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 von u. a. Dr. Michael Esfeld, Experte für Wissenschaftsphilosophie, 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 1. 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

Ort und Zeit: Vom 4. bis 8. Juli 2022 an der EPFL (Lausanne)
Zielgruppe: Gymnasiastinnen und Gymnasiasten, die das 1. Jahr erfolgreich abgeschlossen haben
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 werden offeriert, für allfällige Übernachtungskosten müssen die Teilnehmenden jedoch selbst aufkommen
Anmeldung: Die Anmeldungen sind geschlossen
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.