Gerade Linie
Zur Übersicht
Lichtbrechung


Inertialsysteme


Gegen Ende des vorigen Jahrhunderts wurde von Ludwig Lange 1885 der Begriff "Inertialsystem " eingeführt. Ein Inertialsytem ist ein Koordinaten-Bezugssystem, welches sich dadurch auszeichnet, dass für die gesamte mit diesem Bezugssystem beschriebene Materie eines größeren Raumbereiches die Regeln der Newtonschen Mechanik gelten

Eine Geschwindigkeit hat nur gegenüber einer anderen Geschwindigkeit eine physikalische Bedeutung. Nur Relativgeschwindigkeiten sind also physikalisch bedeutungsvoll. Das gilt auch für die Geschwindigkeit einer Lichtwelle im Vakuum, die sich auf die Geschwindigkeit ihrer jeweiligen Quelle bezieht und sogar den Rang einer Naturkonstanten hat. - Für den Vergleich von zwei Geschwindigkeiten braucht man aber kein Inertialsystem. Die Inertialssysteme sind etwa für die Natur das, wass die imaginären Zahlen für die Mathematik sind. Inertialsysteme sind sehr nützliche Hilfsmittel insbesondere deshalb, weil innerhalb eines Inertialsystems der Energiesatz und der Impulssatz gelten.

Es genügt jedoch noch nicht, festzustellen, dass physikalisch interessante Geschwindigkeiten nur als Relativgeschwindigkeiten sinnvoll sind. Das
Prinzipder Eindeutigkeit des Weltgeschehens verlangt darüber hinaus, dass die Kräfte eindeutig sein müssen. Und das kann die Natur nur dann realisieren, wenn die Massen und die Ladungen, aber auch das Plancksche Wirkungsquantum eindeutig sind, und somit als Naturkonstante nicht von einem Inertialsystem abhängen. Wenn z.B. eine Masse abhängig wäre von Relativgeschwindigkeiten, müsste sie als Gravitationsquelle mit unterschiedlichen Werten zumindest auf jene anderen Massen wirken, die ihr gegenüber unterschiedlche Relativgeschwindigkeiten haben. Damit hätte dann eine solche Masse weder eine eindeutige kinetische Energie noch einen eindeutigen Impuls, was bedeuten würde, dass für die Spezielle Relativitätstheorie, in der die Massen von Relativgeschwindgkeiten abhängen, die beiden erwähnten Erhaltungssätze nicht gelten. Übrigens darf das Weltgeschehen erst recht nicht von den subjektiven Beobachtungen eines beliebigen Beobachters abhängen.

Eine von Null verschiedene Winkelgeschwindigkeit bedeutet hingegen bereits eine sich ändernde Geschwindigkeit, deren Ermittlung also einen Vergleich von Geschwindigkeiten voraussetzt. Ein sich auf einem drehenden Karusell befindlicher Massenpunkt hat z.B. eine sich ständig verändernde Geschwindigkeit, deren Betrag aber dabei auch durchaus konstant bleiben kann. Die Winkelgeschwindigkeit bewirkt ständig Kräfte, die daher auch nicht notwendig eine Energieänderung nach sich ziehen müssen. Das ist für das Plancksche Wirkungsquantum wichtig, das mit seiner Dimension als Drehimpuls eine für alle Inertialsysteme gültige Naturkonstante ist.