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Grundwissen

Grundaussagen der speziellen Relativitätstheorie

Newton schuf mit seinen drei Gesetzen ein sehr leistungsfähiges Gebäude, mit dem nahezu alle "mechanischen Vorgänge" zu seiner Zeit verstanden werden konnten. Dabei ging er von einem absoluten Raum aus: "Nach Ansicht Newtons war der Raum das Sensorium Dei - das Sinnesorgan Gottes. Der Raum existierte unvergänglich und ewig, allen Körpern vorausgesetzt in majestätischer, gottgleicher Ruhe." (nach Sexl: Was die Welt zusammenhält, DVA-Verlag). Natürlich war Newton klar, dass Ortsangaben jeweils auf ein gewähltes Bezugssystem abgestellt sein müssen. Aber alle Systeme befanden sich in dem absoluten Raum. Völlig selbstverständlich war in dieser Mechanik, dass die Länge eines Meterstabs in allen Bezugssystemen gleich sein muss.

Auch die Zeit war bis vor 1905 eine absolute Größe. Die Zeitspanne zwischen zwei Ereignissen hing nicht davon ab, von welchem Bezugssystem aus die beiden Ereignisse betrachtet werden.

Gegen Ende des 19. Jahrhunderts wurde die Lichtgeschwindigkeit sehr genau bei verschiedenen Randbedingungen untersucht. Dabei stellten Michelson und Moreley fest, dass die Lichtgeschwindigkeit in Luft bzw. im Vakuum unabhängig vom gewählten Bezugssystem ist. Dies hatte zur Folge, dass bisher sicher geglaubte Vorstellungen über physikalische Gesetzmäßigkeiten (z.B. die Geschwindigkeitsaddition) ins Wanken gerieten.

Das Experiment von Michelson und Morley findet man auf folgender Seite. Im Jahre 1905 veröffentlichte Albert Einstein seine Spezielle Relativitätstheorie (die später noch durch die Allgemeine Relativitätstheorie erweitert wurde). Aus dieser Theorie folgt, dass es keinen absoluten Raum und keine absolute Zeit gibt, sondern Raum und Zeit relativ sind. Die aus seinen grundlegenden Postulaten abgeleitete relativistische Mechanik unterscheidet sich bei hohen Geschwindigkeiten deutlich von der newtonschen Mechanik. Im Grenzfall sehr kleiner Geschwindigkeiten geht die relativistische Mechanik jedoch in die newtonsche Mechanik über.

Auf den folgenden Grundwissensseiten werden ein paar wichtige Konsequenzen aus den einsteinschen Annahmen angesprochen. Eine genauere Herleitung findet man im Kapitel spezielle Relativitätstheorie.