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

6.1 Konzept der Allgemeinen Relativitätstheorie 125
“If a vessel, hung by a long cord, is so often turned about that the cord is strongly twisted,
then filled with water, and held at rest together with the water; after, by the sudden action
of another force, it is whirled about in the contrary way, and while the cord is untwisting
itself, the vessel continues for some time this motion; the surface of the water will at first
be plain, as before the vessel began to move; but the vessel by gradually communicating
its motion to the water, will make it begin sensibly to revolve, and recede by little and little,
and ascend to the sides of the vessel, forming itself into a concave figure...This ascent of the
water shows its endeavour to recede from the axis of its motion; and the true and absolute
circular motion of the water, which is here directly contrary to the relative, discovers itself,
and may be measured by this endeavour. ... And therefore, this endeavour does not depend
upon any translation of the water in respect to ambient bodies, nor can true circular motion
be defined by such translation. ...; but relative motions...are altogether destitute of any real
effect. ...It is indeed a matter of great difficulty to discover, and effectually to distinguish, the
true motions of particular bodies from the apparent; because the parts of that immovable
space in which these motions are performed, do by no means come under the observations
of our senses.” a
a I. Newton, Principia, Book 1: Scholium
Newton erfindet hier nicht die Fliehkraft neu, sondern macht sich Gedanken über den fundamentalen
Unterschied zwischen Geschwindigkeiten und Beschleunigungen. Ein Beobachter
mit geschlossenen Augen kann zwar nicht feststellen, wie schnell er ist, wohl aber seine eigene
Beschleunigung wahrnehmen. So kann der Beobachter z.B. anhand des Pirouetteneffekts sehr
leicht feststellen, ob er rotiert oder nicht. Es muss also etwas geben, bezüglich dem man rotiert.
Genau diesen Sachverhalt soll das Eimer-Experiment zum Ausdruck bringen. Der Begriff der
Beschleunigung scheint sich damit dem relativistischen Grundkonzept zu entziehen.
Newton folgert daraus, dass damit zwar der Descartes’sche Äther ad absurdum geführt ist,
dass es aber dennoch einen “absoluten Raum” geben müsse, gewissermaßen eine Art Äther 2.
Ordnung. In diesem Raum sind Orte und Geschwindigkeiten relativ, Beschleunigungen dagegen
absolut, sonst nämlich hätte die Gleichung �F = m�a keinen Sinn. Außerdem stellt Newton fest,
dass er das Relativitätsprinzip für Geschwindigkeiten nur dann konsistent implementieren kann,
wenn die Zeit eine universelle Größe ist und die Gravitationskraft als eine instantane Fernwechselwirkung
betrachtet wird. In Newtons Worten:
Faraday
“Absolute, true and mathematical time, of itself, and from its own nature flows equably
without regard to anything external . . . ”.
Als Michael Faraday (1791-1867) beginnt, elektromagnetische
Phänomene zu untersuchen, ist das
Newtonsche Konzept der Physik wegen seines überwältigenden
Erfolgs längst zu einem akademischen
Paradigma geworden. In dieser Welt des absoluten
Raums mit fernwirkenden Kraftzentren hatte man
Schwierigkeiten, die neuen Phänomene zu verstehen.
Der gelernte Buchbinder Faraday besaß als
Quereinsteiger die notwendige Unabhängigkeit, um
neue Konzepte zu entwickeln.
Haye Hinrichsen — Allgemeine Relativitätstheorie
M. Faraday – Weihnachtsvorlesung