<< Der Auf¦forderung>> Dem Ersuchen Ihres Mitarbeiters, für die ,,Times`` etwas
über ,,Relativität`` zu schreiben, komme ich gerne nach. Denn nach dem
beklagenswerten Zusammenbruch der früheren regen internationalen Beziehungen
der Gelehrten ist mir dies eine willkommene, ja die einzige << Veranlassung>>
Gelegenheit, meinem Gefühl der Freude und Dankbarkeit den englischen Astronomen
und Physikern gegenüber auszusprechen. Es entspricht ganz den großen und
:stolzen Traditionen der wissenschaftlichen Arbeit in Ihrem Lande, daß << Ihre
besten Männer ihrer >> bedeutende Forscher viel Zeit und Mühe, Ihre
wissenschaftlichen Institute große materielle Mittel aufwendeten,[2] um eine
Folgerung einer Theorie zu prüfen, die im Lande Ihrer Feinde während des
Krieges vollendet und publiziert << ,wenn auch nicht>> worden ist. Wenn es :sich
bei der Untersuchung des Einflußes des Gravitationsfeldes der Sonne auf die
Lichtstrahlen auch um eine rein objektive Angelegenheit handelte, :so << kann ich
doch nicht anders >> drängt es mich doch, den englischen Fachgenossen auch
meinen persönlichen Dank für ihr Werk zu :sagen; denn ohne das :selbe hätte ich
die Prüfung der wichtigsten Konsequenz meiner Theorie wohl nicht mehr
erlebt.--[3]

Man kann in der Physik Theorien verschiedener Art unterscheiden. Die
Theorien erster Art nenne ich meisten :sind konstruktive Theorien. Diese
:suchen aus einem relativ einfachen zu grunde gelegten Formalismus ein
Bild der komplexeren Erscheinungen zu konstruieren. So :sucht die
kinetische Gas¦theorie die mechanischen, thermischen und
Diffusionsvorgänge auf Bewegungen der Moleküle zurückzuführen, d. h. aus
der Hypothese der Molekularbewegung zu konstruieren.  Wenn man :sagt, es
:sei gelungen, eine Gruppe von Naturvorgängen zu begreifen, :so meint man
damit immer, daß eine konstruktive Theorie gefunden :sei, die die
betreffenden Vorgänge umfaßt.

Es gibt aber neben die:ser wichtigsten Klasse von Theorien eine zweite, ich will
:sie Prinzip-Theorien nennen. Diese bedienen :sich nicht der :synthetischen
:sondern der analytischen Methode. Ausgangspunkt und Basis bilden nicht
hypothetische Konstruktionselemente :sondern empirisch gefundene allgemeine
Eigenschaften der Naturvorgänge (Prinzipe), aus denen dann mathematisch
formulierte Kriterien folgen, denen die einzelnen Vorgänge bezw. deren
theoretische Bilder zu genügen haben. So :sucht die Thermodynamik aus dem
allgemeinen Erfahrungsresultat, ein perpetuum mobile unmöglich :sei, auf
analytischem Wege Bedingungen zu ermitteln, denen die einzelnen Vorgänge
genügen müssen.

Vorzug der konstruktiven Theorien ist Vollständigkeit, Anpassungsfähigkeit und
Anschaulichkeit, Vorzug der Prinzip-Theorien ist logische Vollkommenheit und
Sicherheit der Grundlage.[4]

Die Relativitäts¦theorie gehört zu den Prinziptheorien. Um ihr Wesen zu
erfassen, muß man also in erster Linie die Prinzipe kennen lernen, auf denen
:sie beruht.  Bevor ich auf die:se eingehe muß ich aber bemerken, daß die
Relativitäts¦theorie einem Gebäude gleicht, das aus zwei gesonderten Stockwerken
besteht, der :speziellen und der allgemeinen Relativitäts¦theorie. Die :spezielle
Relativitäts¦theorie, auf welcher die allgemeine ruht, bezieht :sich auf alle
physikalischen Vorgänge mit Aus¦schluß der Gravitation; die allgemeine
Relativitäts¦theorie liefert das Ge:setz der Gravitation und deren Relationen zu
den andern Naturkräften.

