Nova Acta Leopoldina Band 110 Nummer 377

1. Effekte der Speziellen Relativitätstheorie1 Als sichtbarer Effekt der Speziellen Relativitätstheorie fällt einem als Erstes wohl die Län- genkontraktion ein: Ein bewegtes Objekt erscheint in Bewegungsrichtung um den Faktor [1] verkürzt; hier ist v die Geschwindigkeit des Objekts relativ zum Beobachter, c bezeichnet die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum. Senkrecht zur Bewegungsrichtung bleiben alle Längen un- verändert.2 Man muss nicht allzu kühn sein, um zu vermuten, dass man die Längenkontraktion nicht nur messen, sondern bei sehr hohen Geschwindigkeiten auch unmittelbar sehen kann. Abbil- dung 1 zeigt die Erde mit einem Teleskop aus der Entfernung der Mondbahn betrachtet. Ab- bildung 1A ist das gewohnte Bild, das entsteht, wenn Erde und Betrachter zueinander ruhen; es verändert sich nur unmerklich, solange die Geschwindigkeit einer Relativbewegung sehr viel niedriger als die Lichtgeschwindigkeit ist. Abbildung 1B zeigt die längenkontrahierte Erde, wie wir sie sehen könnten, wenn die Lorentz-Kontraktion unmittelbar sichtbar wäre. Die Bewegung verläuft in Richtung der Polachse mit einer Geschwindigkeit von 95 % der Lichtgeschwindigkeit. Abb. 1 (A) Das gewohnte Bild der Erde, mit einem starken Teleskop aus der Entfernung der Mondumlaufbahn be- trachtet. Der Beobachter bewegt sich relativ zur Erde nicht. (B) Die längenkontrahierte Erde, wie wir sie sehen könn- ten, wenn die Lorentz-Kontraktion unmittelbar sichtbar wäre. Die Bewegung verläuft in Richtung der Polachse mit einer Geschwindigkeit von 95 % der Lichtgeschwindigkeit. (C) Die Erde, wie sie sich tatsächlich zeigt, wenn der Beobachter sich mit 95 % der Lichtgeschwindigkeit an ihr vorbei bewegt. Die Auswirkungen der endlichen Licht- laufzeit kompensieren weitgehend den Einfluss der Längenkontraktion auf das Bild, so dass der Umriss der Erde wie- der genau kreisförmig erscheint. Was auch Einstein sicher gern gesehen hätte – Visualisierung relativistischer Effekte Nova Acta Leopoldina NF 110, Nr. 377, 65–81 (2011) 67 A B C 1 v c 1 Auf der dem Jahresversammlungsband beigegebenen DVD finden sich Videoclips aus der DVD „Wissenschaft für jedermann Nr. 4“ des Deutschen Museums, die die Aussagen des Vortrags durch ausgewählte visuelle Beiträge zum Thema Relativitätstheorie unterstützen. 2 Vgl.: DVD → RUDER und NOLLERT → Längenkontraktion. 2 2