In dieser Unterrichtseinheit setzen sich die Schülerinnen und Schüler mit der Person und Biographie des Ausnahmewissenschaftlers Albert Einstein auseinander, um wesentliche geschichtliche und politische Aspekte des 20. Jahrhunderts und zentrale Fragen zur ethisch-moralischen Verantwortung von von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern zu klären.Der Name Albert Einstein weckt sofort Assoziationen: Relativitätstheorie oder die Formel E = mc², ein die Zunge herausstreckender zottelhaariger älterer Mann, Einstein als Wegbereiter des Paradigmenwechsels in der Physik und als Vorzeige-Genie der modernen Naturwissenschaft. Vor allem die weniger bekannten Facetten von Einsteins Persönlichkeit - seine historische und politische Rolle - sollen in der hier vorliegenden Unterrichtseinheit erarbeitet werden. Auf diese Weise erhalten die Schülerinnen und Schüler gleichzeitig eine erste Orientierung sowie zahlreiche Anregungen für eine weitere Auseinandersetzung mit der Person Einsteins und der publizistischen Präsenz dieser Schlüsselfigur des 20. Jahrhunderts. Biografische Annäherung Zu Beginn der Unterrichtseinheit zu Albert Einstein bietet es sich an, die Vorkenntnisse der Schülerinnen und Schüler in einem Brainstorming zusammenzutragen. Durch die Strukturierung der Ergebnisse tauchen eventuell bereits erste Fragen und Spuren auf, die in der Folge durch die Internetrecherche verfolgt werden können. Vor der Erstellung der einzelnen "Bausteine" sollte die gesamte Lerngruppe sich einen ersten (chronologischen) Überblick über das Leben Einsteins verschaffen und vorher unbekannte Punkte ergänzen. Dazu bietet es sich an, vor der Suche nach genaueren Informationen auf eine Internetseite zu verweisen, die einen derartigen Überblick bietet. Entwickeln zentraler Fragestellungen für die Recherche Nach dem Feststellen der Vorkenntnisse und dem Sammeln grundlegender biografischer Informationen werden nun zentrale Fragen aufgestellt, die in der Folge durch die Recherche beantwortet werden sollen. Bei einer im Umgang mit dem Internet unerfahrenen Lerngruppe sollten zudem einige "Regeln" aufgestellt werden, etwa die Angabe des Fundortes oder auch die Vorgehensweise bei der Recherche. So wird bei den Schülerinnen und Schülern der notwendige kritische Umgang mit dem Medium nochmals betont. Ablauf Ablauf der Unterrichtseinheit "Albert Einstein" Hinweise zur Erarbeitung der verschiedenen biografischen Aspekte: Einstein als Emigrant, politischer Stichwortgeber und Jude Albert Einstein im Unterricht Schwerpunkte der Unterrichtseinheit Die Schwerpunkte liegen dabei auf Einsteins Weg ins Exil als Verfolgter des Nazi-Regimes, auf seiner Beziehung zum Judentum und zur Gründung des israelischen Staats sowie seiner Stellungnahme zu politischen und ethischen Fragen der modernen Gesellschaft. Die genannten Punkte können anhand der angegebenen Linktipps von den Schülerinnen und Schülern im Internet recherchiert, aufgearbeitet und präsentiert werden. Fächerübergreifendes Arbeiten Auch wenn die hier angebotenen Vorschläge sich im Wesentlichen auf eine Auseinandersetzung im geisteswissenschaftlichen Bereich konzentrieren, ist an vielen Punkten der Bezug zu den naturwissenschaftlichen Leistungen Einsteins so eng, dass ein fächerübergreifendes Vorgehen im Unterricht nahe liegt und zu fruchtbaren Ergebnissen führen kann. Fachkompetenzen Die Schülerinnen und Schüler recherchieren Informationen zur Person Albert Einsteins im Internet und tragen sie zusammen. vollziehen Einsteins Weg ins Exil nach. werden sich des exemplarischen Charakters von Einsteins Biografie als intellektueller Gegner und Verfolgter des NS-Regimes bewusst. untersuchen Einsteins pazifistische Grundhaltung näher. werden sich der gesellschaftlichen Dimension und Verantwortung von (Natur-) Wissenschaften und Forschern bewusst. lernen seine enge Verbundenheit zum Judentum und seine Rolle bei der Staatsgründung Israels kennen. lernen Einsteins Haltung zur israelischen Staatsgründung kennen und vergleichen sie mit heutigen Konfliktpunkten. Methodenkompetenzen Die Schülerinnen und Schüler vollziehen anhand der Transkription des Textes den Umgang mit einer Quelle vor deren Interpretation selbständig nach. setzen sich bei der "Edition" des Einstein-Manuskripts mit Vorgehensweise und Problemen der Geschichtswissenschaft auseinander. nutzen im Internet zugängliche Archive und suchen geeignete Quellen. Die Schülerinnen und Schüler sollen Informationen zur Person Albert Einsteins im Internet recherchieren und zusammentragen. Einsteins Weg ins Exil nachvollziehen. sich des exemplarischen Charakters von Einsteins Biografie als intellektueller Gegner und Verfolgter des NS-Regimes bewusst werden. Einsteins pazifistische Grundhaltung näher untersuchen. sich der gesellschaftlichen Dimension und Verantwortung von (Natur-) Wissenschaften und Forschern bewusst werden. seine enge Verbundenheit zum Judentum und seine Rolle bei der Staatsgründung Israels kennenlernen. Einsteins Haltung zur israelischen Staatsgründung kennenlernen und mit heutigen Konfliktpunkten vergleichen. Die Schülerinnen und Schüler sollen anhand der Transkription des Textes den Umgang mit einer Quelle vor deren Interpretation selbständig nachvollziehen. sich bei der "Edition" des Einstein-Manuskripts mit Vorgehensweise und Problemen der Geschichtswissenschaft auseinandersetzen. im Internet zugängliche Archive nutzen und geeignete Quellen suchen. Aufbauend auf das erarbeitete biografische Fundament kann nun den einzelnen Aspekten von Einsteins Persönlichkeit nachgegangen werden. Die Arbeitsaufträge erleichtern den Schülerinnen und Schülern die Orientierung und geben einen groben Rahmen für Rechercheaktivitäten vor. In welcher Form die drei Blöcke im Unterricht behandelt werden, kann je nach zeitlichen Voraussetzungen, Zielsetzung und Intensität variiert werden. Dementsprechend und je nach Voraussetzungen der Lerngruppe kann die Erarbeitung im Klassenverband, in Kleingruppen oder in Form eines Stationen-Lernens erfolgen. Block A: Albert Einstein und die Emigration Hier untersuchen die Schülerinnen und Schüler diesen spezifischen Bereich von Einsteins Biografie genauer und recherchieren entsprechende Hintergrund-Informationen im Internet. Insbesondere das Beispiel, das Einstein deutschen Zeitgenossen und Intellektuellen mit seiner Emigration in die USA unmittelbar nach der NS-Machtübernahme gab, sollte hier vertieft werden. Je nach Vorkenntnissen der Lerngruppe bietet es sich beispielsweise an, Einsteins Weg mit dem anderer deutscher Emigranten zu vergleichen. Herausgearbeitet werden könnte hier zusätzlich, in welchem Maße die Emigration aufgrund von politischen Einstellungen und Wertvorstellungen erfolgt oder inwieweit sie eine Reaktion auf Repressionen des NS-Regimes (Zensur, Berufsverbot, Ausgrenzung jüdischer Mitbürger) darstellt. Block B: Albert Einstein und die Politik Dieser Punkt bietet die Möglichkeit, über das rein historische Interesse hinaus Fragen zu stellen, inwiefern Einsteins Einstellungen und Erkenntnisse neben seinen naturwissenschaftlichen Leistungen wichtige gesellschaftliche, politische und ethische Probleme und Prozesse des 20. Jahrhunderts reflektieren oder gar vorwegnehmen. Insbesondere beim ersten Teil tritt die gründliche Analyse der Texte gegenüber der Suche nach Informationen in den Vordergrund. Am Ende können die Schülerinnen und Schüler nach Verbindungslinien suchen, die von Einsteins Aussagen und Einstellungen zu aktuellen Fragen und Entwicklungen führen. Dabei sollte darauf geachtet werden, das die Lerngruppe über das entsprechende Vorwissen verfügt und das die Beispiele danach ausgewählt werden. Block C: Albert Einstein und das Judentum Ein Brief Einsteins dient als Quellengrundlage und Ausgangsbasis für diesen Unterrichtsabschnitt. In den Arbeitsaufträgen wird auf einen Text Bezug genommen, in dem sich Einstein mit der Gründung Israels auseinandersetzt. Ebenso denkbar ist die Verwendung weiterer Manuskripte, die im Albert Einstein Archiv Online digitalisiert vorliegen. Vor der inhaltlichen Auseinandersetzung steht hier die Transkription des handschriftlichen Textes. Aufgrund der relativ guten Lesbarkeit von Einsteins Schrift sollten die Jugendlichen dazu größtenteils selbständig in der Lage sein. Nach der Umschrift erfolgt in einer zweiten Phase die Einordnung und Interpretation des Briefes. Die vorher erstellte Biografie dient nun zum einen als Hilfsmittel, zum anderen werden aber die dort bereits erarbeiteten Aspekte durch die intensive Auseinandersetzung nochmals vertieft. Ebenso können fehlende Informationen durch die Internetrecherche ergänzt werden. Auch hier kann durch die Passage zum Verhältnis Israels zu seinen arabischen Nachbarn ein Gegenwartsbezug hergestellt werden und Bestandteil einer Abschlussdiskussion werden.

