Abstract

Die Hervorhebung der Bedeutung der Invarianzprinzipien wird zu den größten Verdiensten Einsteins gezählt. Die Symmetrien stellen eine neue Kategorie zur Beschreibung der physikalischen Welt dar, zusätzlich zu den Randbedingungen und den Naturgesetzen, wie sie von Newton aufgestellt wurden. Einige Invarianzen in Bezug auf die Zeit und den Raum sind leicht zu verstehen: dass die Naturgesetze überall die gleichen sind, ferner dass sie zeitunabhängig und unveränderlich sind, wenn ein Bezugssystem der Drehung im Raum um eine Achse ausgesetzt ist. Die relativistische Invarianz hingegen, die Einstein in seine Relativitätstheorie eingebaut hat, bleibt weniger plausibel. Den Lorentz-Transformationen, mit denen Beobachter bei konstanter Geschwindigkeit in einem gemeinsamen Bezugssystem mathematisch beschrieben werden, maß Einstein ihre volle physikalische Bedeutung zu, infolge seiner Erkenntnis, dass es nicht möglich ist, den absoluten Stillstand zu bestimmen oder die Gleichzeitigkeit verschiedener Ereignisse festzustellen. Gleichwohl bestehen in der Relativität auch absolute Bestandteile, die für alle Beobachter gelten: die konstante Lichtgeschwindigkeit und ein genau definiertes Intervall der Eigenzeit des Beobachters. Die Relativität hielt als eines der ersten „kreativen Prinzipien“, die Einstein erkannt hatte, ihren Einzug in die Physik. In Verbindung mit dem Quantenprinzip, das aus der Erforschung der Atomphysik hervorgeht, kam die Quantentheorie der Felder zustande, eine mächtige Waffe für künftige Erforschungen der subatomaren Welt. Die neuentdeckten fundamentalen Interaktionen eröffneten die Frage nach einem neuen Prinzip, das sie erklären konnte. Ein solches kreatives Prinzip wurde im mathematischen Messprinzip erkannt, auf dem auch das heutige Standardmodell des Zusammenwirkens von Elementarteilchen gründet. Es ist erstaunlich, dass beide Prinzipien, das Quantenprinzip und das Messprinzip, aus Einsteins Arbeit hervorgehen. Doch vor allem bleibt Einsteins bedeutendste Idee, dass nämlich die gesamte Physik im Minkowski-Raum zu verorten ist, den Lorentz-Transformationen unterstellt. Heute ist man sich der Tatsache bewusst, dass, wie bei allen anderen Symmetrien mitsamt ihrer Einschränkungen, auch bei der Lorentz’schen mit Abweichungen auf der kosmischen Skala zu rechnen ist. Neue Ideen in Zusammenhang mit kosmischen Messungen, deren Zeugen wir schon jetzt sind, könnten zu erstaunlichen Ergebnissen führen