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Die Physik ist eine Naturwissenschaft. Sie beschäftigt sich mit grundlegenden Erscheinungen und Gesetzen in unserer Umwelt und ermöglicht auf der Grundlage der gewonnenen Erkenntnisse die Erklärung und Voraussage vieler Erscheinungen in der Natur. Das Wort „Physik“ ist von dem griechischen Wort „physis“ bzw. „physikos“ abgeleitet, das „Natur“ bzw. „die Natur betreffend“ bedeutet.
Die Physik untersucht vielfältige Naturerscheinungen und wendet dabei typische Denk- und Arbeitsweisen an, die z. B. mit solchen Tätigkeiten wie dem Beobachten, dem Messen und dem Experimentieren verbunden sind. Sie kann in unterschiedlicher Weise eingeteilt werden.

Während sich in der klassischen Physik bei gleich gerichteten Bewegungen die Beträge der Geschwindigkeiten addieren, gilt für die relativistische Addition von Geschwindigkeiten ein etwa komplizierterer Zusammenhang:
$u=\frac{u\text{'}+v}{1+\frac{u\text{'}\cdot v}{c^2}}$
Die resultierende Geschwindigkeit ist entsprechend einer Grundaussage der speziellen Relativitätstheorie immer kleiner als die Vakuumlichtgeschwindigkeit.

In der klassischen Physik gilt für abgeschlossene Systeme neben dem Gesetz von der Erhaltung der Masse der Energieerhaltungssatz und der Impulserhaltungssatz.
Aus relativistischer Sicht ergibt sich: Aufgrund der Äquivalenz von Masse und Energie umfasst der Energieerhaltungssatz auch das Gesetz von der Erhaltung der Masse. Auch Impulserhaltungssatz und Energieerhaltungssatz sind miteinander verknüpft.

Das galileische Relativitätsprinzip trifft eine Aussage über die Gleichwertigkeit von verschiedenen Bezugssystemen in der klassischen Physik, also bei Geschwindigkeiten weit unterhalb der Lichtgeschwindigkeit. Es lautet:
Alle Inertialsysteme sind gleichberechtigt. In ihnen gelten die gleichen physikalischen Gesetze.
Daraus lassen sich Gleichungen ableiten, die es ermöglichen, die räumlichen und zeitlichen Koordinaten eines Punktes von einem Intertialsystem in ein anderes umzurechnen (GALILEI-Transformation).

Mit der im Jahre 1905 veröffentlichten speziellen Relativitätstheorie, kurz auch als SRT bezeichnet, entwickelte der deutsche Physiker ALBERT EINSTEIN (1879-1955) eine neue Vorstellung von Raum und Zeit, die sich von den bisher allgemein anerkannten Auffassungen der klassischen Physik deutlich unterschied. Dabei ging er von zwei Grundaussagen oder Postulaten aus, die sich inzwischen längst als zutreffend erwiesen haben:

• Alle Inertialsysteme sind gleichberechtigt (Relativitätsprinzip).
• Die Vakuumlichtgeschwindigkeit ist überall gleich groß. Sie ist die größtmögliche Geschwindigkeit für die Signalübertragung (Prinzip von der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit).

Es gibt in der klassischen Physik und in der Relativitätstheorie eine Reihe von Größen, die ihren Wert bzw. ihre Form nicht ändern, wenn man von einem Inertialsystem in ein anderes übergeht. Solche Größen werden als invariante Größen bezeichnet. Auch für Gesetze gibt es eine Invarianz. Die Bestimmung von invarianten Größen bzw. Gesetzen trägt dazu bei, physikalische Phänomene und Zusammenhänge besser zu verstehen.

In der klassischen Physik hat die Länge eines Körpers und damit der Abstand zweier Punkte einen bestimmten, stets gleichen Wert. In der Relativitätstheorie dagegen zeigt sich, dass die Länge eines Körpers vom Bezugssystem abhängig ist. Längenkontraktion bedeutet:
In seinem Ruhesystem hat ein Körper seine größte Länge, die Eigenlänge. In einem dazu bewegten System ist die Länge um den Faktor $1/k=\sqrt{1-v^2/c^2}$ (Kehrwert des LORENTZ-Faktors) geringer.

Auffassungen über Raum und Zeit entwickelten schon die Philosophen der Antike. Entscheidende Schritte wurden mit der Herausbildung der klassischen Mechanik gegangen, insbesondere mit den Arbeiten von ISAAC NEWTON. Er postulierte einen absoluten Raum und eine absolute Zeit. Beide sollten unendlich ausgedehnt sein und unabhängig voneinander existieren. Erst ab Ende des 19. Jahrhunderts wurden diese Auffassungen infrage gestellt und mit der Relativitätstheorie von EINSTEIN neue Auffassungen über Raum und Zeit entwickelt.

In der klassischen Physik wird davon ausgegangen, dass es einen absoluten Raum und unabhängig davon eine absolute Zeit gibt. Aus relativistischer Sicht sind weder Raum noch Zeit absolut, sondern untrennbar miteinander verknüpft und abhängig vom jeweiligen Bezugssystem. Diese neuen Auffassungen über Raum und Zeit wurden von ALBERT EINSTEIN am Anfang des 20. Jahrhunderts im Rahmen seiner Relativitätstheorie entwickelt. Sie führten auch zu einem neuen Verständnis der Begriffe Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft.

Mit der relativistischen Deutung der Masse ergibt sich für die Relativitätstheorie auch ein relativistischer Impuls, der berechnet werden kann mit der Gleichung:

$\overrightarrow{p}=m(v)\cdot \overrightarrow{v}=\frac{m_0}{\sqrt{1-v^2/c^2}}\cdot \overrightarrow{v}=k\cdot m_0\cdot \overrightarrow{v}$

Mit dem relativistischen Impuls kann auch der Kraftbegriff relativistisch dargestellt werden.

Die Masse ist ein Maß für die Schwere und die Trägheit eines Körpers. In der klassischen Physik wird sie als konstant angesehen. In der speziellen Relativitätstheorie ist es möglich, sie als abhängig von der Geschwindigkeit zu interpretieren, um experimentelle Tatsachen zu erklären. Für diese relativistische Masse $m_{\text{rel}}$ gilt dann:

$$m_\text{rel}=\frac{m_0}{\sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}}}$$Mittlerweile wird diese Interpretation allerdings vermieden. In der aktuellen Forschung wird die Masse auch in Bezug auf die Relativitätstheorie als konstant angenommen.

In der klassischen Physik wird von einer absoluten Zeit ausgegangen, die überall gleichmäßig verläuft. In der speziellen Relativitätstheorie dagegen ist der Zeitbegriff zu relativieren. Die Zeit ist nicht absolut, sondern es gilt vielmehr: Eine bewegte Uhr geht langsamer als eine ruhende Uhr. Ein physikalischer Vorgang dauert in seinem Ruhesystem nicht so lange wie der gleiche Vorgang in einem dazu bewegten System. Diese Erscheinung wird als Zeitdilatation bezeichnet.