Relativität in der klassischen Physik

Newton'sche Physik - Erweiterung des Relativitätsbegriffs - Einstein's grundlegenden Postulate

Die Physik des ausgehenden 19. Jahrhunderts konnte viele Erscheinungen, die bei der Beobachtung von Licht, und dessen Ausbreitungsverhalten auftraten, nicht deuten. Auch bei Teilchenbeobachtungen in elektrischen und magnetischen Feldern traten unerkläbare Phänomene auf.

Newton'sche Physik

Grundlage der damaligen Physik war die sogenannten Newton'sche Physik, für die beobachteten Phänomene speziell die Dynamik und die Kinematik.
Man ging damals bereits von den relativen Größen Ort und Geschwindigkeit aus, ging jedoch fest von absoluter Zeit und Masse aus.
Mit Hilfe dieser Annahmen entwickelte man dann Formeln, um Bewegungen innerhalb zweier Inertialsysteme beschreiben zu können, die sogenannten Galilei-Transformationsgleichungen:

  1. r = r' + v0 × t
  2. v = v' + v0
  3. a = a'

Wie bereits erwähnt, galt dabei die Annahme, daß t = t' ist. Newton's Relativitätsbegriff überträgt diese Formeln auf alle Inertialsysteme. Keines dieser Inertialsysteme ist dabei besonders ausgezeichnet.

Einstein's Erweiterung des Relativitätsbegriffs

Einstein erweitert nun diesen Begriff der Relativität unter der Annahme, daß in Intertialsystemen stets die gleichen physikalischen Gesetze gelten sollen, was zum allgemeinen Relativitätsprinzip führt:

Die Gesetze der Physik sind in allen Inertialsystemen diesselben. Deswegen ist es unmöglich, durch physikalische Versuche irgendeiner Art, einen Unterschied zwischen verschiedenen Intertialsystemen festzulegen.

Zusammen mit dem im vorigen Abschnitt hergeleitetem Theorem von der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit entwickelt Einstein daraus die spezielle Relativitätstheorie.

Einstein's grundlegenden Postulate

In seiner Orginalarbeit formuliert Einstein dies so:
Beispiele ähnlicher Art, sowie die mißlungenen Versuche, eine Bewegung der Erde relativ zum "Lichmedium" zu konstatieren, führen zu der Vermutung, daß dem Begriffe der absoluten Ruhe nicht nur in der Mechanik, sondern auch in der Elektrodynamik keine Eigenschaften der Erscheinungen entsprechen, sondern daß vielmehr für alle Koordinatensysteme, für welche die mechanischen Gleichungen gelten, auch die gleichen elektrodynamischen und optischen Gesetze gelten, wie dies für die Größen erster Ordnung bereits erwiesen ist. Wir wollen diese Vermutung (deren Inhalt im folgenden "Prinzip der Relativität" genannt werden wird) zur Voraussetzung erheben ...