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In der Tat!

Die Curies (beide, sie waren ein Ehepaar und zugleich ein Team) befassten sich mit den Eigenschaften bestimmter Stoffe, die ihrerzeit für eine Form von Fluoreszenz gehalten und „Hyperfluoreszenz“ genannt wurde. Die Curies „entlarvten“ diese als etwas völlig anderes, nämlich Radioaktivität.

Einstein befasste sich mit etwas Allgemeinerem, nämlich dem Verhalten von Energie und Materie ganz allgemein bei relativer Bewegung. Letzten Endes hätte er sich bei der Entwicklung der Speziellen Relativitätstheorie (SRT) nur auf zwei Personen berufen müssen: Galileo Galileis Relativitätsprinzip und James Clerk Maxwells Elektrodynamik.

Auch, was die Allgemeine Relativitätstheorie (ART) betrifft, konnte er auf eine wichtige Beobachtung Galileis zurückgreifen, nämlich auf dessen Beobachtung, dass schwere und träge Masse dasselbe sind. Dies brachte ihn auf das Äquivalenzprinzip, das Grundlage der ART ist.

Galileis Relativitätsprinzip besagt, dass mit zwei relativ zueinander bewegten Koordinatensystemen S und S' als Bezugssystemen die Naturgesetze dieselben sind.

Nach ihm sind auch die Galilei-Transformationen benannt, mit denen man zwischen S und S' umrechnen, die konstante Geschwindigkeit |v› von S' relativ zu S wegtransformieren kann (zum Zeitpunkt t=0 soll |x›' = |x› sein):

(1.1) |x›' = |x› – |v›·t,

oder spezieller, für x als Bewegungsrichtung von S' relativ zu S,

(1.2) (x' ¦ y' ¦ z') = (x–v·t ¦ y ¦ z).

Maxwell hatte die Gesetze der Elektrodynamik in 4 fundamentale Gleichungen gegossen, aus denen auch die elektromagnetische Wellengleichung und die Lichtgeschwindigkeit c hervorgeht.

Allerdings sind weder die Maxwell-Gleichungen noch die Wellengleichung invariant (unveränderlich) unter den Galilei-Transformationen, sodass damals fraglich war, ob es nicht doch ein eindeutig als ruhend identifizierbar sein könnte, nämlich ein System, in dem eine Supersubstanz namens Äther ruht, die als Trägermedium elektromagnetischer Wellen galt.

Als Experimente keine Abweichung vom Relativitätsprinzip ergaben, modifizierte schon vor Einsteins Arbeit u.a. Hendrik Antoon Lorentz die Galilei-Transformation zur Lorentz-Transformation

(2.1) (x' ¦ y' ¦ z') = (γ·x–γ·v·t ¦ y ¦ z)

mit dem Lorentz-Faktor

γ = 1/√{1 – (v/c)²}.

Entscheidender aber ist, dass die Zeit mittransformiert wird:

(2.2) c·t' = γ·c·t – γ·(v/c)·x

Allerdings unterschied Lorentz zwischen der eigentlichen Zeit (was, wenn man S als relativ zum Äther ruhend betrachtet, t ist) und der „Ortszeit“ (im genannten Fall t').

Einstein konnte auf Lorentz' Transformationsgleichung zugreifen, sie aber auch selbst aus der Forderung herleiten, dass sowohl

(3.1) x = +c·t    ⇔    x' = +c·t'

als auch

(3.2) x = –c·t    ⇔    x' = –c·t'

ist. Das lässt sich nämlich als

(4.1) c·t' – x' = 0    ⇔    c·t – x = 0
(4.2) c·t' + x' = 0    ⇔    c·t + x = 0

formulieren, und das bedeutet, dass ganz allgemein c·t'±x' zu c·t±x proportional sein muss; es gibt also K, sodass - aus Symmetriegründen

(5.1) c·t' – x' = (c·t – x)·K
(5.2) c·t' + x' = (c·t + x)/K

Multiplikation ergibt

(6) (c·t')² – x'² ≡ (c·t)² – x².

Dies ist die nach Einsteins Lehrer Hermann Minkowski benannte Metrik der Raumzeit, zu der Raum und Zeit zusammenzufassen sind.

Addition und durch 2 teilen ergibt

(7.1) c·t' = ½(K+K⁻¹)·c·t – ½(K–K⁻¹)·x,

Subtraktion und durch 2 teilen ergibt

(7.2) x' = ½(K+K⁻¹)·x – ½(K–K⁻¹)·c·t, 

was (2.1) und (2.2) ergibt, mit

(8.1) γ        = K + K⁻¹,
(8.2) γ(v/c) = K – K⁻¹.

Mit einer winkelähnlichen Größe namens Rapidität

ς = arctan(v/c)

lässt sich die Lorentz-Transformation als eine Art Drehung interpretieren:

(9.1) c·t' = c·t·cosh(ς) – x·sinh(ς)
(9.2) x'   = x·cosh(ς) – c·t·sinh(ς) 

Überlegungen zum Impuls- und Energieerhaltungssatz führten schließlich zur Entdeckung der Ruheenergie

(10) E₀ = m·c²,

was bedeutet, dass Masse und Energie ein und dasselbe sind (gemessen in verschiedenen Einheiten, weil man Längen und Zeiten in verschiedenen Einheiten misst).

Die Masse eines Körpers ist gleichsam kondensierte Energie, und jede Form von Energie trägt zur Trägheit und Schwere eines Körpers bei. Sogar Licht reagiert auf Gravitation.

Das lässt sich mitunter mit Hilfe des Äquivalenzprinzips verstehen. Es besagt, dass man in einem geschlossenen Labor nicht unterscheiden kann, ob es sich stationär in einem Gravitationsfeld befindet oder ob es in einem Raumschiff beschleunigt (hinten=unten).

Im letzteren Fall wird ein Lichtstrahl, der sich von einer zur anderen Wand  bewegt, scheinbar nach hinten abgelenkt, weil das Raumschiff in der Zwischenzeit schneller geworden ist. Aus ähnlichem Grund gibt es bei einem nach vorn gerichteten Strahl eine Rot- und   bei einem nach hinten gerichteten eine Blauverschiebung.

Dasselbe gilt auch im Gravitationsfeld.

Wie konstante Geschwindigkeiten lassen sich so auch Gravitationsfelder und gleichförmige Beschleunigungen weg- bzw. ineinander umtransformieren. Nicht wegtransformierbar sind Inhomogenitäten von Gravitationsfeldern; sie werden im Rahmen der ART als Krümmung der Raumzeit „geometrisiert“.