Albert Einstein. Leben und Werk

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1 Albert Einstein Leben und Werk

2 Kindheit und Jugend Am wird Albert Einstein in Ulm (Donau) geboren. In München, wo seine Eltern eine Elektrotechnische Fabrik besitzen, geht er zur Schule. Als Student für Mathematik und Physik an der Eidgenössischen Polytechnischen Hochschule (ETH) in Zürich bekommt er hervorragende Noten.

3 Wichtige Jahre Kurz nach seinem Abschlussexamen 1900 schickt er seinen ersten wissenschaftlichen Artikel an die Annalen der Physik, eine der renommiertesten Zeitschriften auf diesem Gebiet. Nach einer schlecht bezahlten Anstellung als Privatdozent arbeitet er sieben Jahre als Beamter am Eidgenössischen Patentamt in Bern. In dieser Zeit entwickelt er bis spät in die Nacht Theorien über Atome, Elektronen, Raum und Zeit wird zu Albert Einsteins Wunderjahr. Er verfasst seine Dissertation und veröffentlicht mehrere bedeutende Arbeiten, darunter die Abhandlung über die Spezielle Relativitätstheorie (E=mc²).

4 Wechselvolle Jahre Im Februar 1908 habilitiert er an der Universität Bern. Zwischen 1909 und 1914 ist er Professor an der Universität Zürich, wechselt für ein halbes Jahr an die Universität Prag und kehrt danach an die ETH Zürich zurück. Während dieser Zeit entwirft er die Allgemeine Relativitätstheorie erhält Einstein den Ruf der angesehenen Preußischen Akademie der Wissenschaften in Berlin. Im Jahr 1916 vollendet er die Allgemeine Relativitätstheorie. Lange Zeit kann sie nicht bewiesen werden. Erst eine Sonnenfinsternis 1919 bestätigt die Theorie: Die gewaltige Masse der Sonne lenkt wirklich das Licht der Sterne ab.

5 Höhepunkt und Emigration Im November 1921 wird ihm der Physik-Nobelpreis für die Entdeckung des photoelektrischen Effekts verliehen. ( Allgemeiner Begriff für die Bildung und Freisetzung von elektrisch geladenen Teilchen aus Materie, wenn diese mit Licht oder anderer elektromagnetischer Strahlung bestrahlt wird.) Der Pazifist und Jude Einstein wird offen von den Nazis angefeindet kehrt der Weltbürger Deutschland für immer den Rücken und emigriert in die USA. Dort erhält er eine Professur am Institute for Advanced Studies in Princeton.

6 Die letzten Jahre Im Jahr 1941 wird Einstein amerikanischer Staatsbürger formuliert er die endgültige Fassung der Verallgemeinerung der Relativitätstheorie. Einstein stirbt am 18. April 1955 im Alter von 76 Jahren in Princeton.

7 Die Veröffentlichungen 1905 Über einen die Erzeugung und Verwandlung des Lichtes betreffenden heuristischen Gesichtspunkt Über die von der molekularkinetischen Theorie der Wärme geforderte Bewegung von in ruhenden Flüssigkeiten suspendierten Teilchen Zur Elektrodynamik bewegter Körper [Spezielle Relativitätstheorie] Ist die Trägheit eines Körpers von seinem Energiegehalt abhängig? [Spezielle Relativitätstheorie mit Masse-Energie- Äquivalenz]

8 Jetzt kommt die Wissenschaft

9 Zu Lebzeiten Albert Einsteins wurde theoretisch erkannt und in Versuchen belegt, dass die Lichtgeschwindigkeit, als größtmögliche Geschwindigkeit überhaupt, eine unveränderliche Naturkonstante ist: km/s. Die Frage, wie groß dann die relative Geschwindigkeit zweier in gegesätzlicher Richtung führender Lichtstrahlen zueinander ist, führte zu der Schlussfolgerung, dass in dem Falle, dass sich eine Lichtquelle selbst bewegt, die Zeit verändern muss. Diese Zeitverlangsamung, Zeitstreckung oder auch Zeitdilatation lässt sich mit Hilfe der Lichtuhr erklären: Ein Lichtimpuls (man könnte sich auch ein Photon vorstellen) pendelt zwischen zwei Spiegeln. Der Weg des Lichtimpulses ändert sich für einen ruhenden Betrachter, wenn diese Spiegel bewegt werden. Aus der folgenden Berechnung erhält man einen "Zeitverzögerungsfaktor" γ.

10 Die Zeitdilatation (1)

11 Die Zeitdilatation (2) ( A C ) ²+ ( B C ) ²=1 ( A C ) ²=1 ( B C ) ² A C = 1 ( B C ) ² T T ' = 1 ( v c ) ² T ' T = 1 1 ( v/c)² =γ A C = T T ' B C = v c A² + B²=C²

12 Eine ähnliche Überlegung führt zu einer Längenkontraktion oder Längenverkürzung bei hohen Geschwindigkeiten. Der Faktor γ um den l' kürzer ist als l (oder γ = l/l ) wird in gleicher Weise berechnet wie bei der Zeitdilatition. Aus dieser räumlichen Veränderung bei hohen Geschwindigkeiten entwickelten Studenten eine Flugsimulation durch das Brandenburger Tor.

13 Flug durch das Brandenburger Tor mit Normalgeschwindigkeit (50 km/h) mit 90 % der Lichtgeschwindigkeit ( km/h) mit 99 % der Lichtgeschwindigkeit ( km/h)

14 Die berühmteste Formel Albert Einsteins ist wohl E=m*c². Um diese Äquivalenz von Energie und Masse zu verstehen, kann man wieder ein Photon betrachten, welches auf einen Körper trifft und dabei den Energiegehalt dieses Körpers erhöht. Außerdem muss man den Zusammenhang zwischen der kinetischen Energie und dem Impuls eines Körpers verstehen. Der Impuls eines Körpers berechnet sich über die Kraft, die über eine gewisse Zeit auf ihn einwirkt und ergibt damit für die gegebene Masse eine entsprechende Geschwindigkeit: F*t = m*v.

15 Energie und Impuls E=F l p=f t E p =l t =v E= p v

16 Energie und Masse Die Energie eines Photons: ε = p*c Der Impuls eines Photons: p = m*c ε = m*c²

17 Schaukel und Pendel

18 Lebensbilanz "Weisheit ist nicht das Ergebnis der Schulbildung, sondern des lebenslangen Versuchs, sie zu erwerben." Albert Einstein, 1954

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