Physik 1

Mein Interesse für die Naturwissenschaften wurde vermutlich mit Beginn meines Physikunterrichtes durch einen sehr charismatischen Lehrer geweckt, der dies auch erkannte und förderte. Schon recht früh in dieser Phase stellte ich für mich fest, dass die Physik ein faszinierendes Gebiet ist, das in der Lage scheint, die großartigen Dinge dieser Welt zu erklären. Die Physik erschien mir sachlich, verständlich und logisch und im Gegensatz zu meinen Mitschülern empfand sie ganz und gar nicht als trocken. Keines der anderen naturwissenschaftlichen Fächer übte so einen Reiz auf mich aus wie die Physik. Ich empfand die Chemie und noch mehr die Biologie mehr als Ergänzung, als nicht zwingend notwendiges Beiwerk und bestenfalls als spezielle Fachrichtungen dieser einzigartigen Wissenschaft; die Mathematik betrachtete ich als unumgängliches, wichtiges Handwerkszeug der Naturwissenschaft. Ich war der Meinung – und bin es noch heute zum Teil –, dass man bei intensiver und detaillierter Untersuchung eines Vorgang in der Natur letztendlich und zwangsläufig immer wieder zur Physik gelangt. Dieses Interesse ist bis heute erhalten geblieben, auch wenn ich inzwischen andere Bereiche des Lebens ebenso zu schätzen weiß. Zu meiner Überraschung konnte ich viele Jahre später in einem Buch von Stephen Hawking lesen, dass es ihm in seiner Jugend ganz ähnlich erging, allerdings mit dem gravierenden Unterschied, dass er seine Passion zum Beruf machte. Schon in der neunten und zehnten Klasse (in der ich zusätzlich Astronomie gelehrt bekam) machte ich mir eingängige Gedanken über den Charakter des Lichtes. Ich verstand bestimmte Phänomene im Zusammenhang mit dieser Energieerscheinung nicht und nervte adoleszenz-typisch meine Umwelt mit Fragen wie "Warum kann ein Lichtstrahl durch die Masse der Sonne abgelenkt werden, wenn Licht doch masselose Energie ist? Gravitation wirkt doch lediglich auf Massen, oder?" Dass ausgerechnet Einsteins Relativitätstheorie die Erklärung liefern sollte, wurde mir erst viele Jahre später deutlich. Solange hat mich dieses Problem beschäftigt. Heute bedauere ich manchmal, die Lösung meiner Frage nicht eher gesucht zu haben. Da es möglicherweise anderen Leuten ebenso ergeht und sie nicht die Muße haben, eine komplizierte Definition zu lesen, möchte ich hier versuchen, eine verständliche Erklärung der Einsteinschen Entdeckungen zu geben.

Wie wir durch schrittweise Erkenntnis unser Universum verstehen lernten, wie wir den Begriff der Zeit allgemein verwenden und was Zeit wirklich ist. Wie man Einsteins Theorien zu deuten vermag und wohin sie uns führen.

Das Thema ist sehr komplex und ich erhebe nicht den Anspruch, Einsteins Relativitätstheorie bis in alle Konsequenzen verstanden zu haben, denn das tun wohl die Wenigsten. Aber zumindest die Kernaussage ist mir anhand von Beispielen zugänglich. Die Meinung, Einsteins geniales astrophysikalisches Modell gipfele in der Formel "E=mc²" ist leider ein weit verbreiteter furchtbarer Irrtum. Ich werde versuchen, diesen Irrtum aufzuklären. Aber beginnen wir am Anfang.

Nachdem Aristoteles bereits 340 v Chr. davon überzeugt war, dass die Erde keine Scheibe ist und diese Annahme von Ptolemäus in dem nach ihm benannten ptolemäischen System (auch geozentrisches Weltbild genannt) konkretisiert wurde, hatte man ein Weltbild, mit dem man Jahrhunderte lang gut auskam. Nach diesem Modell stellte die Erde das Zentrum dar und um sie herum befanden sich auf verschiedenen Sphären der Mond, die Planeten, die Sonne und die Fixsterne. Dieses Modell erschien sogar der christlichen Kirche als akzeptabel, lies es doch genug Spielraum für Gott, Himmel und Hölle und wurde somit als in Einklang mit der Heiligen Schrift stehend erklärt.

Aristoteles war es auch, der annahm, alle Materie bestünde aus den vier Elementen Erde, Luft, Feuer und Wasser und auf sie wirken letztendlich nur zwei Kräfte. Die Schwerkraft und der Auftrieb. Das erstaunliche ist, dass diese Aufteilung des Universums - in Materie und Kräfte - bis heute gebräuchlich ist!

