Joachim Schummer: Vorlesung im Sommersemester 1999:

Einführung in die Geschichte und Philosophie der Physik

Kooperationsveranstaltung der Fakultäten für Physik und für Geistes- und Sozialwissenschaften der Universität Karlsruhe (TH)



 

10. Vorlesung:

Die Relativitätstheorien und ihre Vorgeschichte

Copyright Ó 1999 by Joachim Schummer



Vorlesungsüberblick

1. Vorgeschichte der Relativitätstheorie 1.1 Elektromagnetische Äthertheorien im 19. Jahrhundert

1.2 Die Michelson-Morley Experimente und ihre Interpretationen

1.3 Lorentz und Poincaré: Transformationen und Relativitätsprinzip

1.4 Inertialsysteme und Relativitätsprinzip in der klassischen Mechanik

1.5 Spannungsverhältnis zwischen mechanischer und elektromagnetischer Theorienbildung (Poincaré und Einstein)

2. Einsteins spezielle Relativitätstheorie 2.1 Ernst Machs Erkenntnistheorie und ihr Einfluß auf Albert Einstein

2.2 "Zur Elektrodynamik bewegter Körper" (1905)

2.3 Konsequenzen der speziellen Relativitätstheorie für die Mechanik

2.3.1 Erkenntnistheoretische Deutungsalternativen

2.3.2 Uhrensynchronisation und Gleichzeitigkeitsparadoxie

2.3.3 Längenkontraktion, Zeitdilitation und das Uhrenparadoxon der SRT

2.3.4 Trägheit-Energie-Äquivalenz

3. Allgemeine Relativitätstheorie 3.1 Äquivalenzprinzip

3.2 Geometrisierung der Gravitation

3.3 Konsequenzen der ART

3.4 Raum-Zeit-Kosmologie, Astrophysik und die Suche nach der universellen Feldtheorie


 
Wichtige Personen
George Stokes (1819-1903) 
Bernhard Riemann (1826-66)
Ernst Mach (1838-1916)
Roland von Eötvös (?)
Edward Morley (1838-1923)
Oliver Lodge (1851-1940)
George Fitzgerald (1851-1901)
Albert Abraham Michelson (1852-1931)
Hendrik Antoon Lorentz (1853-1928) 
Henri Poincaré (1954-1912)
Herrmann Minkowski (1864-1909)
Willem de Sitter (1872-1934)
Albert Einstein (1879-1955)
Arthur Stanley Eddington (1882-1944)
Edward Hubble (1889-1953)


Materialien


Michelsons Interferometer zu Messung der Richtungsabhängigkeit der Lichtgeschwindigkeit
 

 


Vergleich Galilei- und Lorentz-Transformation
Galilei-Transformation x=xvt y=y z=z t=t
Lorentz-Transformation. y=y z=z


Vergleich der Problemformulierungen von Poincaré und Einstein 1905
 
Spannungsverhältnis
Lösung
Mechanik Elektrodynamik
Poincaré (1905) Relativitätsprinzip nach Galilei-Transformation in (Intertialsystemen) Relativitätsprinzip nach Lorentz-Transformation (trotz stationärem Äther) Forderung eines allgemeinen Relativitätsprinzip
Einstein (1905) wie Poincaré kein Relativitätsprinzip; absolutes Bezugssystem Postulat des allgemeinen Relativitätsprinzips nach Lorentz-Transformation




 Äquivalente Deutungen durch Gravitation und Bewegungszustände


 
Wahrnehmung
Gravitationsdeutung
Bewegungsdeutung
wahrnehmbare Kraft
Gravitationskraft,
ruhender/gl.bew. Zustand 
beschleunigter Zustand im gravitationsfreien Raum
keine wahrnehmbare Kraft
Gravitationskraft,
beschleunigter Zustand (freier Fall)
ruhender/gl.bew. Zustand
im gravitationsfreien Raum 

Literaturauswahl

Einstein, A; Infeld, L.: Die Evolution der Physik, Hamburg (Rowohlt) 1956, Kap III.

Glick, Th.: The Comparative Reception of Relativity, Dordrecht (Kluwer) 1987.

Goldberg, St.: Understanding Relativity: Origin and Impact of a Scientific Revolution, Boston 1984.

Hentschel, K.: Interpretationen und Fehlinterpretationen der speziellen und allgemeinen Relativitätstheorie durch Zeitgenossen Albert Einsteins, Basel u.a., Birkhäuser, 1990.

Hirosige, T.: "The Ether Problem, the Mechanistic Worldview, and the Origins of the Theory of Relativity", Historical Studies in the Physical Sciences, 7 (1976), 3-82.

Holton, G.: Thematische Analyse der Wissenschaft. Die Physik Einsteins und seiner Zeit, Frankfurt/M., Suhrkamp, 1981 [ausgew. Übers. aus: Thematic Origins of Scientific Thought, Cambridge/MA 1973; The Scientific Imagination, Cambridge/UK 1978].

Marder, L.: Reisen durch die Raum-Zeit, Braunschweig-Wiesbaden, Vieweg, 1979 [i.O.: Time and the Space-Traveller, London 1971].

Mittelstaedt, P.: Der Zeitbegriff in der Physik, Mannheim, BI, 1976.

Mittelstaedt, P.: Philosophische Probleme der modernen Physik, Mannheim, BI, 1963, Kap. I-II.

Schilpp, P.A. (Hg.): Albert Einstein: Philosopher-Scientist, 2 Bde., LaSalle/Il, Open Court, 1949 [dt.: Albert Einstein als Philosoph und Naturforscher, Stuttgart, Kohlhammer, 1956].

Sexl, R.; Schmidt H. K.: Raum-Zeit-Relativität, Reinbek, Rowohlt 1978.

Stachel, J.: "The Theory of Relativity", in: Companion, S. 442-57.

Tonnelat, M.-A.: Histoire du principe de relativité, Paris 1971.