Die Spezielle Relativitätstheorie

Albert Einstein (1879-1955) war der Erste, der erkannte, dass das neuartige Transformationsverhalten der Maxwell-Gleichungen gravierende Auswirkungen auf die Vorstellung von Raum und Zeit hat. In der Arbeit Zur Elektrodynamik bewegter Körper veröffentlichte er 1905 seine Spezielle Relativitätstheorie [16, S. 231]. Ihr grundlegendes Postulat war die universelle Konstanz der Lichtgeschwindigkeit in allen Bezugssystemen. Er erhielt aus diesem Postulat und der Annahme, dass alle Beobachter in Inertialsystemen gleichwertig sind, die Lorentz-Transformation. Dies war nichts Neues; neu war jedoch, dass Einstein die oben bereits angesprochenen Konsequenzen der Lorentz-Transformation nicht bloß als mathematische Kuriosität abtat, sondern sie im Gegenteil als fundamentale Eigenschaft des physikalisch-realen Raumes betrachtete.

Mit Einsteins Theorie war damit natürlich die Vorstellung einer absoluten Zeit, die unabhängig vom Raum existiert, dahin. Es musste stattdessen die Zeit in den Raum als zusätzliche Koordinate mit einbezogen werden. Man erhielt damit die vierdimensionale Raumzeit, die keine klare Trennung von Raum und Zeit mehr ermöglicht.

Einsteins Theorie beschreibt die Geometrie der Raumzeit. Die Lorentz-Transformation wird zur grundlegenden Eigenschaft der Raumzeit. Einige Konsequenzen, die sich daraus ergeben, sind, um nur eine kleine Auswahl zu geben:

• Die Lichtgeschwindigkeit ist eine obere Grenzgeschwindigkeit. Kein massiver Körper kann sie erreichen oder sich gar schneller bewegen.
• Es existiert keine universelle Gleichzeitigkeit mehr. Ereignisse, die ein Beobachter als gleichzeitig wahrnimmt, erscheinen anderen Beobachtern zeitlich getrennt.
• Geschwindigkeiten können nicht mehr einfach addiert werden: Ein Körper, der sich relativ zu Beobachter $A$ mit $0{,}9c$ in positive $x$-Richtung bewegt, wobei sich $A$ wiederum mit $0{,}9c$ in positive $x$-Richtung relativ zu Beobachter $B$ bewegt, erscheint für $B$ nicht mit $1{,}8c$, sondern lediglich mit ungefähr $0{,}99c$ in positive $x$-Richtung bewegt.