Neue Rezensionen zu Jürgen Brandes

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Gleich zu Beginn: Zumindest die spezielle Relativitätstheorie sollte man bereits ziemlich gut kennen. Dann macht das Buch aber so richtig Spass!

Die wichtigste Gleichung der speziellen Relativitätstheorie ist nicht Einsteins E=mc^2, sondern die sogenannten Lorentz-Transformationen, mit welchen berechnet werden kann, wie die Koordinaten eines ruhenden Systems in ein relativ dazu bewegtes System umgerechnet werden können. Einsteins Beitrag war seine höchst erstaunliche, aber konsistente Interpretation dieser von Hendrik Antoon Lorentz gefundenen Gleichungen. Er schloss nämlich:

dass der gleiche Massstab für verschiedene Beobachter unterschiedlich lang sein kann,
dass die Zeit nicht für alle Beobachter gleich schnell läuft,
dass ‚gleichzeitig’ nicht für alle Beobachter das Gleiche bedeutet,
dass die träge Masse grösser ist, wenn ein Körper bewegt ist.

Jürgen Brandes beleuchtet in diesem Buch einen Punkt, der in fast allen üblichen Darstellungen der Relativitätstheorie übergangen wird: Dass nämlich Einsteins Interpretation keineswegs die einzige mögliche ist.

Einstein behauptete, alle Inertialsysteme seien „in Wirklichkeit“ gleichwertig. Ebenso gut hätte man aber auch sagen können: Alle Inertialsysteme „erscheinen“ als gleichwertig.

Die erste Interpretation ist die, die wir in den Lehrbüchern finden. Oft steht sogar explizit etwa dazu: Die Relativitätstheorie zeigt, dass es kein ausgezeichnetes (absolutes) Ruhesystem gibt. Dies ist die Einsteinsche Interpretation der Relativitätstheorie.

Das zeigt sie aber keineswegs. Sie zeigt nur, dass es kein absolutes Ruhesystem braucht. Wir können aber natürlich ein beliebiges Inertialsystem als Ruhesystem definieren. Z. B. würde sich das System, in dem die Sterne und Galaxien im Durchschnitt ruhen, als „absolutes Ruhesystem“ anbieten. Es ist klar, dass wir jede beliebige Bewegung in diesem Ruhesystem darstellen können. In manchen Fällen wird es zwar umständlich sein, alles umzurechnen, aber natürlich ist es möglich. Dies ist die Lorentzianische Interpretation der Relativitätstheorie.

Brandes zeigt zunächst einmal auf, dass beide Interpretationen konsistent sind. Ausführlicher behandelt Brandes dieses Thema in seinem mit anderen Autoren herausgegebenen Buch ‚Die Einsteinsche und Lorentzianische Interpretation der speziellen und allgemeinen Relativitätstheorie’.

Nach dieser Einführung in die Theorie bespricht Brandes eine ganze Reihe amüsanter Paradoxien, die sich wie Rätsel-Aufgaben lesen: Wo ist der Haken?

Z. B. werden bekanntlich bewegte Gegenstände verkürzt. Wenn also die Parklücke zu eng ist, kann ich dann das Auto dennoch sauber und ohne zu touchieren reinkriegen, wenn ich genügend schnell einparke?

Oder die Ehrenfest-Paradoxie: Wenn eine kreisrunde Scheibe rasch rotiert, erfährt der Umfang eine relativistische Verkürzung, während der Radius unbeeinträchtigt bleibt. Frage: Führt dies zu Spannungen, da die Kreisgleichung u=2r*pi nicht mehr erfüllt ist?
Bedeutende Physiker schlossen daraus, dass ein rotierender, absolut starrer Körper nicht abgebremst werden könnte.

Natürlich findet auch das berühmte Zwillings-Paradoxon seinen Platz. Je nach Bewegung kann es passieren, dass der eine Zwilling schneller altert. Was bei der Lösung in den meisten Lehrbüchern verschwiegen wird: Die allgemein akzeptierte Lösung führt zu (rechnerisch) negativen Eigenzeiten! Wenn also der eine Zwilling fortwährend ausrechnet, wie alt der andere gerade ist, kann es passieren, dass dieser andere gemäss Rechnung einige Zeit lang jünger wird. Dies hängt übrigens eng mit Horizonten zusammen, wie sie z. B. bei einem schwarzen Loch vorkommen.

Mehr als 70 Seiten befassen sich mit dem gekrümmten Raum der allgemeinen Relativitätstheorie. Tatsächlich ist die allgemeine Relativitätstheorie näher an der Lorentzianischen Interpretation, können wir doch die kosmische Hintergrundstrahlung verwenden, um ein absolutes Ruhesystem zu definieren. Zudem können wir den Radius des Universums als absolute Zeit interpretieren.

Auch wenn beide Interpretationen zur gleichen Physik führen, ist es wohl nicht schlecht, im Hinterkopf zu behalten, dass mehrere Sichtweisen möglich sind. Monatelang habe ich mir z. B. überlegt, ob die beiden Interpretationen beim Einstein-Podolsky-Rosen Experiment möglicherweise zu unterschiedlichen Resultaten führe. Aber egal, wie man sich zu den Interpretationen stellt: Es ist ein köstliches Buch mit herrlichen Denkübungen, um die Relativitätstheorie besser zu verstehen. Ich gebe nur vier Sterne, weil es nicht das erste Buch ist, das man lesen sollte. Es ist aber sicher ein gelungenes.

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