Blog Ekkehard Friebe

Wie es zur Relativitäts-Theorie kam
FRIEBE, Ekkehard (1988)
(Zeitschr. „raum & zeit“, 34/88, S. 86 – 89)

Jeder, der sich mit den für die Weiterentwicklung der Physik fatalen Irrtümern der EINSTEINschen Relativitätstheorie beschäftigt, sollte zuvor diesen Beitrag von Ekkehard Friebe lesen. Den nachstehenden Vortrag hielt Dipl.-Ing. Friebe auf dem ersten „Einstein-Kongreß“ in München. Die meisten Einstein-Kritiker verbeißen sich in mathematische Details der Relativitätstheorie. Ekkehard Friebe hingegen zeigt hier dankenswerter Weise die wissenschaftlich-historischen Hintergründe und Zusammenhänge auf, die schließlich zu Einsteins Thesen führten. Ohne diese Gesamtschau ist es kaum möglich zu begreifen, wie so ein merkwürdiges Weltbild entstehen konnte, das sich Relativitätstheorie nennt und das immer noch an unseren Lehrstätten als „genial“ gelehrt und apostrophiert wird. Erst die „Erkenntniswissenschaftlichen Aspekte zur Relativitäts- Theorie“ von Ekkehard Friebe schaffen hier – auch für den Nicht-Physiker – logischen Zugang zu einer verhängnisvollen Entwicklung.

„Wer hat die Relativitäts-Theorie geschaffen?“ – Unter diesem Titel erschien 1980 in den „Physikalischen Blättern“ ein Aufsatz von Prof. Dr. Friedrich HUND. Hierin wird aufgezeigt, daß die Relativitäts-Theorie auf eine ganze Reihe, geschichtlich aufeinander folgender Wissenschaftler zurückgeht: W. VOIGT, H. A. LORENTZ, J. LARMOR, H. POINCARE, A. EINSTEIN, H. MINKOWSKI. Im allgemeinen jedoch wird diese Theorie mit dem Namen ALBERT EINSTEIN verknüpft. Es kann aber die Bedeutung EINSTEINs in diesem Zusammenhang nur aus historischer Sicht verstanden werden.

Isaac NEWTON (1642 – 1727) war beim Aufbau einer systematischen Mechanik und Dynamik, d.h. der Lehre von den Bewegungen und den Kräften, gezwungen gewesen, sich irgendwie klar zu werden über das innere Wesen dessen, was wir als Raum und Zeit bezeichnen.

In seinem Hauptwerke hat NEWTON gelehrt, daß es einen „absoluten Raum“ und eine „absolute Zeit“ gebe, denen er metaphysische Existenz zuschrieb. Eine wirkliche Begründung für diese Behauptung vermochte er aber nicht zu geben und die im 18. Jahrhundert aufkommende Philosophie der englischen Aufklärung (Locke, Hume) übte bereits an den widerspruchsvollen Eigenschaften dieser NEWTON-schen Begriffe scharfe Kritik in Verbindung mit der Überzeugung, daß alle wissenschaftliche Erkenntnis nur aus dem Erlebnis der Sinne (Sensualismus) gewonnen werden könne. So seien auch Raum und Zeit Begriffe, die wir lediglich aus der sinnlichen Erfahrung schöpfen. Da diese aber immer mit Ungenauigkeiten behaftet sein muß, so erhielt dadurch das ganze Wissenschaftsgebäude bis in die Fundamente hinein den Charakter des Schwankenden und prinzipiell Unexakten.

Kritik der reinen Vernunft

Dabei geriet man in völligen Gegensatz zu den Überzeugungen der alten griechischen Schöpfer der Geometrie und der Statik, welche wenigstens in diesen Bereichen Aussagen von absoluter und von der Erfahrung unabhängiger Genauigkeit machen zu können glaubten. Hier setzte nun Immanuel KANT (1724 – 1804) den Hebel an. Um einerseits die Möglichkeit einer absolut genauen wissenschaftlichen Aussage zu retten, andererseits sich frei von unbeweisbaren metaphysischen Hypothesen zu halten, vollzog er seine „Kopernikanische Wendung“ in der „Kritik der reinen Vernunft“ (1781). Raum, Zeit und Kausalität werden bei ihm dem menschlichen Innern zugehörige Denk- und Anschauungsformen, die uns a priori gegeben sind und ihre universelle Gültigkeit a priori besitzen.

Mit diesen inneren Formen bewaffnet, treten wir an die Erforschung der Natur heran. Sie werden damit zu Bedingungen der Erfahrung, sind aber selbst der Erfahrung entzogen. Dies gilt dann insbesondere auch für die (euklidische) Geometrie, die danach die a priori gegebene Denkform des Räumlichen im einzelnen darstellt. So war die Idee exakter Wissenschaft gerettet und zugleich die Möglichkeit ihrer Durchführung darin erkannt, daß Gesetzmäßigkeit und Ordnung vom menschlichen Geiste stammen und von ihm in die Natur hineingetragen werden.

