Sektormodelle - Ein Werkzeugkasten zur Vermittlung der Allgemeinen Relativitätstheorie: I. Gekrümmte Räume und Raumzeiten

Für die Vermittlung der Allgemeinen Relativitätstheorie in der Schule, im Grund- oder im Nebenfachstudium besteht das Anliegen, eine fachlich befriedigende Darstellung zu geben, die nicht mehr als Schulmathematik voraussetzt. Wir stellen in diesem Beitrag einen solchen Zugang vor. Das zentrale Werkzeug unserer Einführung sind sogenannte Sektormodelle, die gekrümmte Räume im Sinne des Regge-Kalküls durch eine Zerlegung in kleine, ungekrümmte Sektoren beschreiben, ähnlich der Triangulierung einer gekrümmten Fläche. Wir schildern einen Workshop für Schüler/innen und Studierende, in dem gekrümmte Räume anhand von Sektormodellen Schwarzer Löcher eingeführt werden. Wir beschreiben ferner die Erweiterung auf gekrümmte Raumzeiten. Raumzeitliche Sektormodelle setzen Grundkenntnisse der Speziellen Relativitätstheorie voraus.