<< Der Aufforderung>> Dem Ersuchen Ihres Mitarbeiters, fr die ,,Times`` etwas
ber ,,Relativitt`` zu schreiben, komme ich gerne nach. Denn nach dem
beklagenswerten Zusammenbruch der frheren regen internationalen Beziehungen
der Gelehrten ist mir dies eine willkommene, ja die einzige << Veranlassung>>
Gelegenheit, meinem Gefhl der Freude und Dankbarkeit den englischen Astronomen
und Physikern gegenber auszusprechen. Es entspricht ganz den groen und
:stolzen Traditionen der wissenschaftlichen Arbeit in Ihrem Lande, da << Ihre
besten Mnner ihrer >> bedeutende Forscher viel Zeit und Mhe, Ihre
wissenschaftlichen Institute groe materielle Mittel aufwendeten,[2] um eine
Folgerung einer Theorie zu prfen, die im Lande Ihrer Feinde whrend des
Krieges vollendet und publiziert << ,wenn auch nicht>> worden ist. Wenn es :sich
bei der Untersuchung des Einflues des Gravitationsfeldes der Sonne auf die
Lichtstrahlen auch um eine rein objektive Angelegenheit handelte, :so << kann ich
doch nicht anders >> drngt es mich doch, den englischen Fachgenossen auch
meinen persnlichen Dank fr ihr Werk zu :sagen; denn ohne das :selbe htte ich
die Prfung der wichtigsten Konsequenz meiner Theorie wohl nicht mehr
erlebt.--[3]

Man kann in der Physik Theorien verschiedener Art unterscheiden. Die
Theorien erster Art nenne ich meisten :sind konstruktive Theorien. Diese
:suchen aus einem relativ einfachen zu grunde gelegten Formalismus ein
Bild der komplexeren Erscheinungen zu konstruieren. So :sucht die
kinetische Gastheorie die mechanischen, thermischen und
Diffusionsvorgnge auf Bewegungen der Molekle zurckzufhren, d. h. aus
der Hypothese der Molekularbewegung zu konstruieren.  Wenn man :sagt, es
:sei gelungen, eine Gruppe von Naturvorgngen zu begreifen, :so meint man
damit immer, da eine konstruktive Theorie gefunden :sei, die die
betreffenden Vorgnge umfat.

Es gibt aber neben die:ser wichtigsten Klasse von Theorien eine zweite, ich will
:sie Prinzip-Theorien nennen. Diese bedienen :sich nicht der :synthetischen
:sondern der analytischen Methode. Ausgangspunkt und Basis bilden nicht
hypothetische Konstruktionselemente :sondern empirisch gefundene allgemeine
Eigenschaften der Naturvorgnge (Prinzipe), aus denen dann mathematisch
formulierte Kriterien folgen, denen die einzelnen Vorgnge bezw. deren
theoretische Bilder zu gengen haben. So :sucht die Thermodynamik aus dem
allgemeinen Erfahrungsresultat, ein perpetuum mobile unmglich :sei, auf
analytischem Wege Bedingungen zu ermitteln, denen die einzelnen Vorgnge
gengen mssen.

Vorzug der konstruktiven Theorien ist Vollstndigkeit, Anpassungsfhigkeit und
Anschaulichkeit, Vorzug der Prinzip-Theorien ist logische Vollkommenheit und
Sicherheit der Grundlage.[4]

Die Relativittstheorie gehrt zu den Prinziptheorien. Um ihr Wesen zu
erfassen, mu man also in erster Linie die Prinzipe kennen lernen, auf denen
:sie beruht.  Bevor ich auf die:se eingehe mu ich aber bemerken, da die
Relativittstheorie einem Gebude gleicht, das aus zwei gesonderten Stockwerken
besteht, der :speziellen und der allgemeinen Relativittstheorie. Die :spezielle
Relativittstheorie, auf welcher die allgemeine ruht, bezieht :sich auf alle
physikalischen Vorgnge mit Ausschlu der Gravitation; die allgemeine
Relativittstheorie liefert das Ge:setz der Gravitation und deren Relationen zu
den andern Naturkrften.