Aber während einerseits auch diese Kantische Lösung keineswegs eine über jeden Angriff erhabene war, sondern mehr oder weniger den Charakter einer Hypothese trug, die eben geglaubt werden konnte oder nicht, trug sie andererseits für unkritische Geister die Gefahr unheilvoller Übertreibung in sich. Dieser Gefahr erlagen die naturphilosophischen Systeme SCHELLINGs (1775 – 1854) und HEGELs (1770 – 1831). Sie Überspannten das Kantische a priori und machten den von keinerlei systematischem Denken gezügelten Versuch, die ganze Natur aus der bloßen Vernunft heraus (die der Wirklichkeit identisch gesetzt wurde) a priori zu konstruieren. Ihre Mittel beschränkten sich dabei auf willkürliche Analogien und phantasievolle Spekulationen, die selbst vor einer bewußten Außerachtlassung der Logik nicht zurückschreckten.

Die Diskreditierung der Naturphilosophie

Der einzige Erfolg war eine vollständige Diskreditierung der Kantischen Ergebnisse in den Augen der Naturforscher und – was in der Zukunft noch schwerer wog – eine Diskreditierung der Naturphilosophie überhaupt. Alles Philosophische erhielt von da an in den Augen derjenigen, die nach Exaktheit der Aussagen und des Erkennens strebten, den Anstrich des Ungenauen und Verschwommenen, des Überflüssigen, ja für die Naturforschung geradezu Schädlichen. Gerade das, was Kant gewollt hatte, nämlich die Exaktheit wissenschaftlicher Aussagen und ihre Geltung für alle Zukunft zu sichern und einem tieferen Verständnis zuzuführen, gerade das wurde durch diese Philosophen vollkommen zunichte gemacht.

Die Naturwissenschaft wandte sich von da an schaudernd von der Philosophie ab und unternahm es, ihren eigenen Weg selbständig weiterzugehen. Es ist nach dem bisher Gesagten verständlich, daß sie nun wieder zurückfiel in die Grundauffassungen, aus denen Kant sie hatte herauslösen wollen. Und wie immer, so brachte auch hier der Rückfall eine Verschlimmerung. Da nun alle Probleme des systematischen Denkens in das Gebiet der Philosophie verwiesen wurden, wurde das systematische Denken in der Naturwissenschaft hinfort nur noch zu einer nicht ganz zu vermeidenden Nebenerscheinung, wie sie eben zur Erfüllung der Aufgabe der Naturwissenschaft von Fall zu Fall notwendig war. Deren Wesen aber sah man darin, daß alle Erkenntnis aus der bloßen Erfahrung passiv zu entnehmen sei. Auch die Geometrie, ja selbst die Gesetze der Logik oder die Sätze der Mathematik sollten ihre Gültigkeit nur durch Erfahrung gesichert erhalten.

Eine solche Auffassung setzte die Existenz einer durch metaphysische, logische und eventuell mathematische Naturgesetze regierten Außenwelt schon voraus, wobei aber natürlich die Herkunft dieser Gesetze nicht nur selbst völlig im Dunkeln blieb, sondern auch der Weg, wie man zu einer gesicherten Kenntnis dieser Gesetze im einzelnen gelangen kann.

Immerhin erschien diese Auffassung in ihrer Einfachheit so bestechend – sie führte ja vor allem aus der HEGEL-schen Phantasterei heraus -, daß sie sich in der Folgezeit, vor allem unter dem Einfluß von J. St. MILL (1806 – 1873), bei den Physikern im vollen Umfange durchsetzte. Sie ist unter dem philosophischen Namen des totalen Empirismus oder auch Positivismus bekannt. Sie stellt die nicht weiter geprüfte, meist unbewußte Grundphilosophie derjenigen Naturwissenschaftler dar, die von sich glauben, völlig frei von Naturphilosophie zu sein. Jedenfalls ist wichtig festzuhalten, daß nun in den folgenden Jahrzehnten Generationen von Philosophen heranwachsen mußten, denen Naturforschung völlig fremd war, und auf der anderen Seite Generationen von Naturforschern, die keinerlei Berührung mehr erhielten mit den grundlegenden naturphilosophisch-erkenntnistheoreti- schen Fragen, die die besten Geister der Menschheit jahrtausendelang beschäftigt hatten.

