Die spezielle Relativitätstheorie

Aufrufe: 1532Philipp Wehrli, 2. Januar 2002, ergänzt um den Abschnitt Überlichtgeschwindigkeit und Zeitreisen am 18. Oktober 2011 Einsteins berühmte Relativitätstheorie revolutionierte unsere Vorstellung von Raum und Zeit. Die spezielle Relativitätstheorie beschreibt die Bewegungen im gravitationsfreien Raum, während die allgemeine Relativitätstheorie die Gravitation als ein Phänomen erklärt, das durch die Krümmung der Raumzeit entsteht. Hier werden…

Wie kann ein Raum gekrümmt sein?

Aufrufe: 3339Philipp Wehrli, 18. Oktober 2006 Wenn von der allgemeinen Relativitätstheorie und von gekrümmten Räumen gesprochen wird, fragen sich Laien häufig: “Wenn der Raum gekrümmt ist, muss es doch einen Aussenraum geben? Wieso sehen wir den Aussenraum nicht?“ Ich versuche hier in einfachen Worten die Idee der gekrümmten Geometrie zu erklären. Das Universum ist der…

Wie kommt die Gravitationskraft zustande?

Aufrufe: 1012Philipp Wehrli, 2. Januar 2002 Nach der allgemeinen Relativitätstheorie ist die Gravitation nicht mehr eine Kraft, sondern ein Effekt, der durch die Krümmung der Raumzeit entsteht. Was Krümmung der Raumzeit bedeutet und wie sie bewirkt, dass sich zwei Massen anziehen, versuche ich hier einsichtig zu machen. Dieser Artikel setzt die spezielle Relativitätstheorie und die…

Bewegte Uhren gehen langsamer – Experimente zum Zwillingsparadoxon

Aufrufe: 13Philipp Wehrli, 2. Januar 2002 Aus dem Alltag sind wir gewohnt, dass unsere Uhren immer gleich schnell laufen, egal was wir tun. Erst wenn die Batterie verbraucht ist oder die Uhr kaputt geht, stimmt dies nicht mehr. In Wirklichkeit stimmt dies aber nicht exakt. Wenn ich zwei exakt gleiche und absolut präzise Uhren im…

Ausgewählte Effekte der allgemeinen Relativitätstheorie (ART)

Aufrufe: 1277Philipp Wehrli, 2. Januar 2002 Einsteins berühmte Relativitätstheorie revolutionierte unsere Vorstellung von Raum und Zeit. Die spezielle Relativitätstheorie beschreibt die Bewegungen im gravitationsfreien Raum, während die allgemeine Relativitätstheorie die Gravitation als ein Phänomen erklärt, das durch die Krümmung der Raumzeit entsteht. Hier stelle ich einige erstaunliche Effekte der allgemeinen Relativitätstheorie vor. Was Krümmung der…

Das Hamiltonsche Prinzip der kleinsten Wirkung

Aufrufe: 1720Philipp Wehrli, 7. August 2012 Eine Wirkung ist in der Physik eine Grösse mit der Einheit Joule-Sekunden, also Energie mal Zeit oder Impuls mal Weg. Hamiltons Prinzip der kleinsten Wirkung besagt, das ein Teilchen jeweils den Weg geht, bei dem die Wirkung am kleinsten ist. Das Prinzip kann auch in Viel-Teilchen-Systemen angewendet werden, indem…

Die Polarisation von Licht

Aufrufe: 1259Philipp Wehrli, 2. Januar 2002 Die Polarisation von Licht ist ein Wellenphänomen, das wie viele Welleneffekte unserer Intuition widerspricht. Wer die Wellen der Quantentheorie verstehen will, muss auch das Verhalten der klassischen Wellen verstehen. Die quantitative Beschreibung der Polarisation, die hier eingeführt wird, ist für das Verständnis des Einstein-Podolsky-Rosen Experimentes Voraussetzung, das wohl den…

Es werde Licht!

