Das Relativitätsprinzip ist ein Grundpfeiler der Physik. Darüber hinaus ist es aber auch von wesentlicher Bedeutung für viele andere Disziplinen.

Das Relativitätsprinzip geht auf Galileo Galilei zurück. Es besagt, dass Eigenschaften und physikalische Größen nur relativ zu einer Beobachterperspektive definierbar oder messbar sind.

Galileis Gedankenexperiment

Galilei formulierte sein Prinzip anhand der seinerzeit umstrittenen Frage, ob sich eine Kugel an Bord eines fahrenden Schiffes in Bewegung oder in Ruhe befinde. Seine Analyse des Problems lautete, dass die Beantwortung der Frage von der Position des jeweiligen Beobachters abhängt: ein Beobachter, der sich ebenfalls an Bord des Schiffes befindet, sieht die Kugel in Ruhe, während ein Beobachter am Ufer die Kugel sich zusammen mit dem Schiff bewegen sieht. Die Eigenschaft, in Bewegung zu sein, ist demnach keine, die der Kugel alleine zukommt, sondern hängt von der Wahl des Bezugssystems ab.

Physikalische Eigenschaften müssen nach Galilei demnach eingeteilt werden in relative, die von Eigenschaften des Beobachters abhängen, und absolute, die unabhängig von der Wahl des Bezugssystems festgestellt oder gemessen werden können.

Physikalische Formulierung

Bei physikalischen Begriffen besagt das Relativitätsprinzip, dass in (relativ zueinander) gleichförmig bewegten Inertialsystemen die gleichen physikalischen Gesetze gelten. Das heißt: Die Formeln der klassischen Mechanik behalten ihre Gültigkeit, wenn man ein System der Galilei-Transformation unterzieht.

Das Relativitätsprinzip wurde von Albert Einstein zur Relativitätstheorie erweitert. Einstein forderte die sogenannte Kovarianz nicht nur der Mechanik, sondern auch der Elektrodynamik. Dies konnte erreicht werden, indem die Galilei-Transformation durch die Lorentz-Transformation ersetzt wurde. Die Folge war, dass man zugunsten eines allgemeineren Relativitätsprinzips auf die Vorstellung eines absoluten Raums und einer absoluten Zeit verzichten musste.

Für Geschwindigkeiten, die klein gegenüber der Lichtgeschwindigkeit sind, geht Einsteins Relativitätsprinzip in dasjenige von Galilei über.

Quellen

Original

• Galileo Galilei: Dialogo sopra i due massimi sistemi, Florenz 1632

Deutsche Ausgabe

• Galileo Galilei: "Dialog über die beiden hauptsächlichen Weltsysteme", in: Sidereus Nuncius. Nachricht von neuen Sternen. Hg. Hans Blumenberg. Frankfurt am Main: Suhrkamp ISBN 3-518-27937-8

Siehe auch

Relativitätstheorie | Principle of relativity | relativité | 相対性原理 | 相对性原理