Allgemeine Relativitätstheorie: Gravitation und Raumzeitkrümmung

Wird Newtons Apfel durch eine Kraft zur Erde hin angezogen oder folgt er einer “geraden Linie” in der von der Erde gekrümmten Raumzeit? Wie kann ein Photon, das selbst keine Masse hat, durch Gravitation abgelenkt werden? Und warum fallen Gegenstände unterschiedlicher Masse mit derselben Geschwindigkeit zu Boden?

Inwiefern haben die diesbezüglichen Entdeckungen Galileis den Weg für Einsteins spezielle und anschliessend für seine allgemeine Relativitätstheorie geebnet? Schliesst letztere die erste mit ein? Und in welchen Fällen sind sie überhaupt anwendbar?

Was, wenn die sichtbarste Kraft in unserem täglichen Leben keine Kraft, sondern eine Eigenschaft der Raumzeit ist?

Die Klärung all dieser Fragen ist Gegenstand einer voruniversitären Studienwoche, bei der die Teilnehmenden auf dem Weg vom 1. Newtonschen Gesetz zur speziellen Relativitätstheorie und vom 2. Newtonschen Gesetz zur allgemeinen Relativitätstheorie auf jene Entdeckungen stossen, welche der gegenwärtigen Forschung zum Ursprung des Universums, zu Gravitationswellen und zu schwarzen Löchern zugrunde liegen.

Vorträge sowie Besuche von EPFL-Laboratorien runden das Programm dieser voruniversitären Studienwoche ab.

Um die konzeptionelle Entwicklung von der Galilei-Newtonschen Raumzeit zur Raumzeit der speziellen und schliesslich der allgemeinen Relativitätstheorie zu erklären, widmet sich diese voruniversitäre Studienwoche der Mathematik, dem Herzstück unseres modernen Physikverständnisses. Es sind keine Vorkenntnisse erforderlich, welche über den Stoff des 2. Gymnasialjahres hinausgehen – abgesehen von dem Interesse, in ihrer ursprünglichen und universellen Sprache jenen Überlegungen zu folgen, die die Grundsteine der modernen Physik gelegt haben. Darüber hinaus können die Teilnehmenden ein Gruppenforschungsprojekt aus den verschiedenen angebotenen Themen (mit oder ohne Bezug zur Mathematik) auswählen.

Praktische Informationen

Datum und Ort

Vom 30. Juni bis 4. Juli 2025 an der EPFL (Lausanne)

Uhrzeit

Voraussichtlich von 9 bis 17 Uhr; ein detailliertes Programm mit den definitiven Uhrzeiten wird den Teilnehmenden zugesendet.

Zielgruppe

Gymnasiastinnen und Gymnasiasten, ab dem 2. Gymnasialjahr. Ein starkes Interesse an Kosmologie, theoretischer Physik und Mathematik wird vorausgesetzt.

Sprache

Französisch

Lehrkräfte

Dr. Nicolas Michel, EPFL-Absolvent in Physik und Mathematik und Gymnasiallehrer, unterstützt von mehreren Studierenden der EPFL.

Kosten

CHF 50.- (exkl. MWST).
Die Mittagessen am ersten und letzten Tag werden offeriert. Die weiteren Mahlzeiten sowie eventuelle Übernachtungskosten sind von den Teilnehmenden selbst zu tragen.

Anmeldung

Anmeldung über diesen Link bis zum 13. April 2025.

Die Gymnasiastinnen und Gymnasiasten können sich pro Schuljahr für eine voruniversitäre Studienwoche anmelden.
Ausnahmen können berücksichtigt werden, falls genügend freie Plätze vorhanden sind.

Kontakt

Das Education Outreach Department (SPE) steht bei Fragen gerne zur Verfügung: [email protected]

Fakultative Lektüre

Für die Teilnahme an dieser voruniversitären Studienwoche sind keinerlei Vorkenntnisse erforderlich, ein ausgeprägtes Interesse an Astrophysik, Kosmologie und Erkenntnistheorie genügt. Die Lektüre eines der drei folgenden Bücher kann den Besuch dieser voruniversitären Studienwoche sinnvoll ergänzen:

• Hawking, Stephen. Une brève histoire du temps. Flammarion, 2018
• Schutz, Bernard. Gravity from the Ground Up: An Introductory Guide to Gravity and General Relativity. Cambridge University Press, 2003
• Weinberg, Steven. Les Trois Premières Minutes de l’univers. Nouvelle éd. Paris: Seuil, 1988

Diese voruniversitäre Studienwoche wird gemeinsam vom Education Outreach Department (SPE) der EPFL und der Schweizerischen Studienstiftung angeboten.