Relativitätstheorie - Fakultät für Physik und Astronomie - Universität ...

124 Feldgleichen der Allgemeinen Relativitätstheorie
Diese Theorie war allerdings recht ineffizient
und nahm skurrile Züge an. So musste man z.B.
erklären, warum der Mond nicht herunterfällt. Dazu
wurde die Erde als Ätherquelle interpetiert, die
einen radial nach außen gerichteten Ätherwind
emittiert. Den Kosmos stellte man sich um jedes
Gestirn parzelliert vor, wobei in jeder Zelle separate
Ätherwirbel für die Bewegung der Gestirne sorgen
(siehe Abbildung).
Der Äther brachte aber noch ein anderes großes Problem
mit sich. Er definiert lokal ein Ruhesystem,
was dem Relativitätsprinzip widerspricht. Im Inneren
des Schiffes müsste es nämlich im Prinzip möglich
sein, die Bewegung relativ zum Äther zu messen,
d.h. bei Bewegung des Schiffes müssten sich die
Fliegen durch den Äthergegenwind auf einer Seite
des Raums sammeln. Die beiden großen Modernisierungsprojekte
– Relativität und Lokalität – , mit
denen man die infeffiziente mittelalterliche Wissenschaft
überwinden wollte, widersprachen sich also
gegenseitig.
Newtonsche Mechanik
Ätherwindkarte (nach Descartes)
In sicherer Entfernung von Paris schlägt sich Isaac Newton (1642-1726) auf die Seite der Relativisten.
Seine Mechanik ist invariant unter Galilei-Transformationen, beschreibt also auf einem
bewegten Schiff genau die von Galilei beschriebene Situation. Dafür zahlt Newton allerdings
einen Preis, denn um eine solche Mechanik konsitent zu formulieren, muss er die Gravitationskraft
als eine instantane Fernwechselwirkung postulieren, also als eine nicht durch ein Medium
vermittelte, sondern durch die bloße Anwesenheit von Massen hervorgerufene Kraft mit unendlich
großer Ausbreitungsgeschwindigkeit. Dieses Konzept erschien zu seiner Zeit rückständig,
ja geradezu reaktionär und wurde deshalb auch heftig attackiert. Im Vergleich zur französischen
Physik schien Newtons Physik jedoch zu funktionieren und trat einen beispiellosen und konkurrenzlosen
Siegeszug an, der bis zum Beginn des 20. Jahrhunderts andauern sollte. Ohne diesen
praktischen Erfolg wäre Newtons Mechanik wohl schnell in Vergessenheit geraten.
Das Relativitätsprinzip ist bei Newton allerdings in durchaus ambivalenter Weise realisiert.
Schon Galilei bemerkte, dass seine Überlegungen nur dann zutreffen, “wenn nur die Bewegung
[des Schiffes] gleichförmig und nicht hier- und dorthin schwankend” ist, also nur auf unbeschleunigte
Bezugssysteme, sogenannte Inertialsysteme anwendbar sind. Diese Einschränkung
ist bemerkenswert und wird von Newton in seinem berühmten Gedankenexperiment vom rotierenden
Eimer vertieft:
Haye Hinrichsen — Allgemeine Relativitätstheorie