Grundaussagen der speziellen Relativitätstheorie

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. In der klassischen Physik des 19. Jahrhundert ging man von der auf NEWTON zurückgehenden Position aus, dass es einen unendlich ausgedehnten absoluten Raum gibt, den man als ruhend ansehen kann und in dem wir uns bewegen. Daneben und unabhängig vom Raum existiert eine absolute Zeit. Der Raum selbst ist mit einem darin befindlichen, ruhenden Äther erfüllt, einem Medium, in dem sich Licht und andere elektromagnetische Wellen ausbreiten.

Bei der Funkverbindung zwischen Erde und Raumstation (im Bild ist die Internationale Raumstation ISS abgebildet) oder zwischen Erde und Satelliten müssen die Lichtlaufzeiten beachtet werden. Dabei spielt das Postulat von der Konstanz der Vakuumlichtgeschwindigkeit eine wichtige Rolle.

Bei der Funkverbindung zwischen Erde und Raumstation (im Bild ist die Internationale Raumstation ISS abgebildet) oder zwischen Erde und Satelliten müssen die Lichtlaufzeiten beachtet werden. Dabei spielt das Postulat von der Konstanz der Vakuumlichtgeschwindigkeit eine wichtige Rolle.

Grundaussagen der speziellen Relativitätstheorie

Bei seinen Überlegungen ging EINSTEIN von zwei Grundaussagen oder grundlegenden Postulaten aus, die relativ einfach erscheinen, die aber Kernpunkte des bis dahin allgemein anerkannten physikalischen Weltbildes berührten und aus denen sich wichtige Folgerungen ableiten ließen.

Das erste Postulat, auch Relativitätsprinzip genannt, lautet:

Alle Inertialsysteme sind bezüglich physikalischer Gesetze gleichberechtigt. Die fundamentalen Naturgesetze gelten in jedem Inertialsystem in gleicher Weise.

Mit der Gleichberechtigung aller Inertialsysteme, also aller Bezugssysteme, für die das Trägheitsgesetz gilt, ist die Vorstellung eines bevorzugten Bezugssystems nicht vereinbar. Ein solches bevorzugtes Bezugssystem wäre der absolute Raum der klassischen Physik.

Erste Seite der 1905 von ALBERT EINSTEIN veröffentlichten Arbeit „Zur Elektrodynamik bewegter Körper“. In der Veröffentlichung stellte EINSTEIN auf 30 Druckseiten die Grundzüge seiner speziellen Relativitätstheorie dar.

Erste Seite der 1905 von ALBERT EINSTEIN veröffentlichten Arbeit „Zur Elektrodynamik bewegter Körper“. In der Veröffentlichung stellte EINSTEIN auf 30 Druckseiten die Grundzüge seiner speziellen Relativitätstheorie dar.

Das zweite Postulat, auch Prinzip von der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit genannt, lautet:

Die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum ist in allen Inertialsystemen stets gleich groß. Sie ist unabhängig vom Bewegungszustand der Lichtquelle und des Beobachters bei der Messung. Ihr Wert beträgt c = 299 792,485 km/s.

Damit wurde die Vakuumlichtgeschwindigkeit als oberste Grenzgeschwindigkeit beliebiger Wirkungen und damit auch der Signalübertragung festgelegt. Aus der Konstanz der Vakuumlichtgeschwindigkeit folgt unmittelbar die Relativität der Gleichzeitigkeit. Nähere Erläuterungen sind unter diesem Stichwort zu finden.

Dass Licht eine bestimmte Laufzeit hat, muss z.B. auch bei modernen satellitengestützten Navigationssystemen beachtet werden. Nähere Erläuterungen dazu sind unter dem Stichwort „Satellitengestützte Funknavigation“ zu finden. Aus den Lichtlaufzeiten von weit entfernten Himmelsobjekten kann man schließen, wann ein bestimmtes Ereignis dort stattgefunden hat.
Die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit wird heute auch zur Definition physikalischer Einheiten genutzt. So lautet die Definition der Einheit Meter, also einer Grundeinheit des Internationalen Einheitensystems:

Das Meter ist die Länge der Strecke, die das Licht im Vakuum während der Dauer von 1/299.792.458 Sekunden durchläuft.

Aus den genannten zwei Postulaten der speziellen Relativitätstheorie ergeben sich u.a. Folgerungen für die Gleichzeitigkeit von Ereignissen, für Länge von Körpern oder für den Gang von Uhren. Genauere Hinweise dazu sind unter den Stichwörtern „Gleichzeitigkeit“, „Längenkontraktion“, „Zeitdilatation“, „Zwillingsparadoxon“ und „Addition von Geschwindigkeiten“ zu finden.

Licht breitet sich stets mit Lichtgeschwindigkeit aus. Im Vakuum hat sie den genannten Wert.

Licht breitet sich stets mit Lichtgeschwindigkeit aus. Im Vakuum hat sie den genannten Wert.

Stand: 2010
Dieser Text befindet sich in redaktioneller Bearbeitung.

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