VP 08
| Vortragende/r: | Dr. Hans-Otto Carmesin |
| Institution: | Studienseminar Stade und Gymnasium Athenaeum |
| Datum: | 14. November 2022 |
| Zeit: | 15:00 - 15:45 Uhr |
| Raum: | DAH2 |
| Plätze: | noch 49 Plätze frei |
Wir verabreden uns mit Freunden, indem wir Ort & Zeit des Treffens vereinbaren. Raum & Zeit sind grundlegend. Wie funktionieren sie, wie entdecken wir sie, wie nutzen wir ihre Dynamik?
Mit einer Uhr messen wir die Zeit am Ort der Uhr, die Eigenzeit. Mit einem Laser-Entfernungsmesser messen wir eine Länge, indem wir die Lichtlaufzeit mit der invarianten Lichtgeschwindigkeit multiplizieren. Na und?
Wenn sich dieser Entfernungsmesser relativ zu einem Beobachter bewegt, dann legt das Licht im System des Beobachters eine längere Strecke zurück als im System des Entfernungsmessers. Somit schließt der Beobachter auf eine längere Lichtlaufzeit. Daher stellen wir im Beobachtersystem die Zeitdilatation fest. Diese Zeitdilatation führt zu einer entsprechenden Vergrößerung von Impuls und Masse sowie zur Äquivalenz von Masse und Energie.
Im Freifallturm zeigt unser Beschleunigungssensor im Smartphone die Beschleunigung null an, die Schwerelosigkeit. Wenn wir dabei einen Laserstrahl waagerecht aussenden, dann verläuft dieser geradlinig, denn wir sind beim Fallen schwerelos. Also verläuft der Laserstrahl für einen neben dem Freifallturm ruhenden Beobachter nach unten gekrümmt. Da Licht der beste Maßstab für Geradlinigkeit ist, krümmt die Schwerkraft also den Raum. Wir analysieren diesen Vorgang mithilfe der Zeitdilation sowie der Energieerhaltung und leiten so sehr schnell die exakte Schwarzschildmetrik, SM, her, einschließlich gravitativer Zeitdilatation, radialer Raumdehnung und Krümmung der Raumzeit.
Diese SM ist prototypisch für die allgemeine Relativitätstheorie, ART. So leiten wir aus der SM Gravitationslinsen her und fotografieren diese mit der Schulsternwarte. Ähnlich leiten wir aus der SM die 2019 erstmals „fotografierten“ schwarzen Löcher, die 2016 erstmals beobachteten Gravitationswellen und die 1922 bis 1929 entdeckte Ausdehnung des Raums seit dem Urknall her. Wir leiten Grenzen der ART her und geben einen Ausblick auf die Auflösung dieser Grenzen.