Erst 1300 Jahre nach Ptolemäus prägte Nikolaus Kopernikus das heliozentrische Weltbild, welches die Sonne zum Mittelpunkt erklärte. Diese These wurde nochmals gut 100 Jahre später von Johannes Kepler und Galileo Galilei mittels genauerer Beobachtungen der Himmelskörper unterstützt.

Allerdings war auch diese These selbst für Kepler noch unvollständig, weil er die beobachteten elliptischen Umlaufbahnen der Planeten nicht mit seiner Vorstellung vereinbaren konnte, dass magnetische Kräfte die Planeten um die Sonne bewegten. Dies gelang erst 1687 Sir Isaac Newton in seiner "Philosophiae naturalis principia mathematica", mit der er quasi die Gravitation einführte und die Mechanik revolutionierte.

Newton lieferte zu der Theorie der Bewegung von Körpern auch gleich die mathematische Analyse und entwarf ein Gravitationsgesetz, welches besagt, dass jeder Körper im Universum von jedem anderen Körper angezogen wird. Die dabei wirkende Kraft (Gravitation) ist abhängig von der Masse und Entfernung der Körper. Mit dieser Kraft erklärte Newton auch die elliptischen Bahnen der Himmelskörper und widerlegte die Idee der ptolemäischen Himmelssphären.

Eines der Gesetzte von Newton beruht auf Messungen von Galileo Galilei und sagt Folgendes aus: Die einwirkende Kraft auf einen Körper ist immer bestrebt, die Geschwindigkeit des Körper weiter zu verändern. Sie ist nicht nur bestrebt, ihn in Bewegung zu versetzen wie man früher glaubte. Wirkt auf einen Körper keine Kraft, so bewegt er sich geradlinig mit konstanter Geschwindigkeit. Das zweite Newtonsche Gesetz besagt, dass die Geschwindigkeit eines Körpers proportional zur einwirkenden Kraft zunimmt [doppelte Kraft = doppelte Geschwindigkeit] und dass die Beschleunigung um so kleiner ist, je größer die Masse des Körpers ist. Hier liegt auch die Ursache dafür, dass Körper unterschiedlicher Masse im Vakuum gleich schnell fallen. Denn die doppelte Masse führt zwar zu doppelter Anziehungskraft [Schwerkraft], aber die doppelte Masse bewirkt auch eine Halbierung der Beschleunigung. Beide Wirkungen heben sich also exakt auf, so dass die resultierende Beschleunigung gleich ist.

Newtons Gravitationsgesetze konnten das Universum zwar nicht hinreichend und vollständig erklären, aber es war ein enormer Schritt auf dem Weg dorthin. Seine Theorie führte jedoch zu einer der wichtigsten Erkenntnisse unserer heutigen Physik. Eine Erkenntnis, die er selbst nicht anerkennen wollte, obwohl sie sich aus seinen Gesetzen ergab: Es gibt keinen absoluten Ort und keinen absoluten Raum, d.h. es besteht keine eindeutige Möglichkeit, in einem Bezugssystem aus zwei Objekten festzustellen, welches der beiden Objekte in Ruhe verharrt und welches sich relativ zu dem anderen bewegt. Beide Objekte haben gleichberechtigte Vorraussetzungen. Es gibt ebenso keine Möglichkeit, festzustellen, ob zwei Ereignisse die zu unterschiedlichen Zeitpunkten stattfanden, das auch am selben Ort taten. Die Position von Ereignissen im Raum ist also abhängig vom Beobachter und keiner Beobachtung ist dabei ein Vorzug zu geben.

Man stelle sich dazu eine Tischtennisplatte vor, die auf einer fahrenden Straßenbahn steht. Ein Tischtennisball würde für einen Beobachter auf der Straßenbahn lediglich senkrecht hoch und runter springen und dabei innerhalb kürzester Zeit zweimal an der selben Position im Raum die identische Stelle auf der Tischplatte berühren. Für einen Beobachter, der außerhalb der Straßenbahn steht, würde der Ball zwar den sleben Punkt auf der Tischplatte berühren, dies aber an deutlich unterschiedlichen Orten im Raum tun, da sich die Straßenbahn in der Zwischenzeit einige Meter vorwärts bewegt hat. Dieser Umstand wird im Laufe des 19. Jahrhunderts schrittweise erkannt und ein wichtiger Aspekt in Einsteins Relativitätstheorie sein, allerdings erst gut 200 Jahre nach Newton.

