Das Tao der Physik

Erscheinungen seien, die den leeren Raum
durchqueren und mechanisch nicht erklärt werden können.
    Zu Beginn des zwanzigsten Jahrhunderts hatten die Physiker
also zwei erfolgreiche Theorien, die auf verschiedene Phänomene anwendbar waren: Newtons Mechanik und Maxwells
Elektrodynamik. So hörte das Newtonsche Modell auf, die einzige Grundlage der Physik zu sein.
Moderne Physik
    Die ersten drei Jahrzehnte unseres Jahrhunderts änderten radikal die ganze Situation der Physik. Zwei getrennte Entwicklungen, die Relativitätstheorie und die Atomphysik, zerstörten
alle Grundbegriffe der Newtonschen Weltanschauung: die
Vorstellung vom absoluten Raum und von der absoluten Zeit,
die festen Elementarpartikel, die streng kausale Natur der physikalischen Phänomene und das Ideal einer objektiven Beschreibung der Natur.
Keiner dieser Begriffe konnte auf die
neuen Gebiete ausgeweitet werden, in welche die Physik nun
eindrang.
    Am Anfang der modernen Physik steht die intellektuelle
Großtat eines Mannes, Albert Einstein. In zwei Arbeiten,
beide 1905 veröffentlicht, begründete Einstein zwei revolutionäre Denkrichtungen. Die eine war seine spezielle Relativitätstheorie, die andere war eine neue Betrachtungsweise der elektromagnetischen Strahlung, die charakteristisch für die Quantentheorie, die Theorie von Atomphänomenen, werden sollte.
Die vollständige Quantentheorie wurde zwanzig Jahre später
von einem ganzen Physikerteam ausgearbeitet. Die Relativitätstheorie jedoch wurde in kompletter Form fast gänzlich von
Einstein selbst konstruiert. Einsteins wissenschaftliche Arbeiten stehen am Anfang des zwanzigsten Jahrhunderts als ein imposantes intellektuelles Monument da - als die Pyramiden der
modernen Zivilisation.
    Einstein glaubte fest an die innere Harmonie der Natur, und
während seines ganzen wissenschaftlichen Lebens war es sein
größtes Anliegen, ein einheitliches Fundament der Physik zu
    finden. Er begann seinen Marsch auf dieses Ziel mit der Konstruktion einer gemeinsamen Grundlage für die Elektrodynamik und die Mechanik, die beiden getrennten Theorien der
klassischen Physik. Diese Grundlage kennen wir als die spezielle Relativitätstheorie. Sie vereinheitlichte und vervollständigte die Struktur der klassischen Physik, beinhaltete aber
gleichzeitig drastische Änderungen der traditionellen Begriffe
von Raum und Zeit und untergrub eines der Fundamente der
Newtonschen Weltanschauung.
    Im Sinne der Relativitätstheorie ist der Raum nicht dreidimensional, und die Zeit ist keine selbständige Einheit. Beide
hängen eng zusammen und bilden ein vierdimensionales Kontinuum, die »Raum-Zeit«. In der Relativitätstheorie können
wir daher nie vom Raum sprechen, ohne die Zeit einzubeziehen, und umgekehrt. Darüber hinaus gibt es keinen einheitlichen Zeitstrom wie im Newtonschen Modell. Verschiedene
Beobachter werden Ereignisse verschieden in der Zeit einordnen, wenn sie sich relativ zu den beobachteten Ereignissen mit
verschiedenen Geschwindigkeiten bewegen. In einem solchen
Fall können Ereignisse, die ein Beobachter als gleichzeitig
sieht, anderen Beobachtern in verschiedenen zeitlichen Folgen
erscheinen. Alle Messungen, die Zeit und Raum betreffen, verlieren ihre absolute Bedeutung. In der Relativitätstheorie wird
der Newtonsche Begriff vom absoluten Raum als Bühne der
physikalischen Erscheinungen aufgegeben, ebenso der Begriff von der absoluten Zeit. Raum und Zeit werden zu bloßen Wörtern, die ein bestimmter Beobachter zur Beschreibung der beobachteten Phänomene benutzt.
    Die Begriffe von Raum und Zeit sind so grundlegend für die
Beschreibung von Naturereignissen, daß ihre Abänderung eine
Abänderung des gesamten Systems, das wir zur Beschreibung
der Natur benutzen, zur Folge hat. Die wichtigste Konsequenz
ist die Erkenntnis, daß Masse nichts als eine Energieform ist.
Selbst ein ruhendes Objekt enthält in seiner Masse Energie,
und der Zusammenhang zwischen beiden wird durch die berühmte Formel E = m c 2 gegeben, worin c die Lichtgeschwindigkeit bedeutet.
    Diese Konstante c, die Lichtgeschwindigkeit, ist für die Relativitätstheorie von fundamentaler Bedeutung. Immer, wenn
wir physikalische Vorgänge beschreiben, in denen Geschwindigkeiten vorkommen, die sich der Lichtgeschwindigkeit nähern, muß unsere Beschreibung die Relativitätstheorie berücksichtigen. Dies gilt speziell für elektromagnetische Phänomene,
von denen das Licht nur ein Beispiel darstellt und die Einstein
zur Formulierung seiner