Bis er die Rätsel deutete der Nacht.

Herr Köpernick beweist mit bünd'gem Schluß,

Daß — staunet — unsre Erde wandern muß!

Dasselbe Staunen, das vor 400 Jahren die Menschheit bei der Kunde von der Umwälzung des Kopernikus erfaßte, ist heute lebendig, wo es sich um eine neue Umwälzung im Weltbilde handelt, vergleichbar der kopernikanischen, ja vielleicht mit ihren erkenntnistheoretischen Wurzeln noch tiefer reichend. Dasselbe geheimnisvolle Dunkel wie damals — "man sagt's nicht gerne laut" — umweht die neue Theorie von Raum, Zeit und Schwere. Wird es mir gelingen, das Dunkel in etwas zu lichten? Ich weiß nur zu gut, daß dies ohne die sichere Leitschnur des mathematischen Gedankens letzten Endes unmöglich ist. Für viele meiner Behauptungen werde ich den Beweis schuldig bleiben müssen, da er sich nur aus der vollen Kenntnis der physikalischen Tatsachen und zum guten Teil nur mit den Hilfsmitteln der mathematischen Rechnung erbringen ließe. Ich muß zufrieden sein, wenn ich Ihnen eine Vorstellung von den Problemen und von den Gedankengängen, die zu ihrer Lösung führen, geben kann. Etwas genauer möchte ich dann darauf eingehen, wie es mit der erfahrungsmäßigen Prüfung der neuen Lehre steht. Insbesondere werde ich von der Sonnenfinsternis des Jahres 1919 zu sprechen haben. Während in Fachkreisen das Interesse an der Relativitätstheorie seit 15 Jahren lebendig ist, datiert das allgemeine Aufsehen und die Popularität der Theorie erst von ihrer Bestätigung durch diese Sonnenfinsternis.

"Ihr meint, wie sitzen ruhig hier? Erlaubt,

Wir schweben, wie von Adlerkraft geraubt" —

so fährt der Pfarrer von Ufenau zu reden fort. "Wir sitzen ruhig hier." Und doch drehen wir uns, so belehrt uns Kopernikus, um die Erdachse mit einer Geschwindigkeit von einigen hundert Metern in der Sekunde; gleichzeitig bewegt sich die Erde und wir mit ihr um die Sonne mit einer Geschwindigkeit von 30 km in der Sekunde, also hundertmal schneller, als der Schall die Luft durcheilt. Und die Sonne selbst bewegt sich gegen die Fixsterne und führt die Erde und uns selbst "wie mit Adlerkraft" fort. Von diesem ganzen zusammengesetzten Bewegungsvorgang spüren wir nichts, es sei denn, daß wir mit genauen Hilfsmitteln ausgerüstet sind, um an den Sternen Beobachtungen zu machen. Wir müssen daraus schließen: Bewegung an sich ist nicht beobachtbar, sie ist an sich nichts. Nur relative Bewegung können wir konstatieren. Und weiter: Der Raum ist an sich nichts, das Fortschreiten im Raum betrifft keine wirkliche Tatsache. Es gibt keinen absoluten Raum. Der Raum existiert nur durch die in ihm enthaltenen Körper und Energien. Ein Fortschreiten im Raum ist nur zu messen am Rauminhalt und läßt sich überhaupt nur denken relativ zu den raumerfüllenden Körpern und Energien.

Dies ist das Relativitätsprinzip der klassischen Mechanik. Es bildet seit 200 Jahren die Grundlage für das Studium der himmlischen und irdischen Bewegungen. Der genaue Ausdruck dieses ältesten Relativitätsprinzips lautet: Es ist unmöglich, festzustellen, ob sich ein System von Körpern als Ganzes in Ruhe oder in gleichförmig geradliniger Bewegung befindet, sofern wir nur innerhalb dieses Körpersystems Erfahrungen anstellen und keine Merkmale außerhalb desselben beobachten können. Wir können also nichts von der fortschreitenden Bewegung der Erde bemerken, wenn wir keinen Ausblick nach dem Fixsternhimmel haben. Mit der drehenden Bewegung der Erde ist es allerdings zunächst anders, sie fällt nicht unter das Relativitätsprinzip der klassischen Mechanik, da bei ihr die Richtung der Geschwindigkeit fortgesetzt wechselt. In der Tat können wir sie durch Pendelbeobachtungen auf der Erde messen oder an der Abplattung der Erde nachweisen. Wir werden hierauf zurückkommen, wenn wir das allgemeine, über die klassische Mechanik hinausgehende Relativitätsprinzip entwickelt haben werden.

