Prinzipien der Physik 



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tisch zu erklaren, sondern es sind Formen 

 uiiseresDenkens,denen wiralle Einzeltatsachen 

 unterordnen. Die allgemeinsten Prinzipien 

 gehen vor aller Erfahrung, sie sind ,,a priori"; 

 Kant liiBt ihnen besondere Erkenntnis- 

 quellen unseres Verstandes entsprechen, die 

 ,,reine Anschauung", deren Formen Raum 

 und Zeit sind, und den ,,reinen Verstand", 

 dessen Formen er ,,Kategorien" nennt. 

 Auf dieser Basis haben sich alle weiteren 

 exakten Untersuchungen iiber die Grundlagen 

 der Physik aufgebaut. Von den Physikern 

 selbst wurde Kants Lehre allerdings wenig 

 beachtet, bis zu Kirchhoffs neuer Begriin- 

 dung der Mechanik (um 1870), der es als 

 Aufgabe der Naturwissenscliaften hinstellte, 

 nicht die Natur zu erklaren, sondern sie zu 

 beschreiben. Auch Mach, der zur selben Zeit 

 seinen nenen Empirismus zur Geltung brachte, 

 hat gewisse Prinzipien (Denk-okonomie usw. ; 

 vgl. I, 4), die selbst schwerlich Erfahrunsrs- 

 satze sind. Wie weit die Prinzipien wirk- 

 lich a priori sind, d. h. auf besondere Er- 

 kenntnisquellen des Verstandes zuriickgehen, 

 oder wieweit sie einfach Konventionen 

 sind, die auch einmal bei fortschreitender 

 Wissenschaft durch andere ersetzt \verclen 

 konnen, ist eine viel umstrittene Frage. 

 Diesen Konventionalismtis hat neuerdings 

 besonders H. Poincar6 vertreten. 



2. Prinzipien der reinen Anschauung. 

 Prinzipien der reinen Anschauung wollen 

 wir mit Kant diejenigen stillschweigend 

 von der Physik gemachten Voraussetzungen 

 nennen, die sich auf den Raum und die 

 Zeit, jede fur sich betrachtet, bcziehen; die 

 wohl iiber die reine Anschauung hinausgehen- 

 den Prinzipien ihrer Verkniipfung im Begriffe 

 des Ereignisses behandeln wir nachher im 

 Abschnitt 8 (Relativitatsprinzip). Der Raum 

 wird als dreidimensionale Euklidische 

 Mannigfaltigkeit angesehen, die, durch 

 die Cartesische Koordinatenmethode am 

 bequemsten mathematisch zu fassen ist. 

 Die Zeit betrachten wir hier zunachst als 

 eine vom Raume unabhangige eindimensio- 

 nale Veranderliche. Ein Cartesisches 

 Koorclinatensystem zusammen mit einer 

 Zeitskala nennen wir ein Bezugsystem. 

 Vom Raume sowohl wie von der Zeit gilt 

 in physikalischer Hinsicht das Prinzip 

 der Homogenitat, vom Raume auBerdem 

 das der Isotropie. Sie besagen, daB alle 

 Stellen und alle Richtungen des Raumes, 

 alle Zeitpunkte einander gleichwertig sind. 

 Raum und Zeit an sich konnen nicht Ursache 

 einer Erscheinung sein. 



Jede Erscheinung liiBt sich nur relativ 

 zu einem bestimmt gewahlten Koordinaten- 

 system im Raume und einer bestimmt ge- 

 wahlten Zeitskala angeben. Nach den ge- 

 nannten Prinzipien sind aber in einem Augen- 

 blick alle durch Verschiebungen und Drehun- 



gen auseinander hervorgehenden raumlichen 

 Koordinatensysteme, alle durch den Kull- 

 punkt verschiedenen Zeitskalen physikalisch 

 aquivalent. Das Prinzip der Homogeni- 

 tat der Gesetzebesagt, , daB die Beziehungen 

 zwischen alien physikalischen Begrift'en von 

 der Wahl der Grundeinheiten unabhangig 

 sein miissen; das gilt vornehmlich auch von 

 den Einheiten des Raumes und der Zeit. 

 Es gibt also eine unendliche Zahl aquiva- 

 lenter Bezugsysteme. Hierher gehort endlich 

 das Prinzip der Kontinuitat; alle Natur- 

 vorgange werden als stetig abluiirjii;- von 

 den unabhangigen GroBen, den Raumab- 

 messungen und der Zeit, vorausgesetzt. Es 

 gibt keine ,,Leere" im Raume, kein ,,zeit- 

 loses" Geschehen. Diesem Prinzip scheint 

 I die Atomistik in gewissem Sinne zu wider- 

 sprechen; doch kann es auch hier aufrecht 

 erhalten werden, indem man die Atome 

 selber als endliche Gebilde mit stetigen 

 Uebergangen ansieht. Treten sonst in der 

 Physik Unstetigkeiten auf, so gelten sie nur 

 als'mathematische Fiktionen, die zur Verein- 

 fachung an Stelle stetiger, sehr rascher 

 Uebergange gesetzt werden. Ja, man geht 

 sogar im allgemeinen weiter, indem man die 

 physikalischen Funktionen nicht nur stetig, 

 1 sondern auch beliebig differenzierbar (vgl. 

 den Artikel ,,Infinitesimalrechnung") 

 oder mit noch schiirferen Einschrankungen 

 (Analytizitat) voraussetzt. 



3. Prinzipien des reinen Denkens. Die 

 Betrachtung einzelner Tatsachen ist nocb 

 keine Wissenschaft. Der erste Schritt clazu 

 besteht in der Zusammenfassung von Einzel- 

 erscheinungen zu einer Klasse. Das Prin- 

 zip der Klassifikation eroffnet erst die 

 Bahn fiir das kausale Deuken. Denn nicht 

 fiir einzelne Vorgange, nur fiir Klassen 

 von Erscheinungen hat die Frage nach ihrer 

 Abhangigkeit uberhaupt einen Sinn. Das 

 aflgemeine Kausalitatsprinzip findet spe- 

 ziell in der Physik seinen Ausdruck in der 

 Forderung, die eine Klasse von Erscheinungen 

 bewirkenden lu-at'te und ihre Abhangigkeit 

 von anderen Erscheinungen, den Ursachen, 

 aufzufinden. Da aber scMieBlich alle Er- 

 scheinungen auf eine einzelne EinfluB haben 

 konnen, muB aus der Mannigfaltigkeit das 

 ,,Wesentliche" ausgesondert werden. Auf 

 dieseni ,,Prinzip der Zerlegung" beruht 

 die Bestimmung einer einzelnen , , Kraft''. 

 Die Ivraft ist das Charakteristikum einer 

 lOasse von Erscheinungen, z. B. gehoren 

 alle Fall- und Wurfbewegungen zu der durch 

 die Schwerkraft charakterisierten Klasse, die 

 Planetenbewegungen zu der Ivlasse der 

 Gravitation. Umgekehrt erfordert die Vor- 

 i stellung der vereinigten Wirksamkeit meh- 

 ^rerer Krafte ein Prinzip der Zusammen- 

 setzung. In der klassischen Mechanik wird 

 i dieses als Satz vom Parallelogramm 



