Wenn es kein absolutes räumliches Bezugssystem gibt, dann ist Bewegung relativ. Die Bewegung eines physikalischen Systems kann nur relativ zu einem anderen System festgestellt und beschrieben werden. Dies ist eine der Grundvoraussetzungen der Relativitätstheorie. Einsteins ursprünglicher Text von 1905 befasst sich bewusst nur mit dem kinematischen, also geometrischen Aspekt von Bewegung. Die auf Masse und Beschleunigung beruhenden dynamischen Aspekte bleiben außer Betracht. Daher trägt der erste Teil der speziellen Relativitätstheorie im Originaltext von 1905 die Überschrift "Kinematischer Teil".
Die Relativität von Bewegung hat insbesondere zwei Konsequenzen:
- Jede geradlinige Relativbewegung zwischen zwei Systemen enthält eine parallele Komponente. Ausschließlich die parallele Bewegungskomponente ist ursprünglich Gegenstand der speziellen Relativitätstheorie. Theoretisch können Einsteins Relativitätseffekte auch aus nicht parallelen Bewegungen berechnet werden, jedoch nur auf sehr komplizierte Weise.
- Jede Relativbewegung zwischen zwei Systemen ist symmetrisch. Daraus folgt, dass wahlweise eines der beiden Systeme kinematisch als ruhend betrachtet werden kann. Dies kommt unserem Vorstellungsvermögen entgegen (wir sind nicht in der Lage, uns zwei unterschiedliche Bewegungen gleichzeitig vorzustellen) und erleichtert entscheidend die mathematische Handhabung.
Beispiele zur Symmetrie:
- Kinematisch besteht kein Unterschied, ob sich der Zug oder der Bahnsteig bewegt. In der Wirklichkeit ist jedoch klar, dass der Bahnsteig bzw. die Erde infolge ihrer unvergleichbar größeren Masse praktisch das feste Bezugssystem für den Zug ist.
- Kinematisch besteht kein Unterschied, ob sich die Erde um die Sonne oder die Sonne um die Erde dreht. Aus Sicht eines Beobachters auf der Erde beschreibt die Sonne eine (ungefähre) Kreisbahn um die Erde, aus Sicht der Sonne ist es umgekehrt. Aufgrund kosmologischer und astronomischer Erkenntnisse weiß man jedoch, dass tatsächlich die Sonne das Bezugssystem ist, um welches sich die Planeten bewegen.
- Das Uhrenparadoxon beruht auf der von Einstein beschriebenen Relativbewegung zwischen zwei Uhren. Die eine ruht, die andere wird auf einer Kreisbahn bewegt. Die Bewegung ist symmetrisch. Denn aus Sicht von Uhr Nr. 1 beschreibt Uhr Nr. 2 eine Kreisbahn. Aus Sicht von Uhr Nr. 2 bewegt sich aber die Uhr Nr. 1 auf einer Kreisbahn. Trotzdem soll laut Einstein die auf der Kreisbahn bewegte Uhr gegenüber der in Ruhe gebliebenen Uhr nachgehen. Aus der Symmetrie folgt letztlich die seit 1911 bekannte einfache Widerlegung der Relativitätstheorie: Es ist logisch und tatsächlich ausgeschlossen, dass von zwei Uhren jede gegenüber der anderen nachgeht.
- Das Zwillingsparadoxon ist kinematisch gesehen identisch mit der Situation beim Uhrenparadoxon. Doch entgegen der kinematischen Betrachtungsweise der speziellen Relativitätstheorie wird die Bewegungssymmetrie zwischen Erde und Raumschiff umgemünzt in die Asymmetrie zwischen ruhender Erde und beschleunigtem Raumfahrer. Weil auch die führenden Relativitäts-Theoretiker erkannt haben, dass das so nicht stimmt, versucht man seit einigen Jahren die Asymmetrie, die zum Altersunterschied zwischen den Zwillingen führen soll, nicht mehr mit der allgemeinen, sondern wieder wie ursprünglich mit der speziellen Relativitätstheorie zu erklären. Zu diesem Zweck wird eine neue Asymmetrie mit Hilfe von Minkowski-Weltlinien konstruiert. So lange alle daran glauben, weil es niemand versteht oder nachvollziehen kann, ist die relativistische Welt wieder in Ordnung.