Seit dem griechischen Altertum ist es wohlbekannt, daß es zur Beschreibung der
Bewegung eines Körpers eines zweiten Körpers bedarf, auf welchen die Bewegung
des ersten bezogen wird.  Die Bewegung eines Wagens wird auf
den Erdboden bezogen, die eines Planeten auf die Totalität der :sichtbaren
Fixsterne. In der Physik nennt man den Körper, auf den man die Vorgänge
räumlich bezieht, Koordinatensystem. Es können z. B. die Ge:setze der Mechanik
von Galilei und Newton nur unter Benutzung eines Koordinatensystems formuliert
werden.

Der Bewegungszustand des Koordinatensystems darf aber nicht willkürlich gewählt
werden, wenn die Ge:setze der Mechanik gelten :sollen (es muß ,,drehungsfrei``
und ,,beschleunigungsfrei`` :sein). Man nennt ein in der Mechanik zugelassenes
Koordinatensystem ein ,,Inertialsystem``. Der Bewegungszustand eines
Inertialsystems ist aber nach der Mechanik kein durch die Natur eindeutig
bestimmter.  Es gilt vielmehr der Satz: Ein relativ zu einem Inertialsystem
gradlinig und gleichförmig bewegtes Koordinatensystem ist ebenfalls ein
Inertialsystem. Unter dem ,,speziellen Relativitätsprinzip`` versteht man nun
die Verallgemeinerung die:ses Satzes auf beliebige Naturvorgänge: Jedes
allgemeine Naturgesetz, welches in Bezug auf ein Koordinatensystem K gilt, muß
auch unverändert gelten in Bezug auf ein Koordinatensystem K, welches relativ zu
K in gleichförmiger Translationsbewegung ist.

Das zweite Prinzip, auf dem die :spezielle Relativitäts¦theorie beruht, ist das
,,Prinzip von der Konstanz der Vakuum-Lichtgeschwindigkeit``. Dieses :sagt: Das
Licht hat im Vakuum :stets eine bestimmte Ausbreitungs-Geschwindigkeit c
(unabhängig vom Bewegungszustand der Lichtquelle).[5] Das Vertrauen, welches
der Physiker die:sem Satz entgegenbringt, :stammt aus den Erfolgen der
Maxwell-Lorentz'schen Elektrodynamik.

Die beiden genannten Prinzipe :sind durch die Erfahrung mächtig gestützt,
schienen aber logisch miteinander nicht vereinbar zu :sein. Ihre logische
Vereinigung gelang schließlich der :speziellen Relativitäts¦theorie durch
eine Abänderung der Kinematik, d. h. der Lehre von den Ge:setzen, die Raum
und Zeit (vom physikalischen Standpunkt aus) betreffen. Es zeigte :sich
daß die Aus¦sage der Gleichzeitigkeit zweier Ereignisse nur inbezug auf
ein Koordinatensystem Sinn habe, daß die Gestalt von Meßkörpern und die
Ganggeschwindigkeit von Uhren von deren Bewegungszustand zum
Koordinatensystem abhängen müsse.

Die alte Physik inklusive der Galilei-Newton'schen Bewegungs-Ge:setze
passten aber nicht zu der angedeuteten relativistischen Kinematik. Aus
letzterer flossen allgemeine mathematische Bedingungen, denen die
Naturgesetze entsprechen mußten, wenn die beiden genannten allgemeinen
Prinzipien wirklich zutreffen :sollten.  Diesen mußte die Physik
angepasst werden. Insbesondere gelangte man zu einem neuen
Bewegungsgesetz für (rasch bewegte) Massenpunkte, welches an elektrisch
geladenen Teilchen vortrefflich bestätigt wurde. Das wichtigste Ergebnis
der :speziellen Relativitäts¦theorie betraf die träge Masse körperlicher
Systeme. Es ergab :sich, daß die Trägheit eines Systems von :seinem
Energieinhalt abhängen müsse, und man gelangte geradezu zu der
Auf¦fassung, daß träge Masse nichts anderes :sei als latente Energie. Der
Satz von der Erhaltung der Masse verlor :seine Selbständigkeit und
verschmolz mit dem von der Erhaltung der Energie.