" ... Aus allen diesen Motiven bin ich leidenschaftlicher Pazifist und Antimilitarist, lehne jeden Nationalismus ab, auch wenn er sich nur als Patriotismus gebärdet." Im Zusammenhang mit Einsteins Glaubensbekenntnis recherchieren die Schülerinnen und Schüler im Internet zu den Themen Nationalsozialismus und Emigration. Die Persönlichkeit Albert Einsteins weist eine Vielzahl unterschiedlicher Facetten auf, vor allem der brillante Physiker ist den meisten wohl bekannt. Dass sich Einstein schon früh politisch und hier in erster Linie für den Pazifismus engagierte, ist nicht unbedingt Allgemeinwissen. Einstein trat sein Leben lang für den Frieden und gegen Militarismus ein. Seine Überzeugung brachte ihn zwangsläufig in Opposition zu den militaristisch-expansiven Zielvorstellungen der Nationalsozialisten und führte schließlich zu seiner Emigration aus der Heimat. Ausgangspunkt für die Beschäftigung mit der Persönlichkeit Albert Einsteins ist sein berühmtes Glaubensbekenntnis von 1932, in dem er sein Welt- und Menschenbild darstellt. Inhalte der Unterrichtseinheit Kurze Darstellung der Unterrichtsinhalte mit einer Zufammenfassung in Form einer MindMap-Grafik. Die Schülerinnen und Schüler sollen den Pazifisten Albert Einstein kennen lernen. analysieren, inwieweit Einsteins ethische Grundhaltung seine Biografie prägte. die Phänomene Pazifismus und Emigration kennen und verstehen lernen. Thema Albert Einstein - Pazifist und Weltbürger Autor Stefan Schuch Fach Geschichte Zielgruppe ab Klasse 9 Zeitraum 1 bis 2 Stunden Technische Ausstattung Computer mit Internetzugang in ausreichender Anzahl (Einzel- oder Partnerarbeit) Ausgangspunkt für die Beschäftigung mit der Persönlichkeit Albert Einsteins ist sein berühmtes Glaubensbekenntnis von 1932, in dem er sein Welt- und Menschenbild darstellt. Die Schülerinnen und Schüler setzten sich mit den Begriffen Pazifist und Pazifismus auseinander und informieren sich mithilfe der auf dem Arbeitsblatt vorgegebenen Links über Einsteins pazifistische Haltung zurzeit des Ersten Weltkriegs. Im nächsten Schritt stellen sie Einsteins persönliches Glaubensbekenntnis in Bezug zu der Ideologie und dem Herrschaftssystem der Nationalsozialisten (diese Aspekte sollten im Unterricht schon behandelt sein, so dass die Jugendlichen auf Bekanntes zurückgreifen können). einstein-website.de: Einsteins Glaubensbekenntnis (1932) " ... Aus allen diesen Motiven bin ich leidenschaftlicher Pazifist und Antimilitarist, lehne jeden Nationalismus ab, auch wenn er sich nur als Patriotismus gebärdet." Die Schülerinnen und Schüler erkennen die Unvereinbarkeit zwischen dem nationalsozialistischen System und Einsteins Lebenseinstellung, aus der zwangsläufig sein Entschluss zur Emigration folgen musste. Um die Dimension der damaligen Emigration kennen zu lernen, beschäftigen sich die Schülerinnen und Schüler in einem letzten Arbeitsschritt mit weiteren prominenten Emigranten des Jahres 1933. Die Schülerinnen und Schüler könnten - sofern die entsprechende Software zur Verfügung gestellt werden kann - eine MindMap zur Zusammenfassung ihrer Ergebnisse erstellen. Für die Erstellung kann zum Beispiel das Programm "Mindjet MindManager" genutzt werden: Das Arbeitsblatt können Sie hier als editierbares RTF-Dokument herunterladen.

Die Lernenden setzen sich anhand der exemplarischen Biografien von Löb "Levi" Strauss (19. Jahrhundert) und Albert Einstein (20. Jahrhundert) mit Bedingungen von Migration (Migrationstheorie), Inklusion und Exklusion, Stereotypen und der Vielfalt jüdischer Identität auseinander.Migration ist der "Normalfall der Geschichte" (Klaus Bade), aber sie stellt die Reaktion auf völlig unterschiedliche Situationen dar: Freiwilligkeit und Zwang sowie Push- und Pull-Faktoren bestimmen Aus- und Einwanderung. Armut und Obrigkeitsstaat veranlassten vor allem im 19. Jahrhundert Hunderttausende Deutsche zur Auswanderung; für Jüdinnen und Juden in Deutschland galten zusätzlich Benachteiligungen in Staat und Gesellschaft. Von Einschränkungen und Vorurteilen hebt sich die Entfaltung der Persönlichkeit in einer freien Gesellschaft in Lebensgeschichten wie der von Löb "Levi" Strauss (1829-1902) ab: In San Francisco (USA) entwickelte sich Strauss durch harte Arbeit, Erfindergeist und eine soziale Einstellung zu einem verantwortungsbewussten, angesehenen Bürger. Albert Einstein (1879–1955) findet zwar als Jahrhundert-Physiker Anerkennung, aber dieser Erfolg wird ihm als assimilierten Juden am rechten Rand der Gesellschaft geneidet. Seine Ausbürgerung 1933 markiert zweierlei: einen Wendepunkt in der deutschen Geschichte hin zu Exklusion, Kulturverlust und Barbarei, und für Einstein schon in der Weimarer Republik eine Rückbesinnung auf aktive Solidarität mit Verfolgten und dem Aufbau jüdischer Institutionen: Der Agnostiker Einstein wird Zionist. Die Unterrichtseinheit ist Bestandteil der virtuellen Ausstellung "Gemeinsame Geschichte(n) – deutsch-jüdische Lebenswege" Das Thema "Bleiben oder gehen? Deutsch-jüdische Migrationsbiografien" im Unterricht Der Titel dieser Unterrichtseinheit vereint auf den ersten Blick Widersprüche: Der Migrationsbegriff ist offener als Flucht, die immer Zwang impliziert, und der Hoffnung auf Erfolg steht auch immer das Risiko des Scheiterns gegenüber. Diese Ambivalenzen sollen mit der vorliegenden Unterrichtseinheit aus der Perspektive zweier erfolgreicher Migranten offengelegt werden. Der Lernweg beginnt jeweils empathisch mit der Perspektive von Migrantinnen und Migranten. Sie werden jedoch nicht in eine Opferrolle gedrängt, sondern als aktiv Handelnde sichtbar, die mit Energie, Solidarität und beruflichem Erfolg positive Zeichen setzen. Die Darstellung aktiver Lebensgestaltung und der Perspektivwechsel sind didaktische Elemente, die verbreiteten Stereotypen entgegenwirken. Vorkenntnisse Beide Biografien, die von Levi Strauss und von Albert Einstein, werden in der virtuellen Ausstellung in schlüssiger Form selbsterklärend dargestellt. Die Lernenden können sie in einfacher Weise allein erarbeiten, unter anderem anhand interaktiver Übungen . Für eine vertiefte Arbeit zu Strauss sollten die Lernenden über eine gewisse Kenntnis der autoritären Herrschaftspraxis in den deutschen Obrigkeitsstaaten des 19. Jahrhunderts verfügen. Zu Albert Einstein sollten die Ereignisse in Deutschland bis etwa 1935, zumindest aber die Weimarer Republik eine allgemeine Orientierung bieten. Methodische Hinweise Im Sinne problemorientierten Unterrichts werden in den Einstiegen jeder Stunde mit einem Bildimpuls Fragen geweckt, die gesammelt, zu einer historischen Leitfrage gebündelt und in der Erarbeitung einer Beantwortung nähergebracht werden. Die digitalen Übungen regen individuelle Erarbeitungen und klare Strukturierung des Lernstoffes sowie Selbstüberprüfungen an. Auswertungen und Vertiefungen führen zu Stellungnahmen, die auf ein tolerantes, an Vielfalt orientiertes Weltbild hinweisen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler recherchieren Daten zu Migrationsprozessen. ordnen die Biografien von Löb "Levi" Strauss und Albert Einstein in ihre jeweiligen historischen Kontexte ein. arbeiten unterschiedliche Perspektiven heraus und nehmen dazu Stellung. analysieren, reflektieren und interpretieren Migrationsprozesse aus der Perspektive betroffener historischer Personen (historisches Sach- und Werturteil). Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erheben aus digitalen Medien strukturiert Informationen (historische Sachanalyse). handeln problemlösend, indem sie Informationen aus analogen und digitalen Quellen historisch einordnen (Sachurteil) und präsentieren. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler kooperieren in Lerntandems und Kleingruppen, um Daten auszuwerten und zu präsentieren. entwickeln Empathie zu historischen Personen, ihrer Abhängigkeit von oppressiven historischen Bedingungen und ihrer Entfaltung von Verhaltensspielräumen. nehmen solidarisch Stellung für die jüdische Minderheit und können das mit Grund- und Bürgerrechten begründen.