Der zweite Ansatzpunkt für Einstein ergab sich aus aus folgenden Experimenten: 1676, also 11 Jahre vor Newtons Veröffentlichung über die Gravitation, stellte der Däne Ole Christensen Rømer fest, dass das Licht eine endliche Geschwindigkeit hat (299.792 km/s im Vakuum). Im Jahr 1865 schlug der Engländer James Clerk Maxwell eine Theorie vor, die die Ausbreitung des Lichts auf Basis der Elektrizität und des Magnetismus - zwei bis dahin getrennte Teilgebiete der Physik - erklärte. Laut Maxwell ist Licht eine wellenförmige Störung im elektromagnetischen Feld und hat eine konstante Geschwindigkeit. Da aber Newtons Theorie keinen absoluten Ruhepunkt zur Beobachtung zuließ, musste man angeben, worauf sich die konstante Lichtgeschwindigkeit bezieht. Also postulierte man den "Äther", durch den sich das Licht ähnlich wie Schallwellen durch Luft fortbewegte und die Lichtgeschwindigkeit sei relativ zu diesem Äther konstant. Beobachter, die sich allerdings relativ zu diesem Äther bewegten, würden wiederum unterschiedliche Geschwindigkeiten des Lichts messen können, nahm man weiterhin an. Aber 1887 führten Albert Michelson und Edward Morley sehr genaue Messungen durch und konnten keine Abweichungen in der Lichtgeschwindigkeit feststellen! Sie verglichen die Lichtgeschwindigkeit in Richtung der Erdbewegung mit der Geschwindigkeit im rechten Winkel zur Erde; die Geschwindigkeit der Erde addierte sich nicht  zu der Geschwindigkeit des Lichtes in Richtung ihrer Flugbahn. Das erschien absurd, denn jemand der sich auf das Licht zubewegte, müsste doch eine höhere Geschwindigkeit messen als jemand, der sich in gleicher Richtung mit dem Licht bewegt. (Ja, er würde seine eigene Geschwindigkeit kennen und diese abziehen müssen. Aber das brauchte er gar nicht mehr, denn es gab ja keinen Unterschied. Umgekehrt wird das Licht auch nicht schneller, wenn es "huckepack" fliegt.)

Das Licht bzw. jede elektromagnetische Erscheinung schien also eine Sonderstellung zu haben und widersprach dem sogenannten Relativprinzip. Dieses besagt, dass in zwei Bezugssystemen, die sich relativ zu einander bewegen, die gleichen Naturgesetze gelten (wie im Beispiel mit der Straßenbahn, dem Tischtennisball, den zwei Beobachtern und ihren unterschiedlichen Bezugssystemen).

Der Hintergrund ist etwas kompliziert und erklärt sich folgendermaßen: Um die Bewegung eines Körpers beschreiben zu können, bedarf es eines zweiten Körpers, auf den sich die Bewegung bezieht (Straßenbahn zur Straße, Planeten zum Stern oder zur Milchstraße). Newtons erstes Gesetz besagt, ein Körper (oder System) verharrt im Zustand der Ruhe oder in einer gleichförmigen geradlinigen Bewegung, solange die Summe aller auf ihn einwirkenden Kräfte Null ist (Trägheitsprinzip). Um die Bewegung eines Objektes feststellen zu können, muss das Bezugssystem (z.B. ein Koordinatensystem) dieses Trägheitsprinzip erfüllen, es muss also in Ruhe sein oder sich gleichförmig geradlinig (umgangssprachlich gleichmäßig) bewegen. Der Beobachter fühlt sich demzufolge unbewegt gegenüber seinem Bezugssystem. Ein derart beschaffenes und damit zulässiges Bezugssystem heißt Inertialsystem. Wechselt man nun von einem Inertialsystem in ein anderes, bleiben die Naturgesetze der Mechanik natürlich gleich (für den Tischtennisball in der Straßenbahn). Das sollten sie auch, denn der Natur ist es schließlich egal, welchen Bezug ein Beobachter gerade gewählt hat oder wie er sich bewegt. Diese Übergänge in verschiedene zulässige Bezugssysteme erreicht man mathematisch durch eine sogenannte Galilei-Transformation und wenn sich nach diesem Bezugswechsel ein Gesetz als unverändert zeigt, ist es Galilei-invariant. Soweit, so gut.

