Was ist in der Physik das Prinzip der Relativität?

Das Prinzip der Relativitätstheorie besagt, dass die Gesetze der Physik unter ähnlichen Bedingungen auf die gleiche Weise funktionieren, unabhängig von der Lage oder der Geschwindigkeit eines Beobachters. Das Prinzip der Relativität sollte nicht mit den Theorien der allgemeinen oder besonderen Relativität verwechselt werden, obwohl diese Theorien das Prinzip als ihre Grundlage verwenden. Diese Theorien wurden im 20. Jahrhundert entwickelt; Das Prinzip der Relativitätstheorie wurde von Galileo in einem berühmten Beispiel „Galileos Schiff“ viel früher verstanden und illustriert. Einsteins Anwendung des Prinzips der Relativitätstheorie auf Licht führte zu seinen bahnbrechenden Relativitätstheorien. Copernicus erkannte im 15. Jahrhundert, dass die Sonne ein wahrscheinlicherer zentraler Körper war, aber dieser Glaube wurde von religiösen und wissenschaftlichen Behörden abgelehnt. Sie argumentierten, wenn die Erde in Bewegung wäre, würde dies Auswirkungen haben, die Menschen habenkonnte beobachten. Zum Beispiel würde ein Objekt aus einem Gebäude irgendwo westlich des Gebäudes landen, da der Planet während der Zeit, als das Objekt fiel, nach Osten gedreht war.

Galileo, das 1632 schrieb, widerlegte dieses Argument mit dem beredten Gedanken-Experiment "Galileos Schiff". In diesem Beispiel könnten Personen, die mit reibungslosen See auf einem schnellen Schiff reisen, nicht erkennen, ob das Schiff in Bewegung oder in Ruhe war, wenn sie in eine fensterlose Kabine eingeschlossen wären. Alle Objekte in der Kabine, einschließlich fliegender Insekten, Fisch in einer Schüssel und einem geworfenen Ball, würden dasselbe bewegen, unabhängig von der externen Bewegung des Schiffes. Mit anderen Worten, ihre Bewegung wäre relativ zu ihrer Umgebung, nicht zu externen Faktoren. Das gleiche Prinzip gilt für die Erde, weshalb die Menschen nicht durch die Rotation des Planeten umgeschlagen werden.

Sir Isaac Newton, der später im selben Jahrhundert arbeitete, wandte das Prinzip von anRelativitätstheorie zu anderen Planetenkörpern und der Bewegungsmechanik im Allgemeinen. Dies half ihm, seine eigenen Theorien zu bilden, die zur Grundlage für einen Großteil der modernen Wissenschaft wurden. Im Laufe der Jahrhunderte war der Fortschritt der Wissenschaft im Allgemeinen von der beruhigenden Idee entfernt, dass es einen stabilen, unveränderlichen Bezugspunkt gibt, aus dem alle Dinge gemessen werden können. Stattdessen hat die Wissenschaft wiederholt bewiesen, dass es keinen „festen“ Referenzpunkt gibt; Alles muss als relativ zu etwas anderem gemessen werden.

Auch im frühen 20. Jahrhundert glaubten viele Wissenschaftler, dass der Raum mit einem stabilen Medium namens „Äther“ gefüllt war. Einstein und andere Wissenschaftler erkannten jedoch, dass das Prinzip der Relativitätstheorie für alle Gesetze der Physik zu berühmten Relativitätstheorien führte. Das Wesen dieser Theorien ist, dass Materie, Energie, Zeit und sogar Raum selbst keine Konstanten sind, sondern sich unter den richtigen Bedingungen ändern können. Die Lichtgeschwindigkeit, wie Einstein erkannte, war die einzige universelle Konstante, die sein konnteWird verwendet, um diese Theorien zu messen und zu bestätigen. Das klassische Modell von Galileos Schiff wurde manchmal auf Raumschiffe angewendet, um das Prinzip zu veranschaulichen, in dem die Bewegung eines Objekts im Raum nur in Bezug auf andere Objekte gemessen werden kann.