Die Relativitätstheorie beseitigt die Äthervorstellung (Teil 1)
Albert Einstein war einer der bedeutendsten Naturwissenschaftler des 20. Jahrhunderts und trug entscheidend zu einem tieferen Verständnis der Materie im Mikro- und Makrokosmos bei. Er revolutionierte das physikalische Weltbild des 20. Jahrhunderts hin zur Dialektik, schwankte aber zeitlebens zwischen der idealistischen und materialistischen Weltanschauung. Vorbildlich für einen Naturwissenschaftler waren sein rebellischer Geist, sein mutiger Einsatz gegen Krieg und Militarismus und seine Sympathien für den Sozialismus. Anlässlich seines 125. Geburtstags am 14. März 2004 wird die "Rote Fahne" in fünf Artikeln eine kritische Würdigung seines wissenschaftlichen, weltanschaulichen und politischen Wirkens geben.
Einsteins rebellische Jugend
Einstein wurde am 14. März 1879 in Ulm als Sohn einer jüdischen Familie geboren. Seine Jugend fiel in die Zeit der Herausbildung des Monopolkapitalismus und des Imperialismus in Deutschland. Er erlebte die gewaltige Aufrüstung, den Militarismus und das Schüren von Antisemitismus; ebenso die Zeit der Entwicklung des wissenschaftlichen Sozialismus und der Arbeiterbewegung. Beides prägte eine kritische und rebellische Seite in Einstein. Schon als Schüler interessierte sich Einstein sehr für Physik und Philosophie. Als 15-Jähriger brach er das Gymnasium in München ab und folgte seinen Eltern nach Italien. Seine Vorbereitung auf das Studium des Fachlehrers für Mathematik und Physik in der Schweiz vollzog er weitgehend im Selbststudium. Der junge Einstein war von den Naturwissenschaften angezogen, da sie eine scharfe Waffe gegen den reaktionären und idealistischen Geist der deutschen Bourgeoisie war. Mit der Krisenhaftigkeit der kapitalistischen Gesellschaft drang jedoch eine idealistische Weltanschauung in die Naturwissenschaften ein. Physiker wie Mach (1838-1916) und Ostwald (1853-1932) bestritten die objektive Existenz von Atomen und des Äthers und auch der junge Einstein wurde von dieser Weltanschauung beeinflusst.
Die Erforschung des Äthers
Ein zentrales Thema der Physik im Ausklang des 19. Jahrhunderts waren die Eigenschaften des Äthers, einer Stufe der Materie unterhalb der Atome, die den ganzen Raum erfüllt. In Verbindung mit neuen Produktivkräften war ein einheitliches Verständnis von Elektrizität, Magnetismus und Licht entstanden. Es entwickelte sich eine einheitliche Theorie elektromagnetischer Vorgänge, die als Bewegungen und Spannungen des Äthers interpretiert wurden. Diese materialistische Vorstellung stieß jedoch auf das Problem der Bewegung von Körpern im Äther. Experimente von Michelson und Morley 1887 zeigten, dass sich die Lichtgeschwindigkeit durch Bewegung des Beobachters im Äther scheinbar nicht ändert. Im Rahmen mechanischer Vorstellungen, die den Äther neben die strukturierte Materie stellen und die Entwicklungsprozesse der Materie negieren, blieb dies unverständlich. Der Materialist Lorentz (1853-1928) war der Meinung, dass sich die Lichtgeschwindigkeit bei Bewegung von Beobachtern durch den Äther zwar ändere, diese Änderung aber schwer messbar sei. Seine komplizierte Theorie überzeugte viele Physiker nicht und die Idealisten, die den Äther als überflüssige Vorstellung ablehnten, bekamen Auftrieb.
