Naturwissenschaftliche Wochenschrift 



Neue Folge 16. Band; 

 der ganzen Reihe 32. Band. 



Sonntag, den 4. Marz 1917. 



Nummer 1). 



[Nachdruck verboten.] 



Relativitat und Gravitation. ') 



Von P. Riebesell in Hamburg. 

 Mil 2 Abbildungen im Text. 



i. Absolute und relative Bewegung. 

 Wir befinden uns in einem von zwei Eisenbahn- 

 ziigen, die auf einem Bahnhofe halten. Langsam 

 setzt sich der eine Zug in Bewegung. Niemand 

 von uns kann genau sagen, welcher Zug es 

 eigentlich ist. Wir pflegen in solchem Falle 

 instinktiv nach der anderen Seite hinauszuschauen, 

 um an den feststehenden Bahnhofsgebauden zu 

 entscheiden, welcher Zug sich in Bewegung ge- 

 setzt hat. Diesen Tatsachen liegt das Prinzip 

 zugrunde, dafi man die Bewegung eines Systems 

 nur mil Zuhilfenahme von Punkten, die auBerhalb 

 dieses Systems liegen, feststellen kann und nur 

 die Bewegung in bezug auf diese messen kann. 

 Dazu noch einige Beispiele: Wir befinden uns in 

 einem Ruderboot auf einer Wasserflache, die irgend- 

 eine Stromungsrichtung hat. Ufer, Sterne, Grund, 

 Wind sollen nicht vorhanden sein. Ist es dann 

 moglich, durch irgendwelche Hilfsmittel im Boot, 

 etwa die Ruder, festzustellen, wohin das Wasser 

 stromt? Viele Menschen, denen ich diese Frage 

 vorlegte, bejahten zunachst. Sie glauben, es sei 

 schwerer gegen den Strom als mit dem Strom 

 zu rudern. Doch wenn man sich klar macht, 

 dafi das Boot in bezug auf die umgebende Wasser- 

 masse in Ruhe ist. und es nun gleichviel Arbeit 

 erfordert, das Boot nach irgendeiner Seite hin in 

 bezug auf die es umgebenden Wassermolekiile zu 

 verschieben, so ist einzusehen, dafi man die Frage 

 verneinen mu8. Man mufi nur fahig sein, von 

 den aufierhalb liegenden Punkten, also namentlich 

 dem Ufer, vollig abzusehen. Ist jemand durch 

 diese Beweisfuhrung noch nicht iiberzeugt, so 

 moge er sich iiberlegen, dafi es im anderen 

 Falle ja auch schwieriger sein miifite, in einem 

 gleichmafiig fahrenden Eisenbahnzuge nach vorn 

 zu gehen als nach hinten, oder auf der Erde 

 miifite man nach Osten schwerer vorwarts kommen 

 als nach Westen. Die Antwort: Es ist schwerer 

 gegen den Strom zu rudern als mit ihm, ist also 

 nicht richtig. Das Wort ,,Stromung" hat eben, 

 wenn kein weiteres Bewegungssystem vorhanden 

 ist, gar keinen Sinn. 



Da man also eine Bewegung immer nur re- 

 lativ zu gewissen aufieren Punkten feststellen kann, 

 ist es unmoglich, eine absolute Bewegung fest- 



') Fur weitergehende Studicn sind zu empfehlen : 

 A. Einstein, Die Grundlage der allgemeinen Reiativitats- 

 theone, Leipzig 1916; E. Freundlich, Die Grundlagen der 

 Einsteinschen Gravitationslheorie, Berlin 1916; M. Born 

 Ein steins Theoiie der Gravitation und der allgemeinen 

 Kelativitat, Phys. Zeitschr. 1916. 



zustellen, relativ zu einem absolut ruhenden Ko- 

 ordinatensystem, das ich ja auf keine Weise irgend- 

 wo fixieren kann. 



Kann ich nun aber absolute Bewegung nicht 

 feststellen, so darf diese unbekannte Grofie auch 

 in den Naturgesetzen nicht vorkommen, es mufi 

 ganz gleichgiiltig sein, wie sich unser Koordi- 

 natensystem, auf das ich die Erscheinungen be- 

 ziehe, gegen irgendein anderes bewegt. Fur eine 

 gewisse Art von Bewegungen schein't dies richtig 

 zu sein: namlich fur alle geradlinig gleich- 

 fprmigen. Die Geschwindigkeit der Erde zu 

 einem absoluten Raum spielt in der Mechanik 

 niemals eine Rolle, ja wir wissen auch seit 

 Galilei und Newton, daS alle mechanischen 

 Vorgange ganz gleichartig verlaufen, wenn ich 

 sie von verschiedenen Systemen aus betrachte, 

 wenn nur diese Systeme in geradlinig gleich- 

 formiger Bewegung gegeneinander begriffen sind. 

 Erst wenn Beschleunigungen auftreten, andern 

 sich diese Verhaltnisse. Diese Anschauungen 

 haben durch das alte Tragh eit sgese tz und 

 den Satz: Kraft = : Masse mal Beschleunigung 

 ihre Formulierung erhalten. Man kann sie auch 

 als das Galileische Relativitatsprinzip 

 bezeichnen. 



Alle neueren Erweiterungen folgen mit Not- 

 wendigkeit aus dieser Grundlage, alle Gegner 

 der neueren Ergebnisse sind sich iiber die Be- 

 deutung des alien, lange anerkannten Prinzips 

 und liber die ihm zugrunde liegenden Forderungen 

 nicht klar geworden. 



2. Relativitat und Ather. 



Wahrend in der Mechanik das so definierte 

 Relativitatsprinzip allgemeine Geltung zu haben 

 schien, traten in der Optik Schwierigkeiten auf. 

 Hier kommt zu zwei Systemen immer ohne unser 

 Zutun als drittes der Ather hinzu. Habe ich 

 also zwei verschiedene Systeme oder Laboratorien 

 S und S : , die in einer gleichformigen Translation 

 gegeneinander begriffen sind, so kann das eine 

 in bezug auf den Ather ruhen, wahrend das 

 andere sich bewegt. Es streicht also durch das 

 eine ein Atherwind, und dieser konnte an den 

 optischen oder auch elektromagnetischen Er- 

 scheinungen mefibar werden. So miifite z. B. die 

 Geschwindigkeit des Lichts nach verschiedenen 

 Himmelsrichtungen auf der Erde eine verschiedene 

 sein. Denn, fassen wir das Licht als von der Licht- 

 quelle in den Ather ausgesandte Boten auf, somiifiten 

 diese schneller vorwarts kommen, wenn die Erde 



