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Relativ zu wem oder was?

Wenn die Einsteinschen Relativitätstheorien auch gerne scherzhaft (und falsch) zu "alles ist relativ" verallgemeinert werden: Einsteins Ausgangsfrage nach Relativität und Absolutheit ist sehr viel eingeschränkter. Sie beschäftigt sich nur mit einer ganz speziellen Klasse von Situationen und Beobachtern.

Paradebeispiel dafür wäre eine Region in den Tiefen des Weltraums, fernab von Sternen und Planeten (und damit von allen starken Gravitationsquellen). Darin befinden sich verschiedene Raumstationen, die frei im All dahintreiben, ohne sich zu drehen oder zu beschleunigen. Auf jeder davon befindet sich ein Beobachter, der die Welt um sich herum erforscht - der einen Maßstab besitzt, Abstände misst, eine Uhr besitzt, Zeitpunkte bestimmt, und der auf seiner Raumstation zudem allerhand physikalische Experimente ausführt, um die Naturgesetze zu ergründen. Solche freien, unbeschleunigten Bezugssysteme werden auch Inertialsysteme genannt und die entsprechenden Beobachter Inertialbeobachter.

 

Relativ to whom? © M. Pössel

In Einsteins Spezieller Relativitätstheorie geht es um Relativität oder Absolutheit der Aussagen, die die Beobachter auf den erwähnten, relativ zueinander bewegten Forschungsraumstationen treffen. Welche der Aussagen sind beobachterabhängig, also relativ, welche sind beobachterunabhängig, also absolut?

Eine Reihe der im fast-leeren Weltraum gewonnenen Gesetze lässt sich auch auf Beobachter hier auf der Erde übertragen und liefert Aussagen beispielsweise über die Eigenschaften schnell bewegter Elementarteilchen in Teilchenbeschleunigern. Dies schafft die Grundlage für Experimente, mit denen irdische Wissenschaftler die Vorhersagen der Speziellen Relativitätstheorie überprüfen.