Seit dem griechischen Altertum ist es wohlbekannt, da es zur Beschreibung der
Bewegung eines Krpers eines zweiten Krpers bedarf, auf welchen die Bewegung
des ersten bezogen wird.  Die Bewegung eines Wagens wird auf
den Erdboden bezogen, die eines Planeten auf die Totalitt der :sichtbaren
Fixsterne. In der Physik nennt man den Krper, auf den man die Vorgnge
rumlich bezieht, Koordinatensystem. Es knnen z. B. die Ge:setze der Mechanik
von Galilei und Newton nur unter Benutzung eines Koordinatensystems formuliert
werden.

Der Bewegungszustand des Koordinatensystems darf aber nicht willkrlich gewhlt
werden, wenn die Ge:setze der Mechanik gelten :sollen (es mu ,,drehungsfrei``
und ,,beschleunigungsfrei`` :sein). Man nennt ein in der Mechanik zugelassenes
Koordinatensystem ein ,,Inertialsystem``. Der Bewegungszustand eines
Inertialsystems ist aber nach der Mechanik kein durch die Natur eindeutig
bestimmter.  Es gilt vielmehr der Satz: Ein relativ zu einem Inertialsystem
gradlinig und gleichfrmig bewegtes Koordinatensystem ist ebenfalls ein
Inertialsystem. Unter dem ,,speziellen Relativittsprinzip`` versteht man nun
die Verallgemeinerung die:ses Satzes auf beliebige Naturvorgnge: Jedes
allgemeine Naturgesetz, welches in Bezug auf ein Koordinatensystem K gilt, mu
auch unverndert gelten in Bezug auf ein Koordinatensystem K, welches relativ zu
K in gleichfrmiger Translationsbewegung ist.

Das zweite Prinzip, auf dem die :spezielle Relativittstheorie beruht, ist das
,,Prinzip von der Konstanz der Vakuum-Lichtgeschwindigkeit``. Dieses :sagt: Das
Licht hat im Vakuum :stets eine bestimmte Ausbreitungs-Geschwindigkeit c
(unabhngig vom Bewegungszustand der Lichtquelle).[5] Das Vertrauen, welches
der Physiker die:sem Satz entgegenbringt, :stammt aus den Erfolgen der
Maxwell-Lorentz'schen Elektrodynamik.

Die beiden genannten Prinzipe :sind durch die Erfahrung mchtig gesttzt,
schienen aber logisch miteinander nicht vereinbar zu :sein. Ihre logische
Vereinigung gelang schlielich der :speziellen Relativittstheorie durch
eine Abnderung der Kinematik, d. h. der Lehre von den Ge:setzen, die Raum
und Zeit (vom physikalischen Standpunkt aus) betreffen. Es zeigte :sich
da die Aussage der Gleichzeitigkeit zweier Ereignisse nur inbezug auf
ein Koordinatensystem Sinn habe, da die Gestalt von Mekrpern und die
Ganggeschwindigkeit von Uhren von deren Bewegungszustand zum
Koordinatensystem abhngen msse.

Die alte Physik inklusive der Galilei-Newton'schen Bewegungs-Ge:setze
passten aber nicht zu der angedeuteten relativistischen Kinematik. Aus
letzterer flossen allgemeine mathematische Bedingungen, denen die
Naturgesetze entsprechen muten, wenn die beiden genannten allgemeinen
Prinzipien wirklich zutreffen :sollten.  Diesen mute die Physik
angepasst werden. Insbesondere gelangte man zu einem neuen
Bewegungsgesetz fr (rasch bewegte) Massenpunkte, welches an elektrisch
geladenen Teilchen vortrefflich besttigt wurde. Das wichtigste Ergebnis
der :speziellen Relativittstheorie betraf die trge Masse krperlicher
Systeme. Es ergab :sich, da die Trgheit eines Systems von :seinem
Energieinhalt abhngen msse, und man gelangte geradezu zu der
Auffassung, da trge Masse nichts anderes :sei als latente Energie. Der
Satz von der Erhaltung der Masse verlor :seine Selbstndigkeit und
verschmolz mit dem von der Erhaltung der Energie.