In die geschilderten, bezüglich der Grundlagen äußerst labilen und immer unsicherer gewordenen Verhältnisse fiel nun eine folgenschwere Entdeckung, die zwar als solche schon längere Zeit vorlag, aber bis etwa 1865 ziemlich unbekannt geblieben war: Die Möglichkeit der Aufstellung sog. nicht-euklidischer Geometrien. Um die spätere Entwicklung zu verstehen, muß versucht werden, das Wesen dieses Ereignisses in Kürze klarzumachen.

Mehrere Geometrien

Die Lehrsätze der Geometrie des EUKLID, wie sie jeder in der Schule lernt, basieren auf einer Reihe von logisch nicht weiter abgeleiteten Grundthesen, die Axiome genannt werden. Es entsprach nun dem Streben nach möglichster Einfachheit, die Anzahl dieser Axiome möglichst klein zu machen, d.h. nachzuweisen, daß das eine oder andere Axiom schon in einem anderen logisch enthalten sei. Eines dieser Axiome sagt nun aus, daß zwei gerade Linien sich nur in einem einzigen Punkte schneiden können, es sei denn, sie sind parallel. Für diesen Fall sagte das Axiom, daß es zu einer Geraden durch einen Punkt nur eine einzige Parallele stets gebe. Die Bestrebungen, dieses Axiom doch aus den übrigen zu beweisen und damit aus der Reihe der Axiome auszuscheiden, waren immer mißglückt. Da sprach der junge C. F. Gauß (1799) in einem Briefe die Befürchtung aus, daß es vielleicht überhaupt unbeweisbar sein könnte und deshalb auch andere Möglichkeiten erwogen werden könnten. Er beginnt so nach eigenen Worten „an der Wahrheit der Geometrie zu zweifeln“.

Tatsächlich gelang es dann in der Folgezeit ihm selbst und anderen, logische Schematismen aufzustellen, die alles mit der bisher üblichen Geometrie gemeinsam hatten, nur nicht das obige Axiom über die sich schneidenden Geraden (Parallelen-Axiom). Gauß, der die notwendig erschütternden Folgen dieser Sachlage für die Physik und Naturwissenschaft vorauszusehen schien, hatte bis zu seinem Tode das Bekanntwerden verhindert. Ab 1865 aber trat das Geschehene ins volle Licht der wissenschaftlichen Öffentlichkeit. Man bedenke, daß nun auf einmal statt der einen, stets und überall verwendeten Geometrie viele, ja theoretisch beliebig viele Geometrien möglich waren! Dies kam gerade recht, um dem schrankenlosen Empirismus zum völligen Siege zu verhelfen. Es setzte sich die Überzeugung durch, daß die Messung allein entscheiden könne und müsse, welche Geometrie in der Wirklichkeit, im wirklichen Raum, Geltung besitze.

Alle Messungen aber – das wurde von niemandem bestritten – waren naturgemäß mit Fehlern behaftet, und ihre Resultate konnten also nur innerhalb gewisser Grenzen gelten. Was man aber dabei unter „Fehler“ verstehen sollte, blieb selbst wiederum ungeklärt. Denn um die Fehler zu bestimmen, dazu hätten schon die „wahren“ metaphysischen Naturgesetze bekannt sein müssen, die aber selbst erst durch die immer ungenauen Messungen erschlossen werden sollten! Außerdem konnten diese Messungen nur gemacht werden, wenn man bei der Konstruktion der Meßapparate bereits eine ganz bestimmte Geometrie zur Anwendung brachte, die doch andererseits wieder unbekannt sein sollte.

Man geriet also bei konsequenter Verfolgung der empiristischen Auffassung unweigerlich in einen schwerwiegenden logischen Zirkelschluß hinein. Aber nicht so sehr diese Tatsache selbst als vielmehr, daß er den Physikern des ausgehenden 19. Jahrhunderts gar nicht bewußt wurde, zeigt, wie sehr sich die Trennung zwischen Naturforschung und Philosophie schon in einem Nachlassen des logischen und systematischen Denkens ausgewirkt hatte.

So können wir also die Gesamtsituation, in welcher die Physik in das 20. Jahrhundert eintrat, kurz folgendermaßen zusammenfassen:

Trennung von Philosophie und Naturwissenschaften

Völlige Trennung zwischen philosophischem Denken und den Naturwissenschaften; totaler Empirismus als (meist) unbewußte philosophische Grundhaltung der Naturforscher, die aber einen logischen Zirkel und eine völlig unbewiesene Metaphysik enthält; Fehlen jeder bindenden geistigen Richtlinie bei der Gesetzesgewinnung; völlige Unklarheit über die Grundfragen der eigenen physikalischen Arbeit, was besonders bezüglich der Auffassungen über den Raum und die Zeit zum Ausdruck kam; stillschweigendes Festhalten an der euklidischen Geometrie und der anschaulichen Raumvorstellung ohne Begründung hierfür; Flucht der Wissenschaftler in völlige Passivität des Denkens und Handelns, was sie „Objektivität“ nannten.