Aufrufe: 1205Philipp Wehrli, 3. Mai 2005 Die Maxwellgleichungen sind eine der schönsten Entdeckungen der Physik. Bevor sie entdeckt wurden, waren Elektrizität, Magnetismus und Optik unabhängige Gebiete. Maxwell verband auf elegante Weise die Elektrizität mit dem Magnetismus und stellte dann fest, dass seine Formeln auch das Licht beschreiben, das nichts anderes als eine elektromagnetische Welle ist….

Ein anschauliches Modell der Coulombkraft

Aufrufe: 3153Philipp Wehrli, 7. Oktober 2007 Nach der allgemeinen Relativitätstheorie kann die Gravitation als eine Eigenschaft der gekrümmten Raumzeit angesehen werden. Weil die Zeit in der Nähe von Massen langsamer läuft, ziehen Massen sich an. In ähnlicher Weise kann auch die elektrische Kraft als eine Eigenschaft der Raumzeit interpretiert werden. Allerdings spielt bei der elektrischen…

Die Unbestimmtheitsrelation

Aufrufe: 869Philipp Wehrli, 3. Juli 2006, erweitert um den Abschnitt zur Farbstoffchemie 26. Sept. 2011 In der klassischen Physik nimmt man an, dass Teilchen in der Realität unabhängig von der Messung gewisse eindeutig bestimmte Eigenschaften besitzen, z. B. einen Aufenthaltsort, eine Geschwindigkeit oder einen Drehimpuls. Werner Heisenbergs Unbestimmtheitsrelation (auch Unschärferelation genannt) besagt dagegen, dass diese…

Spin 1/2 Teilchen drehen

Aufrufe: 1145Philipp Wehrli, 2. Januar 2002 Wenn Dinge gedreht werden, sind sie spätestens nach einer Drehung um 360° wieder gleich -würde man denken. Teilchen mit Spin 1/2 unterscheiden sich nach einer Drehung um 360° von solchen, die nicht gedreht wurden. Erst nach einer Drehung um 720° sind sie wieder gleich. Wie dies im Experiment aussieht,…

Moderation von Neutronen und Resonanz

Aufrufe: 3103Philipp Wehrli, 2. Janaur 2002 Weshalb müssen in Atomkraftwerken die Neutronen abgebremst werden, damit eine Kettenreaktion zustande kommt? Wie kann es sein, dass langsame Teilchen eine grössere Zerstörung anrichten, als schnelle? Woher wissen wir, dass die Naturgesetze in fernen Galaxien gleich sind wie bei uns? All diese Effekte hängen mit der Resonanz zusammen, die…

Schrödingers Katze

Aufrufe: 951Philipp Wehrli, 2. Januar 2002 „Ich mag sie nicht, und es tut mir leid, dass ich jemals etwas mit ihr zu tun hatte“, sagte der österreichische Physiker Erwin Schrödinger einmal über die Quantentheorie. Um zu zeigen, wie absurd die Aussagen der Quantentheorie sind, bewies er durch exakte Anwendung der Theorie, dass eine Katze gleichzeitig…

Quantenradierer

Aufrufe: 1221Philipp Wehrli, 30. April 2006 Quantenradierer werden oft als zauberhafte Maschinen beschrieben, bei denen über weite Distanzen spukhaft eine Manipulation an einem Teilchen das Interferenzmuster an einem völlig anderen Ort auslöscht oder schafft. Ich zeige hier, dass Quantenradierer auf einem gewöhnlichen Wellenphänomen beruhen, an dem nichts Mystisches ist. Gleichzeitig zeige ich, dass die Quantenwellen…

Der Quanten-Zenon Effekt

Aufrufe: 804Philipp Wehrli, 2. Januar 2002 Der Doppelspaltversuch zeigt, dass ein unbeobachtetes Teilchen mehrere Wege gleichzeitig geht. Beim Tunneleffekt kann ein Teilchen durch ein Gebiet hindurch fliegen, in dem es nie beobachtet wird. Beides funktioniert nur, solange das Teilchen keine Spuren hinterlässt und nicht beobachtet wird. Physiker können ‘Fallen’ bauen, in denen sie ein Teilchen…