Einstein: Physiker und Philosoph, Teil 5

 Fortsetzung: Die drei fundamentalen Publikationen 1905

Fortsetzung: Spezielle Relativitätstheorie

Die Begründung der Theorie

Eines der Hauptthemen der Physik des 19.Jahrhudnerts war die Suche nach dem absoluten Raum, in dem der Äther ruht.

>>> Man nahm an, dass die elektrischen Kräfte durch Spannungen im Äther übertragen werden. Dann sollten Bewegungen relativ zum Äther messbare Effekte bei elektrischen Phänomenen bewirken. Experimente 1860, 1872 und 1902 konnten solche Einflüsse nicht nachweisen.

Resultat: Man änderte die Eigenschaften des Äthers so, dass der negative Ausgang der Experimente verständlich wurde.

>>> 1886 haben Michelson (1852-1931) und Morley (1838-1923) ein Experiment durchgeführt, dass die die Bewegung der Erde relativ zum Äther nachweisen sollte. Allein durch die Umkreisung der Sonne mit 30 km/sec sollte eine Art Ätherwind mit dieser Geschwindigkeit entstehen.

Michelson und Morley konnten einen Ätherwind über 1 km/sec ausschließen (1958 über 0,03 km/sec und 1980 über 0,00003 km/sec = 3 cm/sec).

Aber auch hier unternahm man alles um sich aus dem Problem herauszuwinden. Der Ätherwind sollte das Messgerät von Michelson und Morley (ein Interferometer) so beeinflussen, dass man ihn nicht nachweisen konnte....Selbst Michelson und Morley waren nicht bereit, ihr Negativergebnis als Argument gegen einen Äther zu deuten.

Schließlich veröffentlichte Einstein 1905 eine Arbeit "Zur Elektrodynamik bewegter Körper", in der er die Ansicht vertritt, dass man den Äther deshalb nicht nachweisen kann, weil er nicht existiert.

Die spezielle Relativitätstheorie war geboren.

Zwei wesentliche Axiome bilden das Gerüst dieser SRT, ganz im Widerspruch zur klassischen Newtonschen Mechanik:

Spezielles Relativitätsprinzip SRP: Alle relativ zueinander mit konstanter Geschwindigkeit bewegten Bezugssysteme sind zur Beschreibung der Natur völlig gleichwertig.

Gesetz von der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit GKL: Die Lichtgeschwindigkeit ist in allen relativ zueinander gleichförmig bewegten Bezugssysteme immer gleich groß.

Daraus folgt mathematisch recht einfach: Wechselt man in ein Bezugssystem, das sich mit der konstanten Geschwindigkeit v relativ zu dem bisherigen bewegt, so muss die Zeitvariable t durch eine neue, von v abhängige, Größe t` ersetzt werden.

Einstein deutete diesen "Rechentrick" als realen Vorgang: Die Zeit in bewegten Bezugssystemen verläuft um so langsamer, je schneller die Bewegung ist.

Diese Zeitdilatation ist experimentell bestens bestätigt und inzwischen Grundlage der Navigationsgeräte.

Übrigens, die Deutung eines Rechentricks als reales Element der Natur hat er 1905 gleich noch einmal durchgeführt. Dies sollte ihm dann den Nobelpreis einbringen.

Bilder: Versuchsaufbau (wikipedia)

             Morley, Einstein und Millican treffen 1927 zusammen (wikipedia)