In diese Zeit fiel nun die Kunde vom negativen Ausgang des Experimentes von MICHELSON (1881). Dies besagte, daß der sog. „Äther“, der als hypothetisches „Lichtmedium“ den MAXWELL-schen Gleichungen der Elektrodynamik und Optik zugrunde lag, nicht feststellbar zu sein schien oder gar überhaupt nicht existierte. Man versuchte daher, mit mathematischen Mitteln, d.h. mit Transformations-Formeln, die MAXWELL-sche Theorie zu erhalten, die ein äußerst hohes Ansehen genoß. Denn der „Glaube an die Unfehlbarkeit der Mathematik“ war schon damals weit verbreitet.

Insbesondere H. A. LORENTZ wurde in diesem Zusammenhang bekannt durch die nach ihm benannten „Lorentz-Transformationen“. Hierauf baute ALBERT EINSTEIN auf. Er wagte das auszusprechen, was die anderen Physiker zwar ahnten, aber – mit Ausnahme von H. POINCARE – im Hinblick auf die etablierte Schulwissenschaft nicht über die Lippen brachten: „Es gibt gar kein Lichtmedium.“

Mit dieser Annahme formulierte EINSTEIN im Jahre 1905 seine: „Elektrodynamik bewegter Körper“. Einige Zeitgenossen waren höchst erfreut, daß dennoch die sog. „LORENTZ-Transformationen“ (zumindest nahezu) herauskamen und gingen mit fliegenden Fahnen zu EINSTEIN über. Dabei wurde ganz übersehen, daß EINSTEIN in der genannten Arbeit mehrere schwerwiegende mathematische Fehler unterliefen (vgl. PAGELS 1985).

EINSTEIN selbst nahm die Sache gar nicht so wichtig wie seine Umwelt. Denn entweder erkannte er seine mathematischen Irrtümer oder ihm fiel auf, daß seine merkwürdigen Folgerungen nicht so ganz glaubwürdig waren. Jedenfalls veröffentlichte er in den Folgejahren eine ganze Reihe von Arbeiten (vgl. WICKERT 1984), die zwar das „Lichtmedium“ weiterhin als nicht existent voraussetzten, aber sich von den „LORENTZ-Transformationen“ und der aus diesen gefolgerten „Lichtgeschwindigkeit als Grenzgeschwindigkeit“ lösten. Aber diese Arbeiten blieben weitgehend unbeachtet.

Als später die mathematischen Fehler in EINSTEINs Konzept von 1905 durch die Kritik (insb. STRASSER 1922) aufgezeigt wurden, gab es kein Zurück mehr, zumal EINSTEIN im Jahre 1921 den Nobel-Preis erhalten hatte. Es wird daher endlich Zeit, daß die Arbeiten von EINSTEIN aus den Jahren 1905 (nach der „Elektrodynamik bewegter Körper“) bis etwa 1912 aufmerksam gelesen und diskutiert werden.

Literatur

DINGLER, H.(1926 bzw. 1931): Der Zusammenbruch der Wissenschaft und der Primat der Philosophie. Verlag Ernst Reinhardt, München

EINSTEIN, A.(1905): Zur Elektrodynamik bewegter Körper. Annalen der Physik, Bd. 17, S. 891 – 921

FRIEBE, E.(1985): Wurde Albert EINSTEIN das Opfer der Wissenschaftler seiner Zeit? Zeitschr. „Erfahrungswiss. Bl.“, München, 1985, H. 2

HUND, F.(1980): Wer hat die Relativitätstheorie geschaffen? Physikalische Blätter, Bd. 36, Nr. 8, S.237 – 240

PAGELS, K.(1985): Mathematische Kritik der spez. Relativitätstheorie. Verlag Rolf Kugler, CH 6317 Oberwil b. Zug

PIETSCHMANN, H.(1983): Das Ende des naturwissenschaftlichen Zeitalters. Ullstein, Frankfurt/M. – Berlin – Wien

RITZ, W.(1982): Kritische Untersuchungen zur allgemeinen Elektrodynamik (1908). Aus dem Französ. Hrsg. Dr. Carl Dürr, CH 6574 Vira

STRASSER, H.(1922): Die Grundlagen der Einstein-schen Relativitätstheorie – Eine kritische Untersuchung. Haupt-Verlag, Bern

THÜRING, B.(1967): Die Gravitation und die philosophischen Grundlagen der Physik. Verlag Duncker & Humblot, Berlin

WICKERT, J.(1984): Albert Einstein mit Selbstzeugnissen und Bilddokumenten. Rowohlt-Verlag, Reinbek bei Hamburg, Taschenbuch rm 162

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