Mittwoch, 31. Juli 2013
Freitag, 26. Juli 2013
Zeitphilosophie und Physik
Der Physiker, Ingenieur oder Techniker bedarf an sich keiner Zeitphilosophie. Um die Zeit zu messen, benötigt er neben anderen Finessen moderner Messtechnik vor allem eine gleichmäßig gehende Uhr, um die Zeitdauer zwischen zwei Ereignissen zu messen. Aufgrund seiner praktischen Erfahrung wird er sich gern mit dem Prinzip von Einsteins Relativitätstheorie anfreunden, wonach Zeit das ist, was wir von der Uhr ablesen.
Allerdings enthält dieses Prinzip keine Aussage darüber, was die Zeit eigentlich ist. Existiert sie eigenständig oder als Eigenschaft der Welt? Ist sie lediglich ein abstraktes Ordnungsprinzip? Ist sie ein angeborenes Denkprinzip? Verläuft sie von Natur aus gleichmäßig? Über diese und ähnliche Fragen zerbrechen sich Philosophen seit der Antike den Kopf. Aristoteles, Newton, Leibniz, Kant, sie alle kamen zu unterschiedlichen Vorstellungen von Zeit. Für viele ist die Zeit, wie für Augustinus, ein Rätsel, und einige behaupten gar, die Zeit sei eine Illusion.
Um 1900 gab es, ebenso wie heute, keine einheitliche und allgemein akzeptierte Auffassung von Zeit. Die Physik hielt sich an Newton, die Philosophie im deutschsprachigen Raum überwiegend an Kant. Mit Einsteins Relativitätstheorie von 1905 wurde die unreflektierte Erfahrung, wonach Zeit das ist, was wir von der Uhr ablesen, zur philosophischen Maxime erhoben. Dass die spezielle Relativitätstheorie grundlegende Denkprinzipien in Frage stellt und zur Verstandeslogik im Widerspruch steht, führte zunächst zu breiter Ablehnung durch Physiker und Philosophen. Kritisiert wurden z. B. die Relativität der Gleichzeitigkeit, der Wegfall der einheitlichen Wirklichkeit zugunsten subjektiver Beobachterwirklichkeiten, die Lichtgeschwindigkeit als Naturkonstante, der unterschiedliche Zeitverlauf in unterschiedlich bewegten Systemen und die damit verbundene Möglichkeit von Zeitreisen. Auf der anderen Seite fand Einstein einflussreiche Förderer wie Max Planck, was von entscheidender Bedeutung war.
Erst nachdem Eddington 1919 die Ablenkung des Sternenlichts durch die Schwerkraft der Sonne als Bestätigung der allgemeinen Relativitätstheorie wertete und dies zunächst von der New York Times und danach von den Massenmedien in Europa zur Weltsensation hochgejubelt wurde, kam der Durchbruch. Über Nacht wurde Einstein weltberühmt. Dass schon über 100 Jahre zuvor der bayerische Astronom und Mathematiker Johann Georg Soldner die Lichtablenkung durch die Schwerkraft der Sonne berechnet hatte, war kaum bekannt und ging im allgemeinen Begeisterungstaumel über den gekrümmten Raum und Zeitreisen unter.
Die Relativitätstheorie macht Aussagen über die Zeit mit dem Anspruch auf Allgemeingültigkeit. Da sie als naturwissenschaftliche Theorie präsentiert wird, gibt es nur zwei Möglichkeiten: richtig oder falsch. Daraus folgt vom Standpunkt der Physik aus, dass abweichende philosophische Zeittheorien falsch sein müssen. Damit beginnt eine verhängnisvolle Entwicklung. Der ausschliessliche Wahrheitsanspruch der Relativitätstheorie wurde nach und nach durchgesetzt, zuerst an den Universitäten, dann in der Öffentlichkeit. Neue Denkansätze und Erkenntnisse wurden blockiert. So zum Beispiel die aus der evolutionären Erkenntnistheorie folgende Einsicht über den kausalen Zusammenhang zwischen der zeitlichen Struktur der Welt und der angeborenen zeitlichen Struktur unseres Denkens. Gern gesehen und gefördert werden dagegen zeitphilosophische Ansätze, die auf irgend eine Weise mit der Relativitätstheorie vereinbar sind.
Wer eine abweichende Zeitphilosophie vertritt, muss sich zwangsläufig mit der Relativitätstheorie kritisch auseinander setzen. Die Kritik an der Relativitätstheorie gilt jedoch nicht nur an den Universitäten, sondern auch in den Medien und Verlagshäusern weitgehend als öffentliches Tabu und findet daher überwiegend im Internet statt. Die Relativität ist zur herrschenden Ideologie geworden. Die Kritiker werden hierzulande als Cranks diffamiert und nicht selten pauschal des Antisemitismus verdächtigt, um die sachliche Auseinandersetzung mit den kritischen Argumenten zu vermeiden. Doch Vernunftwahrheit und Verstandeslogik lassen sich auf Dauer nicht unterdrücken.