Man bemerkte nun eben, dass die Elektrodynamik sich diesem Gebot nicht unterwarf, weil sie diese Galilei-Invarianz nicht erfüllte, also sich scheinbar die Naturgesetze je nach Bezugssystem zu ändern schienen. Innerhalb der Elektrodynamik, die maßgeblich durch die Gleichungen von Maxwell bestimmt war, arbeitete man aus diesem Grund mit der Lorentz-Transformation, die eine Invarianz dieser Gleichungen ermöglichte. Im Klartext hieß das, die Ausbreitung von elektromagnetischen Wellen mit Lichtgeschwindigkeit war Galilei-variant weil ihre Geschwindigkeit konstant war. Diese müsste sich abhängig vom Bezugssystem aber ändern, um Galilei-invariant zu sein. Mit anderen Worten, das Licht könnte in gleicher Zeit eine größere Strecke zurücklegen, wenn es von einem bereits schnell bewegten Objekt in gleicher Richtung ausgesandt werden würde. Umgekehrt wäre es langsamer, wenn die Richtungen gegensätzlich wären. Dagegen sprach allerdings das äußerst starke Argument des Michelson-Morley-Experiments. Der Fehler lag in der Annahme, die Zeit sei eine unveränderliche Größe, die unabhängig vom Geschehen stets konstant und unbeeinflussbar ablief.

Newton und viele andere Wissenschaftler nach ihm glaubten einfach, die Zeit ist eine absolute Größe und durch nichts zu beeinflussen. In ihrer Vorstellung ist ein bestimmter Zeitintervall zwischen zwei Ereignissen stets gleich, egal wer diesen Intervall misst. Die Zeit ist unabhängig vom Raum, so Newton. Jeder gesunde Menschenverstand würde aufgrund seiner alltäglichen Erfahrung zuerst Newtons Meinung zustimmen. Die Erkenntnis, dass die Zeit nicht absolut sein kann, war der zweite Ansatzpunkt für Einstein.

1905 erklärte dann der bis dahin recht unbekannte Patentamt-Beamte Albert Einstein in seiner Veröffentlichung "Zur Elektrodynamik bewegter Körper", die Vorstellung vom Äther sei überflüssig, wenn man sich vom Gedanken der absoluten Zeit trennt. Einstein kombinierte die Konsequenz aus den Newtonschen Gesetzten, "es gibt keinen absoluten Raum", mit den Konsequenzen des Michelson-Morley-Experiements, "die Lichtgeschwindigkeit ist immer konstant". Er forderte, dass die Naturgesetze für alle Beobachter und alle Bezugssysteme gleich sein müssen. Dies gelte nicht nur wie bisher für die klassische Physik in Form der Newtonschen Bewegungsgesetze sondern auch für Maxwells Elektrodynamik. Einsteins Antrieb war dabei, den Widerspruch zwischen diesen beiden Gebieten zu lösen. Der Clou war, dass Einstein statt der Galilei-Transformation die aus der Elektrodynamik stammende Lorentz-Transformation auf die Mechanik anwandte. Die grandiose Schlussfolgerung Einsteins war nun, Raum und Zeit sind keine absoluten, unveränderlichen Größen mehr, sondern müssen sich mit der Bewegung eines Beobachters relativ zu seinem Bezugssystem verändern, um obiges Postulat zu erfüllen. Das war die einzig logische Erklärung für den Widerspruch und es ist die entscheidende Erkenntnis der speziellen Relativitätstheorie!
Anmerkung: Hierin liegt vermutlich Einsteins berühmtester, oft missverstandener Ausspruch "alles ist relativ" begründet, womit er "lediglich" Raum und Zeit meint. Da aber für Menschen Raum und Zeit die wichtigsten Orientierungspunkte sind, ist deren (Nicht-) Relativität auch sehr bedeutend für unsere Wahrnehmung. Dass Einstein im selben Atemzug die Absolutheit der Lichtgeschwindigkeit vertrat, wird dabei gern vergessen, obwohl das der Kern der Theorie ist. Der Name "Relativitätstheorie" ist vermutlich daher für Laien etwas unpassend. Denn ausgerechnet die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit führt erst zu der von uns schwer verständlichen Relativität der Zeit und des Raums.

