Um
die Lage oder Bahn eines Körpers angeben
oder Begriffe wie Ruhe und Bewegung
sinnvoll verwenden zu können, müssen
wir ein
bzw. ein
festlegen, auf das sich diese Aussagen beziehen.
Wir
nennen ein Bezugssystem ein Inertialsystem, wenn
in ihm der Trägheitssatz gilt. Dieser
geht zurück auf
und
Isaac Newton und besagt: Ein Körper, auf
den keine
wirkt, bewegt sich
,
d.h. er ändert seine
nicht!
Jedes
gegen ein Intertialsystem
bewegtes Bezugssystem ist ebenfalls ein Inertialsystem.
Ein dagegen beschleunigtes Bezugssystem ist
.
Alle Inertialsysteme sind
.
In allen Inertialsystemen breitet sich das Licht
aus.
Fixsterne bestimmen ein Inertialsystem. Die Erde
ist
Inertialsystem, da sie gegen den Fixsternhimmel
mit einer Periodendauer von 23 h 56 min rotiert
(1 Sterntag).
Das
erste Postulat der Speziellen Relativitätstheorie
wird als "Konstanz der
"
bezeichnet. Es besagt, dass die (Vakuum-) Geschwindigkeit
des
relativ zu jedem Beobachter, unabhängig von
dessen Bewegungszustand, immer
ist. Dieses
Postulat hatte unmittelbar zur Folge, dass die
bis dahin geltenden Konzepte von
und
aufgegeben werden mussten. Sie sind
Größen, d.h. sie sind aufeinander bezogen
und existieren
unabhängig
voneinander. Die Lichtgeschwindigkeit dagegen
ist eine
Größe.
Das
zweite Postulat wird "
"
genannt. Es besagt: Die physikalischen Gesetze
(die Form der Naturgesetze) sind für alle
Beobachter, unabhängig davon, auf welche
Bezugssysteme sie ihre Messungen und Aussagen
beziehen, die
.
Zeit
ist für Einstein kein methaphysisches
Konzept, sondern ein
Ablauf festgelegter Einheiten.
Lichtteilchen, auch
genannt, welche z.B. zwischen zwei Spiegeln hin
und her pendeln können ebenso als Uhr fungieren.
Gleichzeitigkeit
ist keine
,
sondern eine vom System abhängige Eigenschaft.
Ob zwei Ereignisse gleichzeitzig stattfinden,
hängt vom
ab! Jedes Inertialsystem besitzt seinen
Zeitablauf. Finden zwei Ereignisse in einem Inertialsystem
gleichzeitig (aber nicht am selben Ort) statt,
so gibt es ein anderes Inertialsystem, an dem
sie
stattfinden. Offensichtlich
ist die Zeit
Größe, die in allen Inertialsystemen
"gleich schnell verrinnt".
Innerhalb
eines gegebenen Inertialsystems gibt
es aber einen eindeutigen Begriff von Gleichzeitigkeit :
Zwei Ereignisse an verschiedenen Orten in einem
Inertialsystem sind gleichzeitig, wenn sie von
Lichtsignalen ausgelöst werden, die von einer
Quelle in der
ausgegangen sind. So können z.B. Uhren,
die in einem Inertialsystem an verschiedenen Orten
ruhen,
werden.
Die Uhren zeigen nun die
an.