Spezialrelativität

Die Spezielle Relativitätstheorie (SRT) ist eine Theorie von Raum, Zeit, Masse und Energie in Abwesenheit gravitativer Felder. Sie wurde 1905 von Albert Einstein formuliert und basiert auf zwei Postulaten: dem Relativitätsprinzip, das besagt, dass die Gesetze der Physik in allen Inertialsystemen identisch sind, und der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum, unabhängig von Quelle oder Beobachter.

Aus diesen Postulaten folgen kennzeichnende Effekte: Zeitdilatation, Längenkontraktion und die Relativität der Gleichzeitigkeit. Die Transformation zwischen Beobachtern wird durch die Lorentztransformation beschrieben; klassische Galileitransformationen werden dadurch ersetzt. Zudem führt die SRT zur Äquivalenz von Masse und Energie (E = mc^2) und zu einer relativistischen Addition von Geschwindigkeiten. In moderner Formulierung wird SR oft im Rahmen der vierdimensionalen Minkowski-Raumzeit und Vierervektoren behandelt, wobei der Raumzeit-Abstand zwischen Ereignissen invariant bleibt.

Experimente und Anwendungen bestätigen zentrale Vorhersagen der Theorie. Dazu gehören der Michelson–Morley-Versuch, Experimente zum Doppler-Effekt (Ives–Stilwell), sowie Beobachtungen der Zeitdilatation in Teilchen mit kurzer Lebensdauer. Praktische Anwendungen finden sich in der Satellitennavigation (GPS) und in der Hochenergiephysik. Die Spezielle Relativitätstheorie bildet die Grundlage für moderne Physik bei hohen Geschwindigkeiten; Gravitation und Beschleunigung werden durch die Allgemeine Relativitätstheorie beschrieben, die SR in beschleunigten und gravitativen Feldern erweitert.