Die spezielle Relativitätstheorie von 1905
Einstein durchbrach die Schwierigkeiten 1905 mit einer Theorie, die man später "spezielle Relativitätstheorie" genannt hat. Sie bedeutete eine wesentliche Erweiterung der bisherigen Grenze der Erkenntnis bei schnellen Bewegungen von Körpern. Eigenschaften der entwickelten Materie, wie ihre Ausdehnung, die Dauer innerer Bewegungen und die Masse, hängen von ihrer Geschwindigkeit ab. Masse und Energie können identisch werden und sind gegenseitig umwandelbar. Diese Vorstellungen werden heute umfassend z. B. an Teilchenbeschleunigern bestätigt. Bei großen Geschwindigkeiten werden Elektronen schwerer, instabile Teilchen zerfallen langsamer und die elektromagnetische Ausdehnung von Teilchen schrumpft in Bewegungsrichtung. Materie mit Ruhemasse (z. B. Elektronen) kann in bewegte Materie ohne Ruhemasse (Licht) umgewandelt werden. Damit wurde das gesamte, mechanisch geprägte physikalische Weltbild in Richtung zur Dialektik revolutioniert. Im Gegensatz zu Lorentz spekulierte Einstein nicht über die Ursachen durch Bewegung im Äther, sondern verbannte den Ätherbegriff als "überflüssige" Vorstellung aus der Physik: "Die im Folgenden skizzierte Theorie ist mit der Äther-Hypothese nicht vereinbar." (1) Da in seiner Theorie nur noch relative Bewegungen zwischen Körpern eingehen und er keine absoluten Bewegungen zum Äther anerkannte, wurde sie Relativitätstheorie genannt.
"Die Materie verschwindet"
Lenin kennzeichnet diese Entwicklung in seinem Buch "Materialismus und Empiriokritizismus" von 1907 wie folgt: "Die ,Materie verschwindet' heißt: es verschwindet jene Grenze, bis zu welcher wir die Materie bisher kannten, unsere Kenntnis dringt tiefer; es verschwinden solche Eigenschaften der Materie, die früher als absolut, unveränderlich, ursprünglich gegolten haben (die Undurchdringlichkeit, die Trägheit, die Masse usw.) und die sich nunmehr als relativ, nur einigen Zuständen der Materie eigen entpuppen. Denn die einzige ,Eigenschaft' der Materie, an deren Anerkennung der philosophische Materialismus gebunden ist, ist die Eigenschaft, objektive Realität zu sein, außerhalb unseres Bewußtseins zu existieren." (2)
Die spezielle Relativitätstheorie Einsteins beseitigte die Äthervorstellung und bereitete damit den Boden für die bisherige Vorherrschaft der idealistischen Weltanschauung eines leeren Raums in der Physik. Gleichzeitig legte sie jedoch die Grundlage für ein tieferes, dialektisches Verständnis der Materie im Mikrokosmos. Dirac schlussfolgerte 1928 aus der Vereinigung von Relativitätstheorie mit neuen Erkenntnissen der Quantenphysik, dass der gesamte Raum materiell ist. (3,4) Mit der weiteren experimentellen Erforschung der Elektronen und der Quantenflüssigkeiten nähert sich heute die Physik einer neuen, dialektischen Vorstellung vom Äther. (5) Trotzdem wird überwiegend an der Interpretation der Vorgänge im Mikrokosmos als Anregungen eines Vakuums, also eines "Nichts" festgehalten. Im zweiten Teil der Serie werden wir sehen, dass Einstein ab 1916 seinen Standpunkt kritisch überdachte und sich dem Materialismus annäherte.
(1) A. Einstein, "Relativitätstheorie", in: "Die Physik", Ausg. E. Lecher, Teubner, Leipzig 1915
(2) Lenin "Materialismus und Empiriokritizismus", Verlag für fremdsprachige Literatur, Moskau 1947, Seite 276
(3) Dirac, 1928, Proc. Roy. Sec. (London) A 117.
(4) Siehe Artikelserie "Zur Kritik der bürgerlichen Wissenschaft", RF 46/2002
(5) s. z. B. Rafaelski und Müller, "Die Struktur des Vakuums", Verlag Harri Deutsch,1985, oder G. Volovik, The Universe in a Helium Droplet, Oxford Science Publications 2003.