Die :spezielle Relativitäts-Theorie, welche nichts anderes war als eine
systematische Fortsetzung der Maxwell-Lorentz'schen Elektrodynamik, wies
aber über :sich :selbst hinaus. Sollte die Unabhängigkeit der
physikalischen Ge:setze vom Bewegungszustande des Koordinatensystems auf
gleichförmige Translationsbewegungen der Koordinatensysteme zu einander
beschränkt :sein? Was hat die Natur mit den von uns eingeführten
Koordinatensystemen und deren Bewegungszustand zu thun? Wenn es schon für
die Naturbeschreibung nötig ist, :sich eines von uns willkürlich
eingeführten Koordinatensystems zu bedienen, :so :sollte die Wahl von
dessen Bewegungszustand keiner Beschränkung unterworfen :sein; die Ge:setze
:sollten von dieser Wahl ganz unabhängig :sein (Allgemeines Relativitäts
Prinzip).

Die Durchführung dieses allgemeinen Relativitätsprinzips wird nahe gelegt
durch eine längst bekannte Erfahrung, nach welcher die Schwere  alle
Körpern dies¦selbe Beschleunigung erteilt. und die Trägheit eines Körpers
durch dieselbe Konstante beherrscht wird (Gleichheit der trägen und
schweren Masse). Man denke etwa an ein Koordinatensystem, welches relativ
zu einem Inertialsystem im Sinne Newtons in gleichförmiger Rotation
begriffen ist. Die relativ zu diesem System auftretenden
Zentrifugalkräfte müssen im Sinne von Newtons Lehre als Trägheitskräfte
Wirkungen der Trägheit aufgefaßt werden. Diese Zentrifugalkräfte :sind
aber genau wie die Schwerewirkungen[6] proportional der Masse der Körper.
Sollte es da nicht möglich :sein, das Koordinatensystem als ruhend und die
Zentrifugalkräfte als Gravitationskräfte aufzufassen? Die Auf¦fassung
liegt nahe, aber die klas¦s¦ische Mechanik verbietet es.

Diese flüchtige Überlegung läßt ahnen, daß eine allgemeine
Relativitäts¦theorie die Ge:setze der Gravitation liefern muß, und die
konsequente Verfolgung des Gedankens hat die Hoffnung gerechtfertigt.

Aber der Weg war schwerer als man denken :sollte, weil er das Aufgeben der
Euklidischen Geometrie verlangte. Dies bedeutet: Die Ge:setze, nach
welchen :sich die festen Körper im Raume anordnen lassen, stimmen nicht
genau überein mit den Lagerungsgesetzen, welche die euklidische Geometrie
den Körpern zuschreibt.  Dies meint man, wenn man von ,,Krümmung des
Raumes`` redet. Die Grundbegriffe ,,Gerade``, ,,Ebene`` etc. verlieren
dadurch ihre exakte Bedeutung in der Physik.  In der allgemeinen
Relativitäts¦theorie :spielt die Lehre von Raum und Zeit, die Kinematik
nicht mehr die Rolle eines von der übrigen Physik unabhängigen
Fundamentes. Das geometrische Verhalten der Körper und der Gang der Uhren
hängt vielmehr von den Gravitationsfeldern ab, die :selbst wieder von der
Materie erzeugt :sind.

Die neue Theorie der Gravitation weicht in prinzipieller Hinsicht von der
Theorie Newtons bedeutend ab. Aber ihre praktischen Ergebnisse stimmen
mit denen der Newton'schen Theorie :so nahe überein, daß es schwer fällt,
Unterscheidungs-Kriterien zu finden, die der Erfahrung zugänglich :sind.
Solche haben sich bis jetzt gefunden

1) in der Drehung der Ellipsen der Planetenbahnen um die Sonne (beim
Merkur bestätigt)

2) in der Krümmung der Lichtstrahlen durch die Gravitationsfelder (durch
die englischen Sonnenfinsternis-Aufnahmen bestätigt).

3) in einer Verschiebung der Spektrallinien nach dem roten Spektralende
hin des von Sternen bedeutender Masse zu uns gesandten Lichtes (bisher
nicht bestätigt).

Der Hauptreiz der Theorie liegt in ihrer logischen Geschlossenheit. Wenn
eine einzige aus ihr gezogene Konsequenz :sich als unzutreffend erweist,
muß :sie verlassen werden; eine  bloße Modifikation erscheint ohne
Zerstörung des ganzen Gebäudes unmöglich.

Niemand aber :soll denken, daß durch diese oder irgend eine andere
Theorie Newtons große Schöpfung im eigentlichen Sinne verdrängt werden
könnte. Seine klaren und großen Ideen werden als Fundament un:serer
ganzen modernen Begriffsbildung auf dem Gebiete der natural philosophie
ihre eminente Bedeutung in aller Zukunft behalten.[7]