Ein anschauliches Beispiel ist folgendes: Statt unserer Straßenbahn nehmen wir nun einen ICE, dessen Scheinwerfer das Licht mit der üblichen Geschwindigkeit aussenden. Ein Lichtstrahl von einem sehr schnell fahrenden Zug wird aber nicht schneller (als 299.792 km/s) sein und auch nicht den Lichtstrahl eines stehenden Zuges einholen. Es gibt also keine Addition der Geschwindigkeiten. Die Lichtgeschwindigkeit wird von jedem beliebigen Beobachter als gleich schnell gemessen und stellt die absolute Obergrenze für alle Bewegungen von Körpern und Signalen dar, also auch für jegliche Information!

Nun treten als Ergebnis der speziellen Relativitätstheorie weitere Phänomene auf: die "Zeitdilatation" (Zeitdehnung), die "Längenkontraktion" sowie die Zunahme der Masse bei annähernder Lichtgeschwindigkeit. Und sie treten umso stärker auf, je mehr man sich der Lichtgeschwindigkeit ("c") nähert. Zeitdehnung und Längenkontraktion treten immer gemeinsam auf und sind lediglich abhängig vom Standort des Betrachters. Sich schnell bewegende Objekte sind für einen ruhenden Beobachter in der Länge verkürzt und deren Zeit vergeht langsamer.
Zur Veranschaulichung zwei Beispiele: In unserem Beispiel sitzt nun eine Person mit einer Taschenlampe und einem Spiegel in dem fahrenden ICE. Dieser Beobachter schaltet die Lampe ein und lässt den Lichtstrahl nach oben gegen den Spiegel leuchten. Für ihn geht der Lichtstrahl senkrecht nach oben und wieder senkrecht zurück zur Lichtquelle und legt dabei den Weg S¹ zurück. Dabei vergeht für ihn die Zeit T¹. Ein Beobachter außerhalb des Zuges sieht etwas anderes. Während der Lichtstrahl von der Lampe "losfliegt", den Weg bis zum Spiegel und wieder zurück zur Lampe zurücklegt, bewegt sich der Zug vorwärts und somit auch der Spiegel. Also hat der zurückgelegte Weg des Lichtstrahls die Form eines auf dem Kopf stehenden "V", (also so Λ) der Weg des Lichtstrahls ist länger geworden, Beobachter 2 misst also den Weg S². Er misst auch die Zeit T² für den gleichen Vorgang. Obwohl beide Beobachter unterschiedliche Bezugssysteme für die Messung ihrer Lichtgeschwindigkeit benutzen, ist ihr Licht gleich schnell. Das geht nur, wenn für den bewegten Beobachter auf dem Zug - aus Sicht des ruhenden Beobachters - die Zeit langsamer vergeht. Für den Zugfahrenden vergeht die Zeit natürlich normal. Sein Lichtstrahl legt - wiederum für den Außenstehenden - einen größeren Weg zurück als der des ruhenden Beobachters. Nach der Formel: Geschwindigkeit ist gleich Weg durch Zeit (v=s/t) bleibt 'c' unverändert. Da die Lichtgeschwindigkeit konstant ist, hat der Lichtstrahl in diesem Experiment aus Sicht des außen stehenden Beobachter für den längeren Weg auch mehr Zeit benötigt.

Die Zeitdilatation wurde später durch Abweichungen von Atomuhren an Bord von Flugzeugen gegenüber erdgebundenen Uhren nachgewiesen. Bei der Untersuchung von Myonen wurde die Dilatation ebenfalls experimentell nachgewiesen. Diese Teilchen entstehen beim Aufprall kosmischer Strahlung auf die Erdatmosphäre in großer Höhe. Myonen bewegen sich mit annähernder Lichtgeschwindigkeit, haben aber eine sehr geringe Lebensdauer von lediglich 2 µ-Sekunden, in der sie eigentlich nur 600 Meter zurücklegen. Trotzdem schaffen es diese Teilchen aus der oberen Atmosphäre bis auf die Erdoberfläche. Für das Myon schrumpft aufgrund der Längenkontraktion die Strecke auf 400 Meter; für einen ruhenden Beobachter vergehen indessen 100 µ-Sekunden während derer das Myon problemlos die 20 Kilometer bis zum Boden schafft. Je nach Beobachtungsstandort wirkt also die Zeitdehnung oder die Längenkontraktion.

