Einstieg in Quantenphysik und relativistischen Effekten. Definition und Eigenschaften von Quantenobjekten, relativistische Dynamik und Kinematik von Teilchen.
Die Relativistische Physik bezieht sich auf Theorien, die von Albert Einstein entwickelt wurden, einschließlich der Speziellen und der Allgemeinen Relativitätstheorie. Sie ist eine Erweiterung der klassischen Physik und berücksichtigt, wie sich die Geschwindigkeit des Lichts und der Bewegungsstatus von Beobachtern auf die Wahrnehmung von Zeit und Raum auswirken.
Die ursprüngliche Motivation war die Lösung eines Widerspruchs zwischen der Maxwell-Theorie des Elektromagnetismus und der scheinbaren Tatsache, dass die Geschwindigkeit des Lichts konstant ist, unabhängig vom Beobachterstatus.
Die beiden grundlegenden Prinzipien der Speziellen Relativitätstheorie sind das Relativitätsprinzip, welches besagt, dass die Gesetze der Physik in allen ruhenden und gleichmäßig bewegten Bezugssystemen die gleichen sind, und das Prinzip der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit, welches besagt, dass die Lichtgeschwindigkeit in jedem Inertialsystem konstant ist.
Die Gleichung E = mc² besagt, dass Energie (E) in Masse (m) konvertiert werden kann und umgekehrt, wobei c die Konstante der Lichtgeschwindigkeit ist.
Die Hauptvorhersage der Allgemeinen Relativitätstheorie ist die Existenz von Gravitationswellen, die eine Folge von bewegenden massiven Objekten sind.
Die Raumzeit ist ein vierdimensionales Kontinuum, bestehend aus drei räumlichen Dimensionen und einer zeitlichen Dimension. Es ist das Hauptfundament der Relativitätstheorie.
Eine bewegte Uhr geht langsamer als eine ruhende Uhr. Dieses Phänomen wird als Zeitdilatation definiert und ist eine direkte Folge der Relativitätstheorie.
Längenkontraktion bedeutet, dass ein bewegter Beobachter eine durch Hochgeschwindigkeitsbewegung verursachte Kontraktion in der Länge eines Objekts messen würde, verglichen mit einem ruhenden Beobachter.
Die Allgemeine Relativitätstheorie sagt voraus, dass die Gravitation eine Krümmung der Raumzeit durch Masse und Energie ist und nicht eine Kraft im klassischen Sinne.
Die Gravitationsrotverschiebung tritt auf, wenn Licht oder andere elektromagnetische Strahlung von einem massiven Objekt weg bewegt wird. Die Wellenlänge des Lichts wird länger, was zu einer Verschiebung hin zu rotem Licht führt. Dies ist eine direkte Vorhersage der Allgemeinen Relativitätstheorie.