Diese Unterrichtseinheit zeigt den Schülerinnen und Schülern die Bedeutung Einsteins für unsere Gesellschaft und insbesondere seine Spuren in der Literatur auf. Internetrecherchen, freie Textbearbeitung und kreative Schreibanlässe erleichtern es, sich mit der sonst eher trockenen Materie der historisch bedeutenden Persönlichkeit Einsteins auseinanderzusetzen. Im Fach Deutsch bietet sich eine ausführliche Behandlung von Dürrenmatts Drama Die Physiker an, das zur Standardlektüre im Unterricht gehört. In der hier vorgestellten Unterrichtseinheit wird jedoch nur ein kurzer Abschnitt dieses Werkes herausgegriffen. Darüber hinaus setzen sich die Schülerinnen und Schüler unter anderem mit einem Auszug aus Wolfgang Weyrauchs Hörspiel Die japanischen Fischer , mit Marie Luise Kaschnitz's Gedicht Hiroshima und Einsteins Brief an Franklin D. Roosevelt auseinander. Dabei spielt im Zusammenhang mit dem Einsatz der Atombombe in Hiroshima und Nagasaki die Frage nach der Verantwortung des Naturwissenschaftlers für die Anwendung seiner Erkenntnisse eine zentrale Rolle. Außerdem erstellen die Schülerinnen und Schüler einen Einsteinkalender, der im Klassenzimmer aufgehängt werden und der sie durch das Einsteinjahr begleiten soll. Jugendliche sollen im Einsteinjahr Einblick in das Leben und die Gedankenwelt des genialen Wissenschaftlers erhalten. Im Deutschunterricht geht es dabei nicht darum, wissenschaftliche Einsichten zu vermitteln, sondern die Bedeutung Einsteins für unsere Gesellschaft und insbesondere seine Spuren in der Literatur aufzuzeigen. Da das Einsteinjahr auch in anderen Fächern aufgegriffen wird (Ethik, Physik, Geschichte, ... ), ist eine fächerübergreifende Zusammenarbeit mit den in Frage kommenden Kolleginnen und Kollegen empfehlenswert. Für den Deutschunterricht bieten sich zum Beispiel fächerverbindende Ansätze zur Arbeit mit dem Roman Flächenland von Edwin Abbott an (siehe Unterricht gegen eindimensionales Denken im Fachportal Ethik und Eine Reise ins "Flächenland" mit GEONExT im Fachportal Mathematik). Eine detaillierte Beschreibung der Themen der Unterrichtseinheit "Albert Einstein: Die Verantwortung der Physiker für die Bombe" finden Sie in der Projektbeschreibung im Downloadbereich. Die Schülerinnen und Schüler lernen die Biographie Albert Einsteins kennen. untersuchen die Beziehung zwischen dem Wandel des naturwissenschaftlichen Weltbildes und der Literatur. setzen sich mit der Frage nach der Verantwortung des Naturwissenschaftlers für die Anwendung seiner Erkenntnisse auseinander. In der hier vorgestellten Konzeption nimmt die Behandlung eines jeden Themas eine Unterrichtsstunde in Anspruch. Die Vorschläge können auch als flexible Module verwendet und müssen nicht zwingend komplett in der hier vorgeschlagenen Abfolge im Unterricht eingesetzt werden. Einzelnen Aspekte, wie zum Beispiel der Besprechung von Dürrenmatts Drama Die Physiker oder Wolfgang Weyrauchs Hörspiel Die japanischen Fischer , kann natürlich auch wesentlich mehr Zeit gewidmet werden. Im Zentrum des Deutschunterrichts stehen normalerweise Dichter und ihre Werke. Seltener kommen Philosophen zu Wort. Größen aus den Naturwissenschaften spielen im literaturbetonten Unterricht ab Jahrgangsstufe 10 nur eine untergeordnete Rolle. Dennoch wird immer wieder versucht, den Einfluss der allgemeinen Geschichte, der Philosophie und des Weltbildes einer Epoche auf die jeweilige Literatur herauszuarbeiten. Es ist daher sinnvoll, dem Menschen, der unser modernes Weltbild geprägt hat wie kein Zweiter, gerade im Deutschunterricht Aufmerksamkeit zu schenken. Ziel ist es, Albert Einstein als einen großen Denker des 20. Jahrhunderts auch aus nicht-physikalischer Sicht kennen zu lernen und seine Spuren in der Literatur zu untersuchen. Wer hat was gesagt? Um die Schülerinnen und Schüler in der Einstiegsphase zu motivieren, sollen sie zunächst eine Reihe von Aphorismen möglichen Autoren zuordnen. Zur Auswahl stehen neben Albert Einstein zum Beispiel Ronald Reagan, Dieter Bohlen oder Immanuel Kant. Die Bearbeitung der Aufgabe soll jedoch nicht viel Zeit in Anspruch nehmen, denn sie ist nicht mit Logik oder durch Wissen zu bewältigen! Sie ist hinterhältig, denn alle Denksprüche stammen von Albert Einstein. Die unterschiedlichen Themen, derer Einstein sich annimmt, zeigen seine Vielseitigkeit auf und machen neugierig auf den Kopf, der dahinter steckt. Zu seinem 50. Geburtstag, am 14. März 1929, erfuhr Einstein in einem Glückwunschschreiben des damaligen Ulmer Bürgermeisters, dass seine Geburtsstadt ihm zu Ehren eine Straße nach seinem Namen benannt habe. Mit Bezug auf diese Straße meinte Einstein in seinem Dankschreiben: "Von der nach mir benannten Straße habe ich schon gehört. Mein tröstlicher Gedanke war, dass ich ja nicht verantwortlich sei, was darin geschieht." Auch in anderen Städten wurden Straßen oder Schulen nach dem großen Physiker benannt. Den wenigsten Passanten dürfte jedoch bewusst sein, dass wir Albert Einstein ein völlig neues Weltbild verdanken. Als Einstieg in die Stunde dient das Foto des Straßenschildes "Albert-Einstein-Ring" (eine große Version befindet sich im Download-Paket auf der Startseite des Artikels), verknüpft mit der Frage nach der Bedeutung des Namensgebers für uns. Im Gespräch soll darauf hingelenkt werden, dass Einstein nach Newton unser physikalisches Weltbild grundlegend neu geprägt hat. Wie wirkt sich das jeweilige Weltbild auf die Literatur aus? Mit Sicherheit sind Dichter und Literaten keine Physiker, dennoch lassen sich gelegentlich Spuren des jeweils vorherrschenden Weltbildes und neuer naturwissenschaftlicher Entdeckungen in literarischen Werken finden. Am deutlichsten lässt sich der Wandel der Weltbilder durch einen Vergleich herausarbeiten. Zu diesem Zweck sollen die Schülerinnen und Schüler ein vorbereitetes Arbeitsblatt mit