Spezielle Relativitätstheorie / Einsteiger-Tour Teil 2: Das Relativitätsprinzip

Wenn wir uns Raumstationen vorstellen, die im ansonsten leeren Weltraum aneinander vorbei treiben, so sind die offensichtlichsten Beispiele für relative Aussagen solche über Geschwindigkeiten. Aus der Sicht des Beobachters A, der seine Raumstation als in Ruhe befindlich wahrnimmt, zieht die Raumstation des Beobachters B mit beachtlicher Geschwindigkeit vorbei:

Zwei Inertialbeobachter: Aus Sicht von Raumstation A scheint sich B zu wegen.

Aus Sicht des Beobachters B dagegen ruht seine Raumstation, während die des A sich bewegt:

Zwei Inertialbeobachter: Sichtweise von Raumstation B – hier scheint nur A sich zu bewegen.

Fragen wir, ob sich A oder B bewegen, so gibt uns jeder der beiden eine andere Antwort. Ob sich eine Raumstation in Ruhe befindet oder sich bewegt, und wenn ja, mit welcher Geschwindigkeit – all diese Aussagen scheinen beobachterabhängig-relativ zu sein.

Aber stimmt das wirklich? Gibt es für einen Raumstationsbewohner keine Möglichkeit, ohne den äußeren Bezug auf andere Raumstationen festzustellen, ob er sich in Bewegung befindet oder nicht? Denkbar wäre beispielsweise, dass es tatsächlich einen Zustand absoluter Ruhe gibt, der vor allen anderen Bewegungszuständen ausgezeichnet ist und sich durch geschickte Laborexperimente nachweisen lässt, die jeder Beobachter in seiner Raumstation durchführen kann. Für den absolut ruhenden Beobachter ergäben diese Schlüsselexperimente ein anderes Resultat als für alle anderen Beobachter. Jeder Beobachter könnte am Resultat eindeutig und ohne Bezug auf die Außenwelt ablesen, ob er sich in absoluter Ruhe oder in Bewegung befindet.

Dass es kein solches Experiment gibt, und dass Geschwindigkeit daher tatsächlich relativ ist, ist der Inhalt des sogenannten Relativitätsprinzips, eines der Grundprinzipien der Speziellen Relativitätstheorie. Es besagt: Wann immer einer der Beobachter in einem auf seiner Raumstation befindlichen Labor ein Experiment durchführt – das Ergebnis wird dasselbe sein wie das eines der anderen Beobachter, der im Labor seiner Raumstation haargenau den gleichen experimentellen Aufbau verwendet.