
Gravitative Rotverschiebung: Ein im Schwerefeld aufsteigendes Photon muss Arbeit gegen die
Schwerkraft verrichten und verringert dabei seine Frequenz.
Experimentelle Bestätigung: Pound und Rebka, Gammastrahlen, 1960 (H=25m!)
Der Gravitation unterliegende Uhren gehen langsamer
Experimentelle Bestätigung: Hafele und Keating 1971 mit Atomuhrenvergleich im Flugzeug, je einmal
ostwärts und westwärts um die Erde, Bestätigung von SRT und ART mit Genauigkeit von etwa 10%
Maryland-Experiment (Quelle: Wikipedia):Ein komplexeres Experiment ähnlicher Art wurde von
1975-1976 von Forschern der University of Maryland, USA, durchgeführt. Dabei wurden drei
Atomuhren mit Flugzeugen auf etwa 10.000 m Höhe über Chesapeake Bay in Maryland transportiert,
und drei Atomuhren befanden sich am Boden. Spezielle Behälter schützten die Uhren vor äußeren
Einwirkungen wie Erschütterungen, Magnetfeldern, Temperatur- und Luftdruckschwankungen. Man
verwendete Turboprop-Maschinen, die nur knapp 500 km/h erreichten, um den
Geschwindigkeitseffekt klein zu halten.
Aufgrund des Gravitationseffektes gehen die Flugzeuguhren während des Fluges laufend schneller.
Man beobachtete eine Abweichung von 47,1 ± 1,5 ns, bestehend aus -5,7 ns Verlangsamung,
verursacht durch den Geschwindigkeitseffekt, und 52,8 ns aufgrund der Gravitation. Dies stimmt mit
dem von der Relativitätstheorie vorausgesagten Wert von 47,1 ± 0,25 ns sehr gut überein. Die
Fehlerrechnung ergab eine Genauigkeit von 1,6 %.
Der Gravitation unterliegende Maßstäbe schrumpfen – Raumkrümmung:
Die Erkenntnis, dass Maßstäbe in der Nähe großer Massen verkürzt sind, führte
Einstein auf die Idee, Gravitation als Folge einer „Raumkrümmung“ aufzufassen. Die
Krümmung eines dreidimensionalen Raumes ist aber bildlich nicht vorstellbar,
sondern wird oft mit Hilfe von zweidimensionalen Flächen vereinfacht dargestellt.
Diese Raumkrümmung verursacht unter anderem dann die Ablenkung von
Lichtstrahlen im Gravitationsfeld. Tatsächlich verwendete Einstein in seinen
Gleichungen eine vierdimensionale Raumzeit (3 Raumkoordinaten und eine
Zeitkoordinate: x,y,z;t)
Experimentelle Bestätigung: Sonnenfinsternis 1919
Der Ort eines Sternes erscheint durch die Ablenkung der Photonen in der Nähe der Sonne
verschoben, die ART mit Hilfe der Raumkrümmung sagt die Ablenkung genau
voraus. Sie ist doppelt so groß, als wenn man nur die Newtonsche
Graviatationstheorie zur Berechnung heranzieht.
Periheldrehung des Merkur: Effekt der stärkeren Raumkrümmung im
sonnennahen Punkt der Ellipse (Perihel)
Shapiroexperiment 1965: siehe Buch Seite 33
Laufzeitverlängerung (um ca 10-4s) eines Nahe an der Sonne zur
Venus (und zurück) laufenden Radarstrahles. (Bem: Die Hälfte des
Effektes beruht auf die Verlangsamung des Uhrenganges in der
Sonnenumgebung)
Siehe auch: www.antonkriegergasse.at/nemc
Gravitationslinsen: Verzerrung von Stern bzw. Galaxiebildern, die auf
ihrem Weg zur Erde an großen Massenansammlungen oder
schwarzen Löchern vorbeilaufen:
Schwarze Löcher: erstmals 1971 nachgewiesen
Ein Schwarzes Loch ist ein Objekt, das in seiner unmittelbaren
Umgebung eine so starke Gravitation erzeugt, dass weder
Materie noch Information (etwa Licht- oder Radiosignale) diese
Umgebung verlassen kann. Nach der Allgemeinen
Relativitätstheorie verformt eine ausreichend kompakte Masse
die Raumzeit so stark, dass sich ein Schwarzes Loch bildet.
(Bild: Wikipedia, Computersimulation)
Gravitationswellen: erstmals Februar 2016 experimentell
nachgewiesen (Gravitationswellen bei Verschmelzung zweier schwarzer Löcher)
Siehe https://de.wikipedia.org/wiki/Gravitationswelle