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Relativitätstheorie für Eilige

Der französische Physiker Christophe Galfard gibt in Windeseile einen Überblick über die spezielle Relativitätstheorie. Etwas Hintergrundwissen ist manchmal jedoch hilfreich.

»Stellen Sie sich vor, Sie schweben in einem Raumanzug durchs All (…) Auf einmal entdecken Sie zwei menschenähnliche Gestalten, die mit enormem Tempo auf Sie zukommen. Die beiden tragen seltsame Raumanzüge, ihre Gesichter sind durch Helme verdeckt. Sicher sind das Außerirdische, denken Sie (…) Beeindruckt und auch ein wenig neidisch kontaktieren Sie die beiden per Funk, um ihnen Ihre Bewunderung auszusprechen. Zu Ihrem großen Erstaunen bekommen Sie zur Antwort, die beiden wären ebenso erfreut, Ihnen begegnet zu sein, doch was sie selbst beträfe, würden sie sich keinen Deut fortbewegen. Im Gegenteil, Sie wären es doch, der schnell an ihnen vorbeigerauscht sei. Die beiden haben Recht. Und Sie auch.«

Wer saust an wem vorbei?

Mit solch lockeren Worten beschreibt der französische Physiker Christophe Galfard, der bei Stephen Hawking promovierte, das Relativitätsprinzip: Ohne ausgezeichnetes Bezugssystem haben die Naturgesetze für alle Beobachter die gleiche Form. In der geschilderten Szene hat das zur Folge, dass sich nicht sagen lässt, wer sich nun bewegt.

Diese Erkenntnis, die bereits Galileo Galilei hatte, führte Albert Einstein zur speziellen Relativitätstheorie. Galfard schafft es, auf gerade einmal 89 groß bedruckten Seiten die Hintergründe der Theorie sowie die wohl berühmteste Formel der Physik zu erklären: E = mc2. Er startet mit der Entdeckung der endlichen Lichtgeschwindigkeit und Maxwells Feststellung, dass Licht eine elektromagnetische Welle ist. Anschließend erläutert er, wie die Anwendung des Relativitätsprinzips auf die Maxwell-Gleichungen (die das Verhalten ebenjener Wellen beschreiben) unsere Auffassung von Raum und Zeit umwälzte: Distanzen und Zeitdauern sind demnach nicht für alle Beobachter gleich, sondern hängen von der Perspektive ab.

Von dort aus arbeitet sich der Autor weiter zur Masse vor, die sich nach Einsteins Theorie ebenfalls mit wachsender Geschwindigkeit ändert, und landet dann bei der berühmten Formel E = mc2. Am Ende erwähnt er einige Folgen der speziellen Relativitätstheorie, wie die theoretische Vorhersage von Antimaterie und die Nutzung von Kernenergie. Galfards Stil ist dabei durchweg locker und unterhaltsam, allerdings fallen seine Erklärungen an manchen Stellen etwas kurz aus – was angesichts der Kürze des Buchs nicht weiter verwunderlich ist. Es finden sich auch einige schöne Illustrationen, man wünscht sich jedoch mehr davon. Zum Beispiel erklärt der Autor, dass sich Ereignisse in Raum und Zeit gemeinsam in einem so genannten Minkowski-Diagramm darstellen lassen, ohne dieses zu illustrieren.

Insgesamt hat der Physiker ein unterhaltsames und informatives Buch vorgelegt, das in Kürze einige Grundlagen der speziellen Relativitätstheorie vorstellt. Dennoch könnten gerade Laien – an die sich dieses Buch wohl richtet – an manchen Stellen abgehängt werden.

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