Ok, ich fange einfach einmal bei null an. Die spezielle Relativitätstheorie ist im Grunde genommen ganz simpel und beruht auf der Anahme, dass die Lichtgeschwindigkeit c (300000 km/s) nicht überschritten werden kann und sich Licht immer mit dieser Geschwindigkeit fortbewegt. (D.h. dann auch Lorentzinvarianz) Dies wurde allerdings nicht von Einstein sondern von anderen Forschern entdeckt und sie fanden auch heraus, dass die Lichtgeschwindigkeit auch im Verhältnis von verschiedenen Beobachtern zueinander nicht variiert. Beispiel: Jemand läuft vor einem Laserstrahl davon und er läuft so schnell, dass er sich mit 299000 km/s bewegt. Was würde man eigentlich erwarten? Wenn er sich umschaut müsste sich ihm der Lichtstrahl doch eigentlich nur sehr langsam nähern, weil er selbst ja schon so schnell davon läuft. Das ist aber nicht der Fall! Das Licht nähert sich mit genau derselben Geschwindigkeit, nämlich c. Das ist die mystische Lorentzinvarianz. Jetzt gehen wir einen Schritt weiter. Stell Dir ein Raumschiff vor, das an Dir mit einer enorm hohen Geschwindigkeit vorbeifliegt. In diesem Raumschiff wird jetzt ein Lichtteilchen, ein Photon, von zwei Spiegeln immer hin und her reflektiert, es pendelt also immer hin und her, wie ein Basketball, der gedrippelt wird. Im Raumschiff sieht ein Beobachter, wie dieses Photon immer gerade von oben nach unten und wieder zurück fliegt und das immer mit der Geschwindigkeit c. Wenn Du Dich allerdings außerhalb des sich bewegenden Raumschiffs befindest, dann beschreibt das Photon keinen geraden Weg mehr sondern einen diagonalen. Wenn es sich nämlich gerade bewegen würde, würde es ja nicht mehr an derselben Stelle auf dem Spiegel aufkommen, an der es reflektiert worden ist, sondern woanders, weil sich das Raumschiff in der Zwischenzeit, in der das Photon noch unterwegs ist, ein Stück weiterbewegt hat. Wenn Dir das wieder zu abstrakt vorkommt, dann denke an einen Basketball in einem Zug, der auf und ab gedrippelt wird. Wenn Du außerhalb des Zuges stehst, der sich sehr schnell fortbewegt, dann sieht es so aus, als ob der Basketball nicht mehr gerade, sondern diagonal fliegen würde, weil sich die Stelle, von der er abprallt, ja immer ein bisschen weiterbewegt hat, wenn er wieder auf diese Stelle zurückprallt.
So weit so gut. Ein diagonaler Weg ist allerdings länger, als ein gerader, d.h., dass Photon muss eine längere Strecke zurücklegen und braucht dafür auch länger. Wir wissen aber, dass die Lichtgeschwindigkeit immer konstant ist. Daraus folgt, dass für einen Beobachter außerhalb des Raumschiffes sowohl die Zeit gedehnt erscheint, als auch die Strecken verkürzt. Man spricht hier von Zeitdilatation und Längenkontraktion, was die Grundlage der Relativitätstheorie darstellt. Für einen ruhenden Beobachter gehen bewegte Uhren langsamer. Das hat dann auch noch zur Folge, dass für einen ruhenden Beobachter bewegte Massen schwerer werden und man kann mit ein bisschen Integralrechnung aus der Zeitdilatation sogar Einsteins berühmte Formel E=mc² herleiten.
Das war jetzt die spezielle Relativitätstheorie. Sie heißt speziell, weil sie nur Systeme behandelt, die weder beschleunigt, noch einem Gravitationsfeld ausgesetzt sind.
Da kommt die allgemeine Relativitätstheorie ins Spiel und die ist mathematisch doch komplexer als die spezielle. Die Grundlage der a. Relativitätstheorie ist das sogenannte Äquivalenzprinzip. Diese besagt, dass man zwischen Beschleunigung und gravitativer Anziehung nicht unterscheiden kann! Stell Dir vor, Du wärest in einem Raum ohne jegliche Massen (außer Deiner natürlich). Wenn Du jetzt durch irgendetwas (sagen wir einmal, du säßest in einem Raumschiff) von hinten beschleunigt werden würdest, könntest Du nicht unterscheiden, ob Du jetzt nach vorne beschleunigt wirst, oder ob Du von einer Masse gravitativ nach hinten angezogen wirst. Beschleunigung und gravitative Anziehung sind also äquivalent zueinander.(g wird ja auch in m/s² angegeben)
Das hat jetzt einen interessanten Effekt: Stell Dir ein Karusell vor, das sich mit einer bestimmten Geschwindigkeit dreht. Wenn Du am Rand stehst, spürst Du eine nach außen gerichtete Kraft, die Zentrifugalkraft, und die ist gleichzusetzen mit einer Beschleunigung. Du kannst also aufgrund des Äquivalenzprinzips wieder nicht unterscheiden, ob Du beschleunigt oder gravitativ angezogen wirst. Jetzt kommt die spezielle Relativitätstheorie wieder ins Spiel: diese besagt ja, dass bewegte Strecken in Bewegungsrichtung verkürzt sind. Das hat aber bei Deinem Karusell zur Folge, dass das Verhältnis von Radius zu Umfang nicht mehr genau pi ist! Und um diesen Effekt auszugleichen gibt es nur eine Möglichkeit: Der Raum wird durch Beschleunigung gekrümmt! Das ist der Kerngedange der allgemeinen Relativitätstheorie! Nach dieser ist die Schwerkraft also nichts anderes als eine Raumkrümmung.
Das sind also die qualitativen Grundzüge der Relativitätstheorie, ich hoffe, es war einigermaßen nachvollziehbar und nicht zu wirr ;)
mfg,
phi243