Informationen und Bildern aus dem Internet ergänzen. Dazu können unter anderem die unten (und auch auf dem Arbeitsblatt) angegebenen Webseiten dienen. Nach der Recherche und dem Einpflegen von Texten und Bildern in das Arbeitsblatt werden in kurzen Vorträgen die charakteristischen Merkmale des Newtonschen und des Einsteinschen Weltbildes vorgestellt. Die hier zum Download angebotene Datei enthält auch Lösungsvorschläge für die Lehrkraft. Friedrich Dürrenmatt hat Albert Einstein als Vorlage für sein Drama Die Physiker ausgewählt, da Einstein trotz seiner pazifistischen Überzeugung durch seine Empfehlung an den ameri-kanischen Präsidenten Franklin D. Roosevelt in den Bau der Atombombe verwickelt worden und in einen moralisches Dilemma geraten ist. Einstein wollte auf jeden Fall verhindern, dass Hitler-Deutschland vor den Alliierten in den Besitz einer einsatzfähigen Atombombe komme. Deren vernichtende Wirkung war ihm bei seinem Rat zum Bau einer amerikanischen Atombombe bewusst. Er hatte jedoch gehofft, durch die Unterstützung einer internationalen Verzichterklärung die Welt vor dem Einsatz von Atomwaffen bewahren zu können und deshalb seine Bedenken beiseite geschoben. Und das, obwohl gerade er die Verantwortung der Physiker gegenüber der Gesellschaft stets gesehen und sehr ernst genommen hat. Noch im hohen Alter kämpfte er für die Beteiligung von Wissenschaftlern an politischen Entscheidungen und für deren Mitspracherecht beim Einsatz der von ihnen konstruierten Waffen. Zudem gehörte er immer zu den Forschern, die die Öffentlichkeit über neue wissenschaftliche Entwicklungen und deren Bedeutung für die Gesellschaft informieren wollten. Die Schülerinnen und Schüler werden zunächst mit dem Brief Albert Einsteins an Roosevelt konfrontiert, in dem der Physiker größere Anstrengungen für die Entwicklung einer Atombombe vorschlägt. Der englische Text ist zunächst zu übersetzen. In Klassen mit weniger guten Englischkenntnissen kann eine deutsche Übersetzung vorbereitet werden. Das zweite Arbeitsblatt beschäftigt sich mit einem Auszug aus Dürrenmatts Drama Die Physiker . Das Stück - eine Standardlektüre des Deutschunterrichts - ist sicher eine ausführlichere Unterrichtseinheit wert. Im Rahmen dieses Beitrags wird jedoch lediglich an einem kurzen Textauszug der Aspekt der Verantwortung des Wissenschaftlers für seine Entdeckungen erarbeitet. Für die kreativen Aufgaben muss - je nach dem Arbeitstempo der Lerngruppe - eventuell eine zweite Stunde eingeplant werden. Nachdem die USA die Bewohner des Bikini-Atolls von der "Notwendigkeit" überzeugt hatten, ihre Heimat - angeblich nur vorübergehend - zu verlassen, begannen 1948 die Atombombentests auf den Marshall-Inseln. Obwohl Atomtests nicht direkt als Kriegshandlungen zu werten sind, dienen sie der Erforschung von Waffenwirkungen und damit einem möglichen späteren Einsatz gegen Menschen. Die Versuche hatten zum Teil verheerende Auswirkungen auf die Bevölkerung in der Nähe der Testgebiete, die durch den radioaktiven Fallout stark verstrahlt wurden. Wolfgang Weyrauch versucht in seinem Hörspiel Die japanischen Fischer die Situation der Menschen in der Nähe eines Testareals aufzuzeigen. Als stummer Impuls dient die Abbildung einer Atombombenexplosion ( Atompilz ). In einem kurzen Gespräch wird das Vorwissen der Schülerinnen und Schüler über die Auswirkungen von Atombombenexplosionen auf den Menschen eruiert. Daran schließt sich die Frage nach dem Schicksal der Bevölkerung in den Testgebieten sowie in deren Nähe an. Die Schülerinnen und Schüler beschäftigen sich in zwei Gruppen mit den Folgen für die Südseebewohner. Während die erste mithilfe vorgegebener Internetseiten Daten und Fakten sammelt und daraus eine kurze Präsentation erstellt, liest die zweite einen kurzen Ausschnitt aus Weyrauchs Hörspiel Die japanischen Fischer und analysiert die Auswirkungen der Atomtests in der poetischen Darstellung. Ein Vergleich der Gruppenergebnisse schließt die Unterrichtsstunde ab. Der Schwerpunkt liegt darin, die Unterschiede in der Darstellung zwischen sachlicher, nicht-fiktionaler Sprache und poetischer Sprache herauszuarbeiten. Dabei geht es weniger um rein sprachlich-rhetorische Merkmale, sondern um den Grad des Wirklichkeitsbezugs "harter" Fakten einerseits und emotionaler Beteiligung andererseits. Weyrauchs Hörspiele Die japanischen Fischer und Das grüne Zelt können auch ausführlicher behandelt werden. Sie können komplett gelesen und eingehender analysiert, einzelne Szenen von Schülerinnen und Schülern gesprochen und als eigenes Hörspiel aufgezeichnet werden. Informationen zum Autor lassen sich im Internet recherchieren. Mit den Abwürfen der Atombomben über Hiroshima und Nagasaki hatte die Entdeckung der gewaltigen Energiemengen, die bei der Kernspaltung frei werden, und Einsteins Aufforderung an den Präsidenten Roosevelt, dieses Wissen zum Bau einer Bombe zu nutzen, katastrophale Folgen. Sicher ist der Tod Hunderttausender dem Physiker nicht persönlich anzulasten. Es ist aber eine Tatsache, dass durch die Anwendung von Erkenntnissen aus der an sich wertfreien Grundlagenforschung immer wieder neues, unsagbares Leid über die Menschen gebracht wurde. Es ist nicht Aufgabe der Lyrik anzuklagen und Schuld zuzuweisen. Aber in der Lyrik können das Gefühl der Ohnmacht und das schlechte Gewissen des Einzelnen thematisiert werden. Zum Einstieg in die Stunde kann der Song Hiroshima von der Gruppe Wishful Thinking gespielt werden. Ein Textauszug befindet sich auch auf dem Arbeitsblatt. Einige Takte des Stückes sind auch bei musicline.de zu hören. In dem Lied ist von einem Mann die Rede, der "einen Schatten geworfen hat". Dies erinnert an das schreckliche Phänomen, dass bei den Bombenexplosionen in Japan von den Menschen manchmal nur noch ein in eine Hauswand eingebrannter "Schatten" übrig geblieben