Die Gleichzeitigkeit von Ereignissen wird durch diese Phänomene ebenfalls relativiert. Nur über die Ereignisse an sich können sich verschiedene Beobachter einig sein, nicht über deren Ort oder Zeitraum dazwischen. In diesem Beispiel sind das Aussenden des Lichts und das Eintreffen auf dem Spiegel eindeutige Ereignisse, aber welche Zeitspanne dabei vergeht und wo im Raum das passiert wird völlig unterschiedlich wahrgenommen; die Entfernung vom Spiegel und die bis dahin verstrichene Zeit ebenso. Ein einfacheres Beispiel für die Problematik der Gleichzeitigkeit:

Ein Raumfahrer, beispielsweise Captain James T. Kirk, schießt mit seinem Phaser auf ein genau 300.000 km entferntes Objekt. Sein Schuss bewegt sich mit Lichtgeschwindigkeit, erreicht das Objekt also genau nach einer Sekunde. Das Objekt wird zerstört und sendet dabei in alle Richtungen einen Lichtblitz aus. Der Phaserschuss ist so energiereich, dass er sich weiter in Schussrichtung bewegt und nach weiteren 300.000 km auf ein zweites Objekt trifft und dieses zerstört. In Höhe dieses Objektes steht ein Beobachter, natürlich Mr.Spock. Der Lichtblitz von der Explosion des ersten Objektes braucht bis zu Mr. Spock genau eine Sekunde. Gleichzeitig trifft der Phaser auf das zweite Objekt in Spocks Nähe und er sieht, wie auch dieses zerstört wird. Der Phaser und die Information von der Explosion treffen also gleichzeitig bei ihm ein. Für ihn passieren beide Zerstörungen gleichzeitig. Für Captain Kirk sieht es anders aus, denn der Lichtblitz von der ersten Explosion braucht eine Sekunde bis zu ihm, der Blitz der zweiten Explosion aber zwei Sekunden, also treten für ihn die beiden Explosionen nacheinander ein.

Ein weiteres Ergebnis ist die Massenzunahme, die ein außen stehender Beobachter bei schnell bewegten Objekten wahrnimmt. Die wohl bekannteste Formel der Welt E=mc² wird oft mit der Relativitätstheorie gleichgesetzt. Sie ist in Wahrheit nur ein Teil davon und noch nicht einmal der bedeutendste. Die Aussage ist, dass Masse und Energie gleichwertig (äquivalent) sind und sich ineinander überführen lassen. Demnach beinhalten Massen eine ungeheure Energiemenge, die mit steigender Geschwindigkeit zunimmt. Bei Lichtgeschwindigkeit wäre der Energiegehalt einer Masse unendlich groß, so dass kein Objekt diese erreichen kann. Deshalb ist die Lichtgeschwindigkeit die größtmögliche Geschwindigkeit für Materie und Energie.
Anmerkung: Leider wird oft behauptet, dass die Herleitung dieser Formel zum Bau der ersten Atombombe führte. Das ist schlichter Unsinn, so wie auch Einstein nie am Bau dieser Bombe beteiligt war. Einstein hätte die us-amerikanische Kernforschung gern in diese Richtung forciert gesehen, aus Angst vor einer möglicherweise in Deutschland gebauten Bombe, distanzierte sich aber nach der Kapitulation Deutschlands davon, und nahm sogar eine gegensätzliche Position ein, in der er sich deutlich gegen den Einsatz dieser furchtbaren Waffe aussprach. Seine Gleichung hatte insofern eine gewisse Relevanz für der Atombombe, da sie den Energiegehalt der verwendeten Materie beschreibt.

Fassen wir zusammen: Die Lichtgeschwindigkeit ist konstant! Das muss sie sein, damit sie für jeden Beobachter unabhängig seines Bezugssystems gleich ist. Konsequenz daraus sind die nur relativ feststellbaren Bewegungen, die Zeitdehnung und Längenverkürzung eines bewegten Systems sowie der Relativcharakter von Raum und Zeit. Diesen Fakten muss man sich immer wieder ins Gedächtnis rufen.

An den obigen Schilderungen ist zu erkennen, dass Einsteins Theorie keineswegs eine grundlegende, vollkommene Neuerfindung der Physik darstellte, sondern sich vielmehr aus bereits bestehenden Theoremen und Modellen ergab, sich quasi aufdrängte. Revolutionär und innovativ ist Einsteins Arbeit insofern, dass sie diese bis dahin widersprüchlichen Gesetzmäßigkeiten in Einklang brachte und einige als fundamental betrachtete Vorstellungen aufgab. Die erwähnte Mechanik von Galileo Galilei und Isaak Newton, die Elektrodynamik von James C. Maxwell und Michael Faraday gelten ebenso als Vorreiter wie bestimmte Gedanken von Hendrik A. Lorentz, Carl Friedrich Gauß, Georg F. Riemann und Ernst Mach.