Albert Einsteins Relativitätstheorie und die Quantenmechanik zählen zu den revolutionären Errungenschaften der Physik im 20. Jahrhundert. Beide Theorien haben unser Verständnis von Raum, Zeit und Materie grundlegend verändert und die Grundlagen der modernen Physik geprägt. Dabei gibt es jedoch deutliche Unterschiede zwischen diesen beiden Theorien, die wir in diesem Artikel näher beleuchten wollen.
Relativitätstheorie
Die Relativitätstheorie ist eine Theorie der Physik, die von Albert Einstein entwickelt wurde. Sie besteht aus zwei Teilen: der Speziellen Relativitätstheorie (1905) und der Allgemeinen Relativitätstheorie (1915). Die Spezielle Relativitätstheorie beschäftigt sich mit der Struktur von Raum und Zeit und ist insbesondere deshalb relevant, weil sie aufzeigt, dass Zeit und Raum nicht absolut sind, sondern voneinander abhängen. Die Allgemeine Relativitätstheorie erweitert die Spezielle Relativitätstheorie um die Gravitation und zeigt, dass die Anwesenheit von Materie und Energie den Raum um sie herum krümmt. Die Gravitation wird als Folge dieser Raumzeitkrümmung erklärt.
Quantenmechanik
Die Quantenmechanik ist eine Theorie der Physik, die in den 1920er Jahren von Physikern wie Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger und Max Born entwickelt wurde. Sie beschäftigt sich mit der Beschreibung von Teilcheneigenschaften und ihre Wechselwirkungen auf einer mikroskopischen Ebene – also in einer Größenordnung, die weit kleiner ist als die, mit der wir in unserem täglichen Leben zu tun haben. Im Quantenmechanik-Regime gehorchen Teilchen nicht den Gesetzen der klassischen Physik, sondern unterliegen einer Reihe von Phänomenen, die uns auf den ersten Blick fremd und paradox erscheinen: Teilchen können gleichzeitig an mehreren Orten sein (Superposition), es gibt grundsätzliche Unbestimmtheiten in ihrer Position und Geschwindigkeit (Unschärferelation) und Teilchen können miteinander verwoben sein, sodass sie Informationen unmittelbar über weite Entfernungen austauschen (Verschränkung).
Die wesentlichen Unterschiede
Eine der Hauptdifferenzen zwischen der Relativitätstheorie und der Quantenmechanik betrifft den Bereich, auf den sich die Theorien beziehen. Während die Relativitätstheorie auf makroskopischen Skalen und bei sehr hohen Geschwindigkeiten oder starken Gravitationsfeldern gilt, ist die Quantenmechanik für mikroskopische Skalen und Beschreibung von subatomaren Teilcheneigenschaften zuständig.
Ein weiterer entscheidender Unterschied ist die Art und Weise, wie Raum und Zeit behandelt werden. In der Relativitätstheorie sind Raum und Zeit dynamisch gekoppelt, während sie in der Quantenmechanik als starre Hintergrundbühne dienen. Dies ist eine der zentralen Schwierigkeiten bei der Vereinigung dieser beiden Theorien zu einer konsistenten Theorie von Quantengravitation.
Tabelle: Unterschiede zwischen Relativitätstheorie und Quantenmechanik
| Relativitätstheorie | Quantenmechanik |
|---|---|
| Raum und Zeit sind dynamisch gekoppelt. | Raum und Zeit bilden eine starre Hintergrundbühne. |
| Relevant auf makroskopischen Skalen und bei hohen Geschwindigkeiten oder starken Gravitationsfeldern. | Relevant auf mikroskopischen und subatomaren Skalen. |
| Entwickelt von Albert Einstein. | Entwickelt von Heisenberg, Schrödinger, Born und anderen. |