ist, während der Körper verdampfte. Ein in dem Lied ungenannter Mann hat die tödliche Fracht nach Hiroshima gebracht. Zur Vorbereitung auf das Gedicht Hiroshima von Marie Luise Kaschnitz soll diskutiert werden, wie sich dieser Mensch heute fühlen mag, da ihm die Folgen des Waffeneinsatzes bekannt sind. Nach der stillen Lektüre des Gedichtes werden die Fragen des Arbeitsblattes bearbeitet. Als Die Grünen 1984 im Bundestag die Abschaltung aller Atomkraftwerke forderten, beriefen sie sich auf ein Zitat Einsteins: "Die entfesselte Gewalt des Atoms hat alles verändert, nur unsere Denkweise nicht, und so gleiten wir auf eine Katastrophe zu, die die Welt noch nicht gesehen hat." (Zitat nach Armin Hermann: Einstein. Der Weltweise und sein Jahrhundert. Eine Biographie. München u. Zürich: Piper 1994, S. 512). Allerdings war Einstein nicht grundsätzlich gegen die Ausbeutung der Kernenergie, sondern er hoffte auf eine friedliche Nutzung. Die Schülerinnen und Schüler rezipieren die Informationen der Arbeitsblattes in Gruppen und erarbeiten den fiktiven Verlauf einer Fernseh-Talkrunde, in der Einstein, Dürrenmatt, Weyrauch, Kaschnitz und Oppenheimer über die Verantwortung des Naturwissenschaftlers für die gesellschaftlichen und politischen Folgen seiner Erkenntnisse diskutieren. Die Sichtung der Informationen könnte bereits in der vorangehenden Stunde als Hausaufgabe gestellt werden. Die Ausarbeitung des Gesprächs dient dem Abschluss und der Sicherung der Ergebnisse der gesamten Unterrichtseinheit. Die hier zum Download angebotene Grafik stellt die Zusammenhänge zwischen Forschung, politischer Entwicklung und literarischer Aufarbeitung dar. Die Grafik kann als Materialgrundlage für eine zusätzliche Schülergruppe dienen oder auch als Kopiervorlage für eine OHP-Folie verwendet werden, mit deren Hilfe die Lehrkraft noch einmal die Bedeutung Einsteins für die verschiedenen literarischen Werke zusammenfasst. Friedrich Dürrenmatt Diogenes Verlag, 1998 ISBN 3-257-23047-8 Weyrauch Zwei Hörspiele Reclam ISBN 3-15-008256-0 Heinar Kipphardt Suhrkamp, 2002 ISBN 3-518-10064-5 Leiser Film, 61 Minuten Erwin Leiser Produktion, 1985

Diese Unterrichtseinheit beschäftigt sich mit den "Grundlagen der Speziellen Relativitätstheorie", einem von mehreren Themen, mit denen Albert Einstein im Jahr 1905 - auch sein "annus mirabilis" genannt - die Welt der Physik völlig verändert hat. Seine revolutionären Gedanken und Überlegungen zu verschiedenen Bereichen der Physik haben die bis dahin geltenden Gesetzmäßigkeiten teilweise auf den Kopf gestellt. Bis zum heutigen Tag sind Einsteins Erkenntnisse für viele Menschen nur schwer zu verstehen, auch wenn sie in Teilen mit mathematischen Grundkenntnissen gut nachvollziehbar sind.Ausgehend von Einsteins Postulaten - dem Relativitätsprinzip und dem Prinzip der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit - werden die Schüler und Schülerinnen in Gedankenbeispielen auf die Gesetzmäßigkeiten der Speziellen Relativitätstheorie hingeführt. Dabei werden die unter den Namen Zeitdilatation und Längenkontraktion bekannten Gesetze detailliert hergeleitet. Geeignete Übungsaufgaben ergänzen die Theorie und zeigen, dass teilweise schwer verständliche Zusammenhänge Realität sind, auch wenn davon im Alltagsleben nichts zu spüren ist. Grundlagen der Speziellen Relativitätstheorie Die revolutionären Erkenntnisse von Albert Einstein waren die Grundlage, um die bis zum Beginn des 20. Jahrhunderts geltenden Erkenntnisse der Physik auf den Prüfstand zu stellen. Insbesondere die Spezielle Relativitätstheorie macht es möglich, dass wir heute ganz selbstverständlich mit einem Navigationssystem im Auto unterwegs sind, das uns mit großer Präzision an unser Ziel bringt. Vorkenntnisse Vorkenntnisse von Lernenden können nur insoweit vorausgesetzt werden, dass der Name Albert Einstein bekannt und mit komplizierten und revolutionären Veränderungen in der Physik verbunden ist. Konkrete Kenntnisse sind jedoch nicht zu erwarten, weil das zugehörige physikalischen Wissen selbst im Rahmen der gymnasialen Oberstufe nur eingeschränkt vermittelt werden kann. Didaktische Analyse Die Erkenntnisse aus der Speziellen Relativitätstheorie können den Lernenden in Form von einfach gehaltenen Beispielen gut vermittelt werden. So können die Vorgänge bei hohen Relativgeschwindigkeiten - beispielsweise in Beschleunigeranlagen - ebenso gut eingeordnet werden wie bei hypothetischen Reisen zu fernen Sternen oder Galaxien. Methodische Analyse Einfache und etwas schwierigere Übungsaufgaben sollen die zunächst nicht gerade leicht zu verstehenden Zusammenhänge bei der Speziellen Relativitätstheorie den Schülerinnen und Schülern näherbringen. Ein tieferes Einsteigen in die komplizierte Thematik setzt ein hohes Maß an mathematischen Kenntnissen voraus, die am Gymnasium nur eingeschränkt vermittelt werden können. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler wissen um die Zusammenhänge bei der Speziellen Relativitätstheorie. können die Begriffe "Zeitdilatation" und "Längenkontraktion" beschreiben und herleiten. können die Bedeutung der Speziellen Relativitätstheorie für die Entwicklung technischer Großprojekte einordnen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler recherchieren selbständig Fakten, Hintergründe und Kommentare im Internet. können die Inhalte von Videos, Clips und Animationen auf ihre sachliche Richtigkeit hin überprüfen und einordnen. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen durch Partner- und Gruppenarbeit das Zusammenarbeiten als Team. setzen sich mit den Ergebnissen der Mitschülerinnen und Mitschülern auseinander und lernen so, deren Ergebnisse mit den eigenen Ergebnissen konstruktiv zu vergleichen. erwerben genügend fachliches Wissen, um mit anderen Lernenden, Eltern, Freunden wertfrei diskutieren zu können.

