Absoluter Raum

Der absolute Raum ist der von Isaac Newton postulierte, sowohl vom Beobachter als auch von den darin enthaltenen Objekten und darin stattfindenden physikalischen Vorgängen unabhängige physikalische Raum. Albert Einsteins Relativitätstheorie ersetzt den absoluten Raum durch eine dynamische Raumzeit, in der der Raum sowohl vom Beobachter als auch von der Verteilung und Bewegung der enthaltenen Materie abhängt.

In der Vorstellung vom absoluten Raum finden alle Bewegungen relativ zum absoluten Raum statt. Allerdings erlauben die Gesetze der Mechanik es nicht, eine konstante Geschwindigkeit relativ zum absoluten Raum zu messen (Galilei-Invarianz).

Das Eimer-Argument

Das zentrale Argument Newtons für einen absoluten Raum lautet wie folgt:

Ein mit Wasser gefüllter Eimer wird an einem Seil aufgehängt. Verdreht man das Seil und lässt den Eimer los, wird dieser anfangen zu rotieren. Anfangs ist die Wasseroberfläche noch eben. Nach einer kurzen Zeit macht das Wasser durch Reibungskräfte die Rotation des Eimers mit und es bildet sich eine konkave Oberfläche. Hält man den Eimer an, wird das Wasser noch weiter rotieren und seine konkave Oberfläche behalten. Da Bewegung, gleichförmige oder beschleunigte, nur in Bezug auf ein anderes Objekt bestimmt werden kann, überlegte Newton, welchen Bezugspunkt er, unter der Voraussetzung eines ansonsten leeren Raumes, für die Rotation des Wassers nehmen kann. Der Eimer kann nicht als Bezugspunkt genommen werden. Zu Beginn des Experiments (der Eimer fängt an zu rotieren) ist eine relative Bewegung zwischen Eimer und Wasser zu beobachten. Wenn das Wasser mitrotiert ist keine relative Bewegung mehr vorhanden. Ganz zum Schluss, wenn der Eimer angehalten wird, ist wieder eine relative Bewegung beobachtbar. Man sieht also, dass die Wasseroberfläche bei vorhandener und nicht vorhandener Rotation des Eimers konkav ist. Der Eimer als Bezugspunkt scheidet also aus. Da Newton außer dem Wassereimer keine weiteren Objekte im Raum zuließ, fehlte ihm ein Bezugspunkt, um zu entscheiden, ob das Wasser rotiert oder nicht.

Um diesem Dilemma zu entkommen, führte Newton den absoluten Raum ein. Der absolute Raum war für Newton das letzte, absolute Bezugssystem. Ein Objekt ist für ihn in Ruhe, wenn es in Bezug auf den absoluten Raum in Ruhe ist, und ein Objekt ist für ihn in Bewegung, wenn es in Bezug auf den absoluten Raum in Bewegung ist. Ob das Wasser rotiert, konnte er nun in Bezug auf den absoluten Raum bestimmen. (vgl. Brian Greene: Der Stoff aus dem der Kosmos ist, Siedler Verlag 2004, S. 39ff)

Auch das Foucaultsche Pendel ist ein Beispiel für eine solche Messung von Drehungen unabhängig von externen Objekten. Foucault zeigte damit, dass sich die Erde selbst dreht und nicht der Sternenhimmel um die Erde.

Eine andere Interpretation dieses Experiments ist das Machsche Prinzip. Dieses erklärt die Fliehkraft als Einfluss der fernen Massen und kommt daher ohne absoluten Raum aus.

Literatur

• Markus Fierz: Über den Ursprung und die Bedeutung der Lehre Isaac Newtons vom absoluten Raum - Gesnerus : Swiss Journal of the history of medicine and sciences - Jg. 11 (1954), Seite 62-120