Invariante Größen in der klassischen Physik und in der speziellen Relativitätstheorie

Was heißt Invarianz?

So ist z.B. die Masse eines Körpers in der klassischen Physik eine invariante Größe, denn ihr Wert bleibt stets gleich, unabhängig von dem Bezugssystem, in dem man sich befindet. In der speziellen Relativitätstheorie dagegen ist die Masse abhängig von der Geschwindigkeit, mit der sich der Körper bewegt. Sie ist im Rahmen dieser Theorie keine invariante, sondern eine relative Größe.
Im Unterschied dazu ist z.B. die Beschleunigung sowohl in der klassischen Physik als auch in der Relativitätstheorie eine invariante Größe, ändert also ihren Wert nicht, wenn das Bezugssystem gewechselt wird.

Beispiele für invariante und nicht invariante Größen

In der nachfolgenden Übersicht sind ausgewählte Größen zusammengestellt, die teils in der klassischen Physik, teils in der Relativitätstheorie invariant sind, wobei wir stets von Inertialsystemen (unbeschleunigten Bezugssystemen) ausgehen.

physikalische Größeklassische Mechanikspezielle Relativitätstheorie
Zeitinvariantnicht invariant (relativ)
Zeitdauer (Zeitintervall)invariantnicht invariant (relativ)
Weginvariantinvariant
Länge eines Körpers
(Abstand zweier Punkte)
invariantnicht invariant (relativ)
Geschwindigkeitnicht invariant (relativ)nicht invariant (relativ)
Änderung der Geschwindigkeitinvariantinvariant
Beschleunigunginvariantinvariant
Masseinvariantnicht invariant (relativ)
Impulsnicht invariant (relativ)nicht invariant (relativ)
kinetische Energienicht invariant (relativ)nicht invariant (relativ)

Sowohl in der klasischen Physik als auch in der speziellen Relativitätstheorie sind auch der Energieerhaltungssatz und der Impulserhaltungssatz invariant.

Die Masse eines Körpers ist in der speziellen Relativitätstheorie von der Geschwindigkeit abhängig. Sie ist dort keine invariante Größe.

Die Masse eines Körpers ist in der speziellen Relativitätstheorie von der Geschwindigkeit abhängig. Sie ist dort keine invariante Größe.

Stand: 2010
Dieser Text befindet sich in redaktioneller Bearbeitung.

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