Gehen wir von der Mechanik zur Optik über. Die Erscheinungen des Lichtes beruhen, wie wir heutzutage wissen, auf der Ausbreitung elektromagnetischer Felder. Die Optik und Elektrodynamik glaubte einen L i c h t ä t h e r nötig zu haben, einen feinen materialisierten Raum, in dem sich die Lichtwirkungen ausbreiten sollten. Hiernach wäre es denkbar, absolute Bewegung im Raum als Bewegung gegen den Lichtäther durch Lichtstrahlen nachzuweisen. Ein Lichtstrahl, der sich im Sinne der Erdbewegung, diese überholend, fortpflanzt, sollte sich relativ zur Erde langsamer fortpflanzen als ein Lichtstrahl, der senkrecht zur Erdbewegung fortschreitet. Das Relativitätsprinzip wäre damit durchbrochen und die absolute Bewegung der Erde im Raum nachweisbar. Der Versuch ist mit außerordentlicher Schärfe von M i c h e l s o n angestellt worden und lieferte kein Anzeichen der Erdbewegung. Es hätte keinen Zweck, wenn ich Ihnen den Michelsonschen Versuch näher schildern wollte. Die Überzeugung von seiner bindenden Kraft könnte ich Ihnen doch nicht beibringen, ohne mich in experimentelle Einzelheiten zu verlieren. Der Versuch ist so schwierig und verlangt so außerordentliche Hilfsmittel, daß er nur zweimal durchgeführt worden ist. Hier, wie in vielen anderen Punkten, muß ich auf Ihren guten Glauben an die Zuverlässigkeit der physikalischen und astronomischen Messungen rechnen können. Der Michelsonsche Versuch und andere weniger genaue Erfahrungen zeigen also, daß das Relativitätsprinzip zu Recht besteht, daß absolute Bewegung auch nicht optisch als Bewegung gegen den Lichtäther nachgewiesen werden kann. Daraus folgt weiter, wie Einstein hervorhob, daß der Lichtäther keine reale, beobachtbare Existenz besitzt. Er ist nicht physikalisch, sondern metaphysisch, ein verkappter absoluter Raum und als solcher irreführend.

Aber noch weiter: Die Lichtfortpflanzung findet statt in Raum und Zeit. Sie hat, von der im Sonnensystem fortschreitenden Erde aus gemessen, dieselbe Geschwindigkeit, wie sie von der Sonne aus gesehen werden würde, die doch an der Erdbewegung nicht teilnimmt. Wir nennen allgemein B e z u g s s y s t e m ein physikalisches Laboratorium, welches mit Maßstäben und Uhren zu Raum- und Zeitmessung ausgerüstet ist. Dieser Hörsaal ist ein Bezugssystem, da ich in ihm die jeweilige Lage eines bewegten Körpers durch seine Abstände von dreien seiner Begrenzungsebenen und durch die Angaben einer Uhr bestimmen kann. Drei solche Abstände nennt man die R a u m k o r d i n a t e n des betrachteten Punktes, die zugehörige Zeitangabe kann man seine Zeitkoordinate nennen. Wir haben es hier mit einem irdischen Bezugssystem zu tun. Wir können uns aber auch ein entsprechendes Bezugssystem auf der Sonne oder auf einem gegen die Erde bewegten Eisenbahnzuge denken. Die allgemeinen Tatsachen der Lichtfortpflanzung zeigen nun, daß sich das Licht in jedem Bezugssystem in gleicher Weise ausbreitet, nämlich in Kugelwellen mit der gleichen Lichtgeschwindigkeit, unabhängig von dem Bewegungszustande der Lichtquelle gegen den Beobachter. Das scheint widerspruchsvoll zu sein. Denn wenn wir eine Kugelwelle, die sich im irdischen Bezugssystem ausbreitet, von der Sonne aus betrachten, so würde auf der Vorderseite (das sei diejenige Seite, nach der die augenblickliche Geschwindigkeit des Erdkörpers gerichtet ist) zur Lichtgeschwindigkeit noch die Erdgeschwindigkeit hinzukommen; auf der Rückseite der Welle würde sich die Erdgeschwindigkeit von der Lichtgeschwindigkeit abziehen. Die Vorderseite der Welle würde also, von der Sonne aus gesehen, schneller fortschreiten als die Rückseite. Das widerspricht dem Relativitätsprinzip und den optischen Erfahrungen. Die Lichtwelle weiß nichts davon, ob sie zum Bezugssystem der Erde oder der Sonne gehört. Jedem Beobachter erscheint sie als Lichtwelle von der gleichen Fortpflanzungsgeschwindigkeit.