Die :spezielle Relativitts-Theorie, welche nichts anderes war als eine
systematische Fortsetzung der Maxwell-Lorentz'schen Elektrodynamik, wies
aber ber :sich :selbst hinaus. Sollte die Unabhngigkeit der
physikalischen Ge:setze vom Bewegungszustande des Koordinatensystems auf
gleichfrmige Translationsbewegungen der Koordinatensysteme zu einander
beschrnkt :sein? Was hat die Natur mit den von uns eingefhrten
Koordinatensystemen und deren Bewegungszustand zu thun? Wenn es schon fr
die Naturbeschreibung ntig ist, :sich eines von uns willkrlich
eingefhrten Koordinatensystems zu bedienen, :so :sollte die Wahl von
dessen Bewegungszustand keiner Beschrnkung unterworfen :sein; die Ge:setze
:sollten von dieser Wahl ganz unabhngig :sein (Allgemeines Relativitts
Prinzip).

Die Durchfhrung dieses allgemeinen Relativittsprinzips wird nahe gelegt
durch eine lngst bekannte Erfahrung, nach welcher die Schwere  alle
Krpern diesselbe Beschleunigung erteilt. und die Trgheit eines Krpers
durch dieselbe Konstante beherrscht wird (Gleichheit der trgen und
schweren Masse). Man denke etwa an ein Koordinatensystem, welches relativ
zu einem Inertialsystem im Sinne Newtons in gleichfrmiger Rotation
begriffen ist. Die relativ zu diesem System auftretenden
Zentrifugalkrfte mssen im Sinne von Newtons Lehre als Trgheitskrfte
Wirkungen der Trgheit aufgefat werden. Diese Zentrifugalkrfte :sind
aber genau wie die Schwerewirkungen[6] proportional der Masse der Krper.
Sollte es da nicht mglich :sein, das Koordinatensystem als ruhend und die
Zentrifugalkrfte als Gravitationskrfte aufzufassen? Die Auffassung
liegt nahe, aber die klassische Mechanik verbietet es.

Diese flchtige berlegung lt ahnen, da eine allgemeine
Relativittstheorie die Ge:setze der Gravitation liefern mu, und die
konsequente Verfolgung des Gedankens hat die Hoffnung gerechtfertigt.

Aber der Weg war schwerer als man denken :sollte, weil er das Aufgeben der
Euklidischen Geometrie verlangte. Dies bedeutet: Die Ge:setze, nach
welchen :sich die festen Krper im Raume anordnen lassen, stimmen nicht
genau berein mit den Lagerungsgesetzen, welche die euklidische Geometrie
den Krpern zuschreibt.  Dies meint man, wenn man von ,,Krmmung des
Raumes`` redet. Die Grundbegriffe ,,Gerade``, ,,Ebene`` etc. verlieren
dadurch ihre exakte Bedeutung in der Physik.  In der allgemeinen
Relativittstheorie :spielt die Lehre von Raum und Zeit, die Kinematik
nicht mehr die Rolle eines von der brigen Physik unabhngigen
Fundamentes. Das geometrische Verhalten der Krper und der Gang der Uhren
hngt vielmehr von den Gravitationsfeldern ab, die :selbst wieder von der
Materie erzeugt :sind.

Die neue Theorie der Gravitation weicht in prinzipieller Hinsicht von der
Theorie Newtons bedeutend ab. Aber ihre praktischen Ergebnisse stimmen
mit denen der Newton'schen Theorie :so nahe berein, da es schwer fllt,
Unterscheidungs-Kriterien zu finden, die der Erfahrung zugnglich :sind.
Solche haben sich bis jetzt gefunden

1) in der Drehung der Ellipsen der Planetenbahnen um die Sonne (beim
Merkur besttigt)

2) in der Krmmung der Lichtstrahlen durch die Gravitationsfelder (durch
die englischen Sonnenfinsternis-Aufnahmen besttigt).

3) in einer Verschiebung der Spektrallinien nach dem roten Spektralende
hin des von Sternen bedeutender Masse zu uns gesandten Lichtes (bisher
nicht besttigt).

Der Hauptreiz der Theorie liegt in ihrer logischen Geschlossenheit. Wenn
eine einzige aus ihr gezogene Konsequenz :sich als unzutreffend erweist,
mu :sie verlassen werden; eine  bloe Modifikation erscheint ohne
Zerstrung des ganzen Gebudes unmglich.

Niemand aber :soll denken, da durch diese oder irgend eine andere
Theorie Newtons groe Schpfung im eigentlichen Sinne verdrngt werden
knnte. Seine klaren und groen Ideen werden als Fundament un:serer
ganzen modernen Begriffsbildung auf dem Gebiete der natural philosophie
ihre eminente Bedeutung in aller Zukunft behalten.[7]

