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Lexikon der Kartographie und Geomatik: Äquivalenzprinzip

Äquivalenzprinzip, E principle of equivalence, grundlegendes Prinzip für die Theorie der gravitativen Wechselwirkung (Gravitation). Das schwache Äquivalenzprinzip sagt aus, dass alle ungeladenen Probekörper unabhängig von ihrer Form und chemischen Zusammensetzung im Vakuum gleich schnell fallen. Mit Hilfe von Torsionswaagen ist dieses Prinzip mit einer relativen Genauigkeit von besser als 10-11 experimentell bestätigt worden. Das schwache Äquivalenzprinzip impliziert, dass in einem hinreichend kleinen, frei fallenden System für eine gewisse Zeitspanne die Gesetze der Mechanik so ablaufen, als gäbe es kein äußeres Gravitationsfeld. In diesem Sinne können Gravitationskräfte lokal eliminiert werden, nicht jedoch differentielle Gravitationskräfte (Gezeitenkräfte), welche lokal mit Gradiometern vermessen werden können. Das Einstein'sche Äquivalenzprinzip verallgemeinert das schwache Äquivalenzprinzip von der Mechanik auf alle nichtgravitativen Gesetze der Physik: im lokalen, freifallenden System laufen alle nichtgravitativen Prozesse so ab, als gäbe es kein äußeres Gravitationsfeld. Die Gültigkeit des Einstein'schen Äquivalenzprinzips impliziert, dass die Gravitation geometrisch, d. h. als Phänomen einer gekrümmten Raumzeit verstanden werden kann. Schließlich verallgemeinert das starke Äquivalenzprinzip das Einstein'sche auf selbst gravitierende Körper. Dies impliziert, dass auch für astronomische Körper mit nicht verschwindender gravitativer Selbstenergie ω, träge Masse MI und gravitative Masse MG übereinstimmen. Schreibt man:





so fordert das starke Äquivalenzprinzip das Verschwinden des Nordtvedt-Parameters η. Tests des starken Äquivalenzprinzips bedeuten in der Regel eine Messung von η. In der Einstein'schen Gravitationstheorie ist das starke Äquivalenzprinzip erfüllt und η=0, im Gegensatz zu den meisten alternativen Gravitationstheorien.

MSL

Literatur: WILL, C. (1993): Theory and experiment in gravitational physics. In: Cambridge university press. Cambridge.

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