Die Relativitätstheorie ist gleichzeitig einfach und elegant, aber auch erschreckend unintuitiv. Es ist nicht nötig, hier auf den ganzen Kern und die Herrlichkeit dieser Theorie einzugehen, aber es gibt ein Merkmal von Einsteins Werk, das im Mittelpunkt steht und ihn schließlich zu einer völligen Neuformung von Newtons Schwerkraft führen würde, was unsere Vorstellungen vom Gefüge dieser Theorie völlig verändern würde das Universum.
Und dieses einzigartige Merkmal steckt genau im Namen: relativ. Einstein entdeckte, dass das, was wir einst für unveränderlich hielten, nichts anderes war. Aber um zu verstehen, wie Einstein Newtons Erkenntnisse umgeschrieben hat, müssen wir zunächst die Uhr etwas zurückdrehen und Newtons Erkenntnisse verstehen.
Als Newton auf seine Idee für ein Konzept der Schwerkraft kam, einer Kraft, die von allen Objekten ausgeht und sich mit ihnen verbindet, brauchte er ein Universum, um seine Kraft universell zu machen. Wenn die Sonne ihre Gravitas ausstreckt und allen Planeten, sogar dem mächtigen Jupiter, mitteilt, wohin sie sich als Nächstes bewegen sollen, müssen diese Planeten wissen, wo sie sich relativ zur Sonne befinden. Wenn ich einen Apfel vom Baum pflücke und ihn fallen lasse, muss der Apfel wissen, wie weit er von der Erde entfernt ist, damit er die richtige Beschleunigungsrate haben kann.
Alles im Universum muss wissen, wo sich alles andere befindet, damit die Schwerkraft mit der entsprechenden Kraft wirken kann. Und so stellte sich Newton den Kosmos als ein riesiges festes Gitter vor, eine Reihe universeller Regeln und Hauptuhren und einen absoluten Bezugsrahmen, von dem aus alle anderen Maßnahmen getroffen werden konnten. (Das sollte nicht wörtlich genommen werden, sollte ich erwähnen. Es gibt keine riesige Uhr, die da draußen in der Leere des Weltraums schwebt und mit der absoluten Zeit tickt, noch gibt es buchstäblich Gitter markierter Herrscher, die den Kosmos kreuz und quer durchziehen. Das ist alles ein mathematischer Rahmen, der die Mechanismen zur Berechnung der Gravitationskräfte bereitstellt, aber die Notwendigkeit dieses Rahmens ist in Newtons Arbeit von größter Bedeutung.)
Und so muss in Newtons Sicht der Schwerkraft jede Gravitationswechselwirkung im Hinblick auf diesen universellen, festen, absoluten Bezugsrahmen berechnet werden. Die Wesenheiten unseres Universums müssen wissen, wo sie sich relativ zu diesem festen Rahmen befinden, damit die Schwerkraft zur richtigen Zeit und am richtigen Ort die richtige Stärke haben kann.
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Aber James Clerk Maxwells Arbeit zum Elektromagnetismus widersprach diesem universellen Bezugsrahmen (obwohl Maxwell es damals noch nicht erkannte). Maxwells eigene geniale Mathematik besagte, dass die Lichtgeschwindigkeit immer und für immer die Lichtgeschwindigkeit sei. Ganz gleich, wie schnell man sich bewegte oder in welche Richtung man sich bewegte, ob sich das Licht einem näherte oder entfernte, es spielte keine Rolle. Licht bewegte sich mit Lichtgeschwindigkeit.
Wenn es einen universellen Bezugsrahmen, eine Hauptuhr und ein absolutes Lineal gäbe, wie Newton vorgeschlagen hat, dann sollte die Lichtgeschwindigkeit nur die Geschwindigkeit sein, die sie relativ zu diesem absoluten Bezugsrahmen hat, denn dieser absolute Bezugsrahmen ist der Maßstab, an dem gemessen wird alle Bewegung. Und so sollte die Existenz dieses absoluten Rahmens es Ihnen ermöglichen, sich rittlings auf einem Lichtstrahl zu bewegen und ihn an seinem Platz fixiert und eingefroren zu sehen.
Wer sollte in diesem gigantischen Kampf der Vereinigungsgiganten gewinnen: Maxwell oder Newton? Verfügt das Universum über einen festen Bezugsrahmen, anhand dessen wir alle Bewegungen beurteilen können, oder sind manche Dinge, wie die Lichtgeschwindigkeit, unveränderlich und konstant, ohne Rücksicht auf unseren Standpunkt?
Einstein entschied sich für Maxwell, und Einstein hatte Recht. Es gibt keinen universellen Bezugsrahmen, keine Hauptuhr oder einen absoluten Maßstab. Es gibt keine Möglichkeit, Bewegung zu beurteilen, außer anhand der relativen Standpunkte jedes Beobachters. Mit anderen Worten, das ist die Relativität in der Relativitätstheorie: Alle Bewegung ist relativ. Wenn Einstein mit dem Fahrrad an mir vorbeifahren würde, könnte ich aus meiner Sicht nur sagen, dass er sich bewegt. Aus seiner Sicht konnte er zu Recht behaupten, dass er still stand und dass ich derjenige war, der sich bewegte.
Indem Einstein die Vorstellungen von absoluter Zeit und absolutem Raum verwarf, gewann er tatsächlich etwas für seine Bemühungen. Nicht alle Dinge sind relativ; Es gibt einige Konstanten im Universum. Nämlich die Gesetze der Physik. Alle Beobachter groß und alle, langsam und schnell, zielgerichtet und richtungslos, alle Beobachter sind sich über die Gemeinsamkeit der Gesetze der Physik einig. Ein typisches Beispiel sind die Maxwell-Gleichungen. Sie sagen, dass die Lichtgeschwindigkeit eine Konstante ist. Das Ende. Und so ist es: Jeder Beobachter im Universum, unabhängig von seiner Position oder Geschwindigkeit oder Beschleunigung, wird immer die gleiche Lichtgeschwindigkeit sehen.