Allerdings enthält dieses Prinzip keine Aussage darüber, was die Zeit eigentlich ist. Existiert sie eigenständig oder als Eigenschaft der Welt? Ist sie lediglich ein abstraktes Ordnungsprinzip? Ist sie ein angeborenes Denkprinzip? Verläuft sie von Natur aus gleichmäßig? Über diese und ähnliche Fragen zerbrechen sich Philosophen seit der Antike den Kopf. Aristoteles, Newton, Leibniz, Kant, sie alle kamen zu unterschiedlichen Vorstellungen von Zeit. Für viele ist die Zeit, wie für Augustinus, ein Rätsel, und einige behaupten gar, die Zeit sei eine Illusion.
Um 1900 gab es, ebenso wie heute, keine einheitliche und allgemein akzeptierte Auffassung von Zeit. Die Physik hielt sich an Newton, die Philosophie im deutschsprachigen Raum überwiegend an Kant. Mit Einsteins Relativitätstheorie von 1905 wurde die unreflektierte Erfahrung, wonach Zeit das ist, was wir von der Uhr ablesen, zur philosophischen Maxime erhoben. Dass die spezielle Relativitätstheorie grundlegende Denkprinzipien in Frage stellt und zur Verstandeslogik im Widerspruch steht, führte zunächst zu breiter Ablehnung durch Physiker und Philosophen. Kritisiert wurden z. B. die Relativität der Gleichzeitigkeit, der Wegfall der einheitlichen Wirklichkeit zugunsten subjektiver Beobachterwirklichkeiten, die Lichtgeschwindigkeit als Naturkonstante, der unterschiedliche Zeitverlauf in unterschiedlich bewegten Systemen und die damit verbundene Möglichkeit von Zeitreisen. Auf der anderen Seite fand Einstein einflussreiche Förderer wie Max Planck, was von entscheidender Bedeutung war.
Erst nachdem Eddington 1919 die Ablenkung des Sternenlichts durch die Schwerkraft der Sonne als Bestätigung der allgemeinen Relativitätstheorie wertete und dies zunächst von der New York Times und danach von den Massenmedien in Europa zur Weltsensation hochgejubelt wurde, kam der Durchbruch. Über Nacht wurde Einstein weltberühmt. Dass schon über 100 Jahre zuvor der bayerische Astronom und Mathematiker Johann Georg Soldner die Lichtablenkung durch die Schwerkraft der Sonne berechnet hatte, war kaum bekannt und ging im allgemeinen Begeisterungstaumel über den gekrümmten Raum und Zeitreisen unter.
Die Relativitätstheorie macht Aussagen über die Zeit mit dem Anspruch auf Allgemeingültigkeit. Da sie als naturwissenschaftliche Theorie präsentiert wird, gibt es nur zwei Möglichkeiten: richtig oder falsch. Daraus folgt vom Standpunkt der Physik aus, dass abweichende philosophische Zeittheorien falsch sein müssen. Damit beginnt eine verhängnisvolle Entwicklung. Der ausschliessliche Wahrheitsanspruch der Relativitätstheorie wurde nach und nach durchgesetzt, zuerst an den Universitäten, dann in der Öffentlichkeit. Neue Denkansätze und Erkenntnisse wurden blockiert. So zum Beispiel die aus der evolutionären Erkenntnistheorie folgende Einsicht über den kausalen Zusammenhang zwischen der zeitlichen Struktur der Welt und der angeborenen zeitlichen Struktur unseres Denkens. Gern gesehen und gefördert werden dagegen zeitphilosophische Ansätze, die auf irgend eine Weise mit der Relativitätstheorie vereinbar sind.
Wer eine abweichende Zeitphilosophie vertritt, muss sich zwangsläufig mit der Relativitätstheorie kritisch auseinander setzen. Die Kritik an der Relativitätstheorie gilt jedoch nicht nur an den Universitäten, sondern auch in den Medien und Verlagshäusern weitgehend als öffentliches Tabu und findet daher überwiegend im Internet statt. Die Relativität ist zur herrschenden Ideologie geworden. Die Kritiker werden hierzulande als Cranks diffamiert und nicht selten pauschal des Antisemitismus verdächtigt, um die sachliche Auseinandersetzung mit den kritischen Argumenten zu vermeiden. Doch Vernunftwahrheit und Verstandeslogik lassen sich auf Dauer nicht unterdrücken.
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