Die Schülerinnen und Schüler betrachten zunächst unter dem Mikroskop die Bewegung von Fetttröpfchen in Milch und untersuchen dann mithilfe von Animationen Teilchenbewegungen und -geschwindigkeiten.Die verbreitete Gleichung ?Einstein = Relativitätstheorie = Physik-Leistungskurs? beschreibt die schulische Relevanz der Einsteinschen Arbeiten nur unvollständig. Beispielhaft lässt sich diese Relevanz nämlich bereits im Mittelstufenunterricht anhand der Brownschen Bewegung aufzeigen. Die bereits 1827 von dem schottischen Botaniker Robert Brown (1773-1858) publizierte und nach ihm benannte Beobachtung erfuhr im Jahr 1905 durch Albert Einstein (1879-1955) ihre molekularkinetische Deutung. Das Phänomen kann mit einfachen Mitteln im Mikroskop sichtbar gemacht und am Computer auf Teilchenebene simuliert und veranschaulicht werden. Im Idealfall kann die Arbeit am Mikroskop und an den Rechnern im selben Raum in einer Unterrichtsstunde (mit Hausaufgabe) durchgeführt werden. Häufig wird jedoch ein Raumwechsel und damit eine Aufteilung des Entwurfs notwendig sein.Eine etwas genauere Teilchenvorstellung als im Daltonschen Modell sollte schon vorhanden, der Atom- und Molekülbegriff also bereits erarbeitet sein. Außerdem müssen die Schülerinnen und Schüler bereits erfahren haben, dass Atome und Moleküle in Abhängigkeit von ihrem Aufbau unterschiedliche Massen besitzen. Unter diesen Vorraussetzungen ist der hier vorgestellte Unterrichtsentwurf problemlos und flexibel im Anfangsunterricht der Fächer Chemie oder Physik (Wärmelehre) einsetzbar. Vorkenntnisse im Mikroskopieren wären zwar nützlich, sind aber keine Voraussetzung, da nur eine sehr einfache Arbeitstechnik angewandt wird. Unterrichtsverlauf und Arbeitsaufträge Infos zum Mikroskopierversuch und zum Einsatz der Simulationen mit Screenshots aus der verwendeten Software. Die Schülerinnen und Schüler sollen im Realversuch die Brownsche Bewegung erkennen und als Folge der regellosen Bewegung der kleinsten Teilchen interpretieren. durch eine Simulation zunächst eine gefestigte Vorstellung von "regelloser" (statistischer) Teilchenbewegung gewinnen. wissen, dass sich die Teilchen eines Körpers bei gegebener Temperatur mit sehr unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegen. erkennen, dass bei einer Temperaturerhöhung der Anteil (!) der Teilchen mit höherer Geschwindigkeit zunimmt und dass die Teilchengeschwindigkeit darüber hinaus von der Teilchenmasse abhängt. die gewonnenen Erkenntnisse bei der Interpretation von Alltagsphänomenen anwenden können (Sieden einer Flüssigkeit). an einem einfachen Beispiel die Bedeutung von Albert Einstein für die moderne Naturwissenschaft kennen lernen. Thema Die Brownsche Molekularbewegung Autor Manfred Amann Fächer Chemie oder Physik (Wärmelehre) Zielgruppe Klasse 8-10 (Anfangsunterricht) Zeitraum 1-2 Stunden Geräte/Materialien Mikroskope, Objektträger, Milch/Wasser, Bechergläser, Pipetten, Computer, Drucker, Schere, Kleber Software WinFunktion Naturwissenschaften plus V.14 oder Schule total 2004/05 des bhv-Verlages ; alternativ können zum Teil auch Java-Applets aus dem Internet verwendet werden (siehe Zusatzinformationen zur Brownschen Molekularbewegung). Optimal wären Mikroskope mit 1.000facher Vergrößerung. Der Effekt - Zitterbewegung der Fetttröpfchen in verdünnter Milch - ist aber bei genauer Beobachtung schon unter 400facher Vergrößerung erkennbar. Das Arbeitsblatt enthält eine kurze Versuchsanleitung. Eventuell ist hier aber auch die Hilfestellung der Lehrkraft erforderlich, insbesondere wenn die Schülerinnen und Schüler im Mikroskopieren noch ungeübt sind. Die "möglichen Erklärungen" werden von den Lernenden zunächst mit Bleistift in das Arbeitsblatt eingetragen, bevor dann im Unterrichtsgespräch eine korrekte und verbindliche gemeinsame Formulierung gefunden wird. Zur Hinführung und Veranschaulichung hat sich übrigens das Beispiel eines aus mehreren Metern Entfernung beobachteten Ameisenhaufens bewährt (die Bewegung der von den Ameisen getragenen Pflanzenteile oder ähnlichem ist sichtbar, die verglichen damit schnellere Bewegung der Ameisen selbst aber nicht). Bewegungsmuster Die Software WinFunktion Naturwissenschaften plus V.14 enthält unter dem Menüpunkt "Brownsche Bewegung" eine Simulation, die die Regellosigkeit der Teilchenbewegung sehr schön darstellt. Die Applikation ist auch in dem kostengünstigen Programmpaket Schule total 2004/05 der bhv Software GmbH & Co. KG enthalten. Alternativ können Sie dazu auch Java-Applets aus dem Internet verwenden (siehe Brownsche Molekularbewegung zur Brownschen Molekularbewegung). Mit diesen können allerdings die Simulation zu den Teilchengeschwindigkeiten (siehe unten) nicht durchgeführt werden. Die Regellosigkeit der Teilchenbewegung zeigt sich in den Simulationen darin, dass auch bei unveränderten Parametern immer neue Teilchenbahnen entstehen. Zur optimalen Darstellung dürfen die Schülerinnen und Schüler ruhig ein bisschen experimentieren, sofern sie darüber nicht die vom Arbeitsblatt geforderte Beschäftigung mit dem Hilfetext aus dem Auge verlieren. Zügig erfolgt dann der Wechsel zum Menüpunkt "Molekülgeschwindigkeiten". Analyse der Teilchengeschwindigkeiten Besonders im Anfangsunterricht ist zunächst die Lehrerin oder der Lehrer zur grundlegenden Interpretation der durch die Software dargestellten Diagramme gefordert. Die Fragen zur Molekülgeschwindigkeit auf dem Arbeitsblatt sind - jedenfalls bei Durchführung sowohl des Versuchs als auch der Simulationen in derselben Unterrichtsstunde - als Hausaufgabe zu beantworten, die Ergebnisse werden in einer Folgestunde diskutiert. Der Bezug zu Albert Einstein wird im Arbeitsblatt hergestellt. Dieser Abschnitt ist von den Schülerinnen und Schülern zu lesen und sollte mit ihnen besprochen werden. Die hier zusammengestellten Links sind - abgesehen von den Infos auf der Website des Berliner Abendgymnasiums (BAG) - nicht unbedingt für den Einsatz im Anfangsunterricht geeignet. Sie erweisen sich aber bei einer Vertiefung des Themas im Oberstufenunterricht als hilfreich oder können für sehr interessierte Schülerinnen und Schüler der Mittelstufe als Grundlage für ein Referat dienen.

In dieser Unterrichtseinheit zur Relativitätstheorie lernen die Schülerinnen und Schüler die Lichtablenkung am Sonnenrand als wichtigen historischen Beweis für die Gültigkeit der Allgemeinen Relativitätstheorie (ART) kennen. Wissenschaftsgeschichtlich sind vor allem drei "Beweise" der Allgemeinen Relativitätstheorie (1915) zu nennen, die Albert Einstein (1879-1955) zu großer Popularität verholfen haben: die Lichtablenkung von Sternenlicht am Sonnenrand, die Periheldrehung der Merkurbahn, und die Shapiro-Verzögerung von Radarsignalen bei der Reflexion an der Venusoberfläche. Alle drei Beobachtungen beziehungsweise Experimente lassen sich im Unterricht mithilfe der hier vorgestellten und vom Autor programmierten Simulation anschaulich darstellen und besprechen. Darüber hinaus kann mit der Simulation die Lichtablenkung in der Nähe Schwarzer Löcher thematisiert werden. Diese Unterrichtseinheit beschreibt die Hintergründe zur Lichtablenkung von Sternenlicht am Sonnenrand und skizziert die Einsatzmöglichkeiten des Programms "Phänomene der Allgemeinen Relativitätstheorie". Grundlage der Unterrichtseinheit ist ein vom Autor programmiertes und frei verfügbares Simulationsprogramm zur Allgemeinen Relativitätstheorie. Es ermöglicht Simulationen zu verschiedenen Aspekten der Theorie. Mithilfe der Simulation zur Lichtablenkung von Sternenlicht am Sonnenrand und einem Informations- und Arbeitsblatt vergleichen die Schülerinnen und Schüler die klassischen mit den relativistischen Vorhersagen: Um welchen Winkel wird ein Lichtstrahl beim Passieren des Sonnenrandes aufgrund der Gravitation "verbogen"? Historisches zum Thema & Informationen zum Programm Das Programm "Phänomene der Allgemeinen Relativitätstheorie" ermöglicht den Vergleich der Vorhersagen von Einstein und Newton zur Gravitation. Hinweise zum Einsatz im Unterricht & Arbeitsblatt Die Simulationen können Vorträge per Beamer-Präsentation unterstützen und ermöglichen - mit entsprechenden Arbeitsaufträgen - Partnerarbeiten im Computerraum. Die Schülerinnen und Schüler sollen erfahren, dass Licht innerhalb von Gravitationsfeldern abgelenkt wird. mithilfe einer vereinfachten Herleitung diese Ablenkung klassisch berechnen können. erfahren, dass diese klassische Betrachtungsweise nicht der Wirklichkeit