Erstellt am 31.07.2014
Geändert am 31.07.2014
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A. Reichert: Relativitätstheorie

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Atomuhr Navigationsgerät
Atomuhr Auto-Navi
  
Die Relativitätstheorie gehört seit Jahren zum absoluten Pflichtkanon in der Oberstufenphysik. Mathematisch bereitet sie den Schülern meist keine größeren Probleme, sofern man sich, wie im Lehrplan vorgesehen, auf die spezielle Relativitätstheorie beschränkt. Neben der Quantenphysik überfordert sie jedoch viele Schülerinnen und Schüler durch ihre wenig anschaulichen Aussagen. In ihrer alltäglichen Erfahrungswelt ist sie ohne Bedeutung, da Geschwindigkeiten in der Nähe der Lichtgeschwindigkeit fast nur in den Laboratorien der Physiker auftreten. Nur bei der Navigation mit Navi via GPS muss die Zeitdilatation der allgemeinen Relativitätstheorie berücksichtigt werden. Nachgeweisen werden kann sie nur mit einerAtomuhr, die als Armbanduhr bisher trotz vollmundiger Ankündigungen den Durchbruch nicht geschafft hat. Ansonsten ist die Relativitätstheorie eher für die Grundlagenforschung, etwa in der Teilchenphysik, von zentraler Bedeutung. Interessant ist sie auch aus erkenntnistheoretischer Sicht, da sie die Grundvoraussetzungen von Raum- und Zeitmessungen und des Kausalitätsprinzips hinterfragt. Schulversuche lassen sich nicht durchführen. Alles in allem ist die Relativitätstheorie bei den meisten Schülerinnen und Schülern nicht sehr beliebt. Und ich sehe keine Lösung, wie man ihre Attraktivität steigern könnte. Sie ist und bleibt ein schwieriges Unterrichtsunterfangen. Im folgenden Skript habe ich versucht, sie zumindest mathematisch stringent darzustellen, so dass mathematisch interessierte Schülerinnen und Schüler sich in ihr aufgehoben fühlen. Anhand dieses Skriptes habe ich sie seit mehr als dreißig Jahren in zahlreichen Leistungskursen unterrichtet.
In der Physikergemeinde ist vor einiger Zeit rund um die Relativitätstheorie einige Unruhe aufgekommen. Britische Forscher wollen in einem Experiment Photonen mit Überlichtgeschwindigkeit nachgewiesen haben. Sollten sich ihre Ergebnisse bestätigen, wäre der Relativitätstheorie die Grundlage entzogen. Eine alternative Deutung des Michelson-Versuches, die die möglichen Ergebnissen dieses Versuches aufgreift, rundet das Skript ab. Viel Spaß beim Lesen.
 
pdf Relativitätstheorie

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