Kursübersicht

Lernmodule

Schwarze Löcher, Neutronensterne, Gravitation und die Beeinflussung von Raum und Zeit – Dinge, die mit Hilfe der Allgemeinen Relativitätstheorie erklärt werden können.

Albert Einstein

1915 präsentiert Albert Einstein, damals 36, seine komplizierte Allgemeine Relativitätstheorie. Diese fordert Newtons Gravitationsverständnis heraus und postuliert, dass Raum und Zeit durch Massen beeinflusst werden. Die Theorie basiert auf der Betrachtung der vierdimensionalen Raumzeit und behandelt im Kern geometrische Konzepte.

Im Basismodul BM1 „Wir brauchen ein neues Verständnis von Geometrie“ erweitern wir den bekannten Geometrie-Begriff und schaffen damit die Grundlagen, um die Allgemeine Relativitätstheorie einzuführen. Basismodul BM2 wendet diese Grundlagen auf eine berühmte Beobachtung an: die Lichtablenkung an der Sonne.

Sektormodell einer Kugeloberfläche
Basismodul

BM1: Wir brauchen ein neues Verständnis von Geometrie

Geometrie ist nicht gleich Geometrie: Verlaufen parallel startende Geraden überall immer parallel? Was gibt es noch für Geometrien und was hat ein Sattel damit zu tun? In diesem Modul erweitern wir den uns bekannten Geometrie-Begriff.

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Sonnenfinsternis
Basismodul

BM2: Wie das Bild einer Sonnenfinsternis die Physik erschütterte

Einstein revolutionierte das Gravitationsverständnis mit seiner bahnbrechenden Theorie. Dieses Modul beleuchtet, wie ein Wissenschaftler durch ein wegweisendes Sonnenfinsternis-Experiment Einstein zum Star machte.

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Wissenschaftliche Grundlagen

Literatur

Die hier vorgestellten Lernmodule basieren auf den folgenden Arbeiten:

Kraus, U. & Zahn, C. (2016). Lichtablenkung für die Schule: von der Metrik zur Geodäte. Astronomie und Raumfahrt, 3/4.
Kraus, U. & Zahn, C. (2017). Lichtablenkung an Schwarzen Löchern – eine modellbasierte Einführung. Letzter Abruf am 22.02.2024 unter tempolimit-lichtgeschwindigkeit.de/dasu17.
Kraus, U., Zahn, C. & Weissenborn, S. (2021). Introducing the geometric concepts of general relativity with sector models. In: Kersting, M. & Blair, D. (Hrsg.) Teaching Einsteinian Physics in Schools. Routledge.
Weissenborn, S. & Marakis, V. (2022). Lichtablenkung – aber gerade! Naturwissenschaften im Unterricht Physik, 192.

Die in den Lernmodulen eingesetzten virtuellen Sektormodelle basieren auf dem Konzept von Zahn und Kraus:

Zahn, C. & Kraus, U. (2014). Sector models – A toolkit for teaching general relativity: I. Curved spaces and spacetimes. Eur. J. Phys. 35 (5) 055020.
Zahn, C. & Kraus, U. (2019). Sector models – A toolkit for teaching general relativity: II. Geodesics. Eur. J. Phys. 40 (1) 015601.
Kraus, U. & Zahn, C. (2019). Sector models – A toolkit for teaching general relativity: III. Spacetime geodesics. Eur. J. Phys. 40 (1) 015602.