entspricht. erkennen, dass erst die Allgemeine Relativitätstheorie den richtigen Wert für die Lichtablenkung am Sonnenrand liefert. mithilfe einer Computersimulation die unterschiedlichen Szenarien spielerisch erfahren und nachstellen können. erkennen, dass die exakte Bestimmung der Lichtablenkung am Sonnenrand ein wichtiger historischer Beweis für die Relativitätstheorie ist. Thema Allgemeine Relativitätstheorie: Lichtablenkung am Sonnenrand Autor Matthias Borchardt Fächer Physik (Allgemeine Relativitätstheorie), Astronomie (Gravitation); Physik- und Astronomie-AGs, Projektkurse (neue Oberstufe NRW) Zielgruppe ab Klasse 10 Zeitraum 1 Stunde (je nach Vertiefung flexibel) Technische Voraussetzungen Präsentationsrechner mit Beamer; gegebenenfalls Computer in ausreichender Anzahl für Einzel- oder Partnerarbeit 1801: Johann Georg von Soldner berechnet die Lichtablenkung "klassisch" Wenn sich ein Lichtstrahl durch das Gravitationsfeld eines Sterns bewegt, wird seine Bahn gekrümmt. Bemerkenswerterweise stammt diese These bereits aus der Zeit vor der Aufstellung der Allgemeinen Relativitätstheorie. Der Gründer der Münchener Sternwarte, Professor Johann Georg von Soldner (1776-1883), hatte bereits im Jahr 1801 ausgerechnet, dass ein Lichtstrahl, der den Sonnenrand passiert, eine Ablenkung von 0,87 Bogensekunden erfahren müsste (1 Bogensekunde = 1/3.600 Grad). Dem Licht gestand er dabei Teilcheneigenschaften zu. Über die Masse dieser Teilchen brauchte er sich keine Gedanken zu machen, da sie sich im Laufe seiner Herleitung, die auf der Newtonschen Physik basiert, herauskürzte. 1919: Eine Sonnenfinsternis bestätigt Einsteins relativistische Vorhersage Albert Einstein entwickelte dagegen aus den Feldgleichungen seiner Allgemeinen Relativitätstheorie (ART) eine Formel für die Lichtablenkung, die in erster Näherung den doppelten Ablenkwinkel am Sonnenrand ergab, nämlich 1,75 Bogensekunden. Die berühmte Sonnenfinsternis-Expedition von 1919, bei der die Verschiebungen von Sternpositionen in der Nähe des Sonnenrandes bei verdunkelter Sonne bestimmt wurden, konnte schließlich den von Einstein vorhergesagten Wert bestätigen. Diese Beobachtung stellte einen wichtigen Meilenstein zur Etablierung seiner neuen Theorie dar und katapultierte Einstein über Nacht in den Rang eines Superstars der modernen Physik. Wikipedia: Sonnenfinsternis vom 29. Mai 1919 Hier finden Sie Informationen zu der historischen Expedition auf die Vulkaninsel Príncipe vor der westafrikanischen Küste. Klassische Physik Die in dieser Unterrichtseinheit eingesetzte Simulation wurde mithilfe der Programmiersprache Delphi erstellt. Die EXE-Datei ist nach dem Herunterladen direkt ausführbar. Eine Installation ist somit nicht erforderlich. Die Simulation berechnet die Bahnen von Planeten oder Photonen, die sich in Gravitationsfeldern von Sternen bewegen. Man kann wählen, ob diese Bahnkurven gemäß des Newtonschen Gravitationsgesetztes (klassisch) oder auf Grundlage der Schwarzschildmetrik der Allgemeinen Relativitätstheorie (ART) berechnet werden sollen. Abb. 1 (Platzhalter bitte anklicken) zeigt einen Screenshot der Simulation zur Lichtablenkung gemäß der Newtonschen Physik. Relativistische Physik Per Klick auf den Button "Bahnkurve nach Einstein" können die Schülerinnen und Schüler die betrachteten Effekte gemäß der Allgemeinen Relativitätstheorie darstellen lassen (Abb. 2, Platzhalter bitte anklicken): Der rechte, stärker abgelenkte Lichtstrahl folgt Einsteins Formel. So ist ein Vergleich beider Zugänge zur Gravitation möglich. Sinnvolle Anfangsbedingungen sind im Programm voreingestellt, sodass man die Simulationen direkt starten kann. Natürlich lassen sich die Werte beim Start der Simulation auch frei wählen. Eine wichtige Intention der Simulation ist die Beschäftigung mit den drei historischen Beweisen für die Richtigkeit der Allgemeinen Relativitätstheorie: Lichtablenkung am Sonnenrand Periheldrehung der Merkurbahn Shapiro-Verzögerung von Radarimpulsen bei der Reflexion an der Venusoberfläche Schwarzer Löcher und Neutronensterne Zudem kann die Lichtablenkung in der Nähe von Schwarzen Löchern und Neutronensternen simuliert werden. Dabei kann untersucht werden, wie eine Beobachterin oder ein Beobachter ein Schwarzes Loch oder einen Neutronenstern vor einem sternenübersäten Himmel wahrnehmen würde. Didaktische "Überhöhung" der Sonnenmasse Die Effekte der Allgemeinen Relativitätstheorie sind in der Umgebung der Sonne zu klein, um die Unterschiede zur Newtonschen Physik auf dem Computerbildschirm erkennen zu können. Daher wurde die Masse der Sonne in der Simulation um den Faktor 10.000 überhöht. So wird zum Beispiel aus einer Winkeländerung von 1,75 Bogensekunden eine deutlich sichtbare Abweichung von fast fünf Grad. Dies sollte man den Schülerinnen und Schülern bei der Nutzung des Programms stets deutlich machen, um den Trugschluss zu vermeiden, die Newtonsche Gravitationsphysik versage bereits in der Nähe der Sonne - das tut sie nämlich ganz und gar nicht. Nur bei extremen Massen oder bei sehr kleinen Abständen zum Massenzentrum weicht sie deutlich von den Vorhersagen der Allgemeinen Relativitätstheorie ab. Relativistische Berechnungen Grundlage für die Programmierung war das Buch "Exploring Black Holes" von Taylor und Wheeler (siehe Zusatzinformationen). Die beiden bekannten Astrophysiker entwickeln darin auf didaktisch sehr ansprechende Art Ideen, wie die Teilchenbahnen relativistisch berechnet werden können. Sie vermeiden dabei konsequent den Formalismus der Tensoralgebra und formulieren mathematische Beziehungen in rein differentieller Form, wobei die Bewegungen in der Umgebung eines Zentralkörpers in Polarkoordinaten beschrieben werden. Dadurch lassen sich die Inkremente d? und dr einer Bewegung in der Nähe einer symmetrischen, nicht rotierenden Zentralmasse mithilfe der Energie- und Drehimpulserhaltung sowie der Schwarzschildmetrik entwickeln. Es ergeben sich schließlich die folgenden Formeln (vergleiche Abb. 4): Dabei gelten die Beziehungen und und Formel Die drei Größen werden allein durch die Anfangsbedingungen festgelegt (L = Drehimpuls, E = Energie, R S = Schwarzschildradius). Die Inkremente d? und dr werden im Programm als iterative Größen in ein Euler-Cauchy-Verfahren eingebunden. So lassen sich die Bahnkurven stückweise berechnen. Da die Simulationszeiträume nicht sehr groß sind, liefert dieses Verfahren recht genaue Ergebnisse, und man kann auf komplizierte und programmiertechnisch aufwendige Methoden, wie zum Beispiel das Runge-Kutta-Verfahren, verzichten. Unterstützung von Lehrervorträgen und Schülerreferaten Lehrpersonen können die Simulation per Beamer-Präsentationen nutzen, um im Rahmen eines Lehrervortrags einer Klasse oder einem Kurs Aussagen der Allgemeinen Relativitätstheorie vorzustellen. Diese Möglichkeit kann natürlich auch von Schülerinnen und Schülern bei Referaten genutzt werden. Partnerarbeit im Computerraum Auch die Nutzung der Simulationen im Zusammenhang mit Arbeitsblättern und vorgegebenen Aufgabenstellungen zu den Aspekten der Allgemeinen Relativitätstheorie (Lichtablenkung, Periheldrehung, Shapiro-Verzögerung, Schwarze Löcher) gelingt gut. Das hier angebotene Informations- und Arbeitsblatt sowie die Lösungen der Aufgaben vermitteln einen Eindruck, wie man sich in der Schule dieser komplexen und nicht alltäglichen Thematik nähern kann. Die Schülerinnen und Schüler sollen zunächst eine vereinfachte Herleitung der Formel von Soldner durchführen, danach die Formel von Einstein kennen lernen und mithilfe der Computersimulation beide Szenarien "durchspielen". Die Simulation ermöglicht dabei eine direkte Veranschaulichung der Ergebnisse aus den Rechnungen. Auch am heimischen Computer können die Lernenden mithilfe des kostenfreien Programms "experimentieren". Nischen für die ART in der Schule Als Physiklehrer, der seit vielen Jahren in der Oberstufe unterrichtet, ist dem Autor durchaus bewusst, dass die Nischen für die Behandlung der Allgemeinen Relativitätstheorie im normalen Unterricht extrem rar geworden sind. Aber vielleicht bieten Arbeitsgemeinschaften (Physik, Astronomie), Projekttage oder die in Nordrhein-Westfalen geplanten Projektkurse der neuen Oberstufe Möglichkeiten, Aspekte der Allgemeinen Relativitätstheorie zu thematisieren und den Schülerinnen und Schülern eine Vorstellung davon zu vermitteln, mit welch faszinierenden Ideen Albert Einstein sich dem Phänomen der "Gravitation" genähert hat.

Die Unterrichtseinheit "Relativistische Masse" zeigt anhand verschiedener Beispiele, wie Albert Einstein - ausgehend von der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit - die Zunahme der "trägen" Masse in Abhängigkeit von ihrer Geschwindigkeit hergeleitet hat. Mithilfe der Zeitdilatation wird gezeigt, wie Beobachter in verschiedenen Bezugssystemen einen im Prinzip gleichbleibenden Vorgang völlig unterschiedlich wahrnehmen und beschreiben.Die Schülerinnen und Schüler werden an das Thema über die klassische Newton'sche Mechanik herangeführt. Sie erkennen dabei sehr schnell, dass die Newton'sche Mechanik bei kleinen Geschwindigkeiten weit unterhalb der Lichtgeschwindigkeit in unserem Alltag gut funktioniert, doch bei Zunahme an Geschwindigkeit und insbesondere bei Annäherung an die Lichtgeschwindigkeit einer völlig neuen Beschreibung bedarf, die durch zahlreiche Experimente belegt ist. Die relativistische Masse Bei der Besprechung der relativistischen Massenzunahme muss den Lernenden in aller Deutlichkeit klar gemacht werden, dass diese Vorgänge im Alltag weder relevant noch beobachtbar sind; vielmehr sollte der Zusammenhang der Unerreichbarkeit der Lichtgeschwindigkeit durch möglichst anschauliche Gedankenbeispiele mit den zugehörigen - möglichst einfachen - Berechnungen vermittelt werden. Vorkenntnisse Vorkenntnisse von Lernenden können insofern vorausgesetzt werden, dass allein schon der Name "Albert Einstein" jedem Schüler und jeder Schülerin in irgendeiner Form bekannt sein dürfte. Darüber hinaus wird aber schon die Herleitung der Formel für die relativistische Massenzunahme den meisten Lernenden Schwierigkeiten bereiten mit der Folge, dass man nicht versuchen sollte, das Thema zu sehr zu vertiefen. Didaktisch-methodische Analyse Bei der Behandlung der Themen zur Speziellen Relativitätstheorie reicht es aus, die Schüler und Schülerinnen für ein schwieriges Thema zu sensibilisieren, aber nicht zu überfordern. Deshalb macht es sicher Sinn, sich auf einfache Erklärungen und Übungsaufgaben zu beschränken. Die Gesetzmäßigkeiten zur relativistischen Massenzunahme lassen sich auf halbwegs einfache und nachvollziehbare Art und Weise herleiten; deshalb kann man auf die zahlreichen und durchaus komplizierten Herleitungen verzichten und diese den mathematisch interessierten und versierten Schülerinnen und Schülern überlassen - beispielsweise für ein späteres Studium. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können erklären, warum die Masse eines extrem beschleunigten Körpers zunimmt. wissen, dass die Lichtgeschwindigkeit eine Grenzgeschwindigkeit darstellt, die nicht überschritten werden kann. können die relativistische Massenzunahme dahingehend einordnen, dass sie im Alltagsleben keine Rolle spielt. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler recherchieren selbständig Fakten, Hintergründe und Kommentare im Internet. können die Inhalte von Videos, Clips und Animationen auf ihre sachliche Richtigkeit hin überprüfen und einordnen. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen durch Partner- und Gruppenarbeit das Zusammenarbeiten als Team. setzen sich mit den Ergebnissen der Mitschülerinnen und Mitschüler auseinander und lernen so, deren Ergebnisse mit den eigenen Ergebnissen konstruktiv zu vergleichen. erwerben genügend fachliches Wissen, um mit anderen Lernenden, Eltern und Freunden wertfrei diskutieren zu können.

Hier finden Sie Unterrichtsanregungen und -materialien zu Photonen, Welle-Teilchen-Dualismus, der Heisenberg'schen Unschärferelation und vielen weiteren spannenden Themen der Quantenphysik. Seit Beginn des 20. Jahrhunderts verändert sich das bis dahin als grundlegend angesehene physikalische Weltbild komplett – Physiker wie etwa Heinrich Hertz , Max Planck, Albert Einstein, Werner Heisenberg oder Erwin Schrödinger entdeckten die Quantenwelt und stellten Gesetze auf, mit denen sich die Welt des Allerkleinsten beschreiben lässt. Diese Gesetze entpuppten sich dabei als grundlegend anders als in der bisher bekannten makroskopischen Welt der Klassischen Physik . Mit der Entdeckung des Fotoeffektes durch Heinrich Hertz und der daraus resultierenden Lichtquantenhypothese von Albert Einstein wurde Licht als eine definierte Zahl von Lichtquanten (Photonen) bestimmt, wobei jedes Lichtquant die Energie E = h × f übertragen sollte. Die darin enthaltene Naturkonstante h wird als Planck'sches Wirkungsquantum h bezeichnet. Die Doppelspaltexperimente mit Licht von Thomas Young und das Experiment des deutschen Physikers Claus Jönsson brachten die Gewissheit, dass sich Quantenobjekte wie Photonen, Elektronen oder andere subatomare Teilchen in bestimmten Situationen wie Teilchen, in anderen wie eine klassische Wellen verhalten. Diese Besonderheit in der Quantenphysik bezeichnet man als Welle-Teilchen-Dualismus . Der französische Physiker Louis de Broglie erhob den Welle-Teilchen-Dualismus zum allgemeinen Prinzip: Wenn Photonen Teilchen- und Wellencharakter zeigen, dann sollten doch auch alle klassischen Teilchen ein duales Verhalten aufweisen. Diese von ihm postulierten Wellen wurden Materiewellen oder de-Broglie-Wellen genannt – eine Bestätigung der Theorie gelang durch den Compton-Effekt und das Davisson-Germer-Experiment . Mit der Heisenberg'schen Unschärferelation fand Werner Heisenberg ein fundamentales Naturgesetz: Zwei bestimmte Eigenschaften – wie etwa der Ort x und der Impuls p eines Teilchens – lassen sich gleichzeitig nicht beliebig genau messen. Das Verhalten von Quantenobjekten lässt sich nicht mehr – wie von der klassischen Physik her gewohnt – vorausberechnen, sondern wird durch eine Wellenfunktion beschrieben, aus der sich die Aufenthaltswahrscheinlichkeit eines Quantenobjektes berechnen lässt. Die zugehörige Differentialgleichung wurde von Erwin Schrödinger aufgestellt und heißt Schrödingergleichung . Der Tunneleffekt ist ein Phänomen der Quantenphysik, bei dem ein Quantenobjekt – wie etwa ein Elektron oder ein Alphateilchen – eine Potentialbarriere mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit durchqueren kann, die es nach den physikalischen Gesetzen der klassischen Physik eigentlich nicht überwinden könnte. Quanteneffekte widersprechen sowohl den Prinzipien der klassischen Physik als auch allen Alltagserfahrungen – trotzdem stimmen die Experimente mit den Vorhersagen der Quantenphysik überein. Längst sind Anwendungen der Quantenphysik konkreter Bestandteil unseres Lebens geworden: Digitaltechnologien, Laser, Mobiltelefon, Nukleartechnik, medizinische Diagnostik – bald werden auch Quantencomputer und Verschlüsselungstechnologien das Leben revolutionieren.