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Das Machsche Prinzip ist ein physikalisches Prinzip, das nach dem österreichischen Physiker Ernst Mach benannt ist. Es kritisiert die Begründung der Existenz eines absoluten Raumes durch Isaac Newton in dessen Eimer-Experiment. Lassen Sie mich Ihnen das genauer erklären.
Newton und das Eimer-Experiment: Newton vertrat die Existenz des absoluten Raumes und einer absoluten Zeit. Er begründete diese Annahme in seinem Werk “Philosophiae Naturalis Principia Mathematica” von 1687. In diesem Werk beschrieb er das sogenannte Eimer-Experiment. Dabei ging es darum, ob man die Bewegung eines Körpers relativ zu einem absoluten Raum messen kann. Newton argumentierte, dass man immer nachweisen könne, ob das Wasser in einem Eimer sich um seine Rotationsachse relativ zu einem absoluten Raum drehe. Dies sei möglich, da die Oberfläche des Wassers ein Rotationsparaboloid bilde, unabhängig davon, ob der Eimer selbst sich mitdrehe oder nicht.
Machs Einwand: Ernst Mach kritisierte Newtons Gedankenexperiment. Seiner Meinung nach berücksichtigte Newton nicht den Einfluss der übrigen Materie des Universums auf das Wasser. In einem ansonsten leeren Universum wäre Newtons Experiment relevant. Im realen Universum, in dem Materie vorhanden ist, sei jedoch nur eine Rotation bezogen auf die übrigen Himmelskörper für das Experiment von Bedeutung. Mach schrieb dazu: “Der Versuch Newton’s mit dem rotierenden Wassergefäß lehrt nur, dass die Relativdrehung des Wassers gegen die Gefäßwände keine merklichen Zentrifugalkräfte weckt, dass dieselben aber durch die Relativdrehung gegen die Masse der Erde und die übrigen Himmelskörper geweckt werden.”
Machsches Prinzip und die Allgemeine Relativitätstheorie: Albert Einstein griff Machs Idee später auf und benannte sie nach ihm. Das Machsche Prinzip spielte eine Rolle bei der Entwicklung der Allgemeinen Relativitätstheorie (ART). Einstein erkannte, dass Raumzeit nur in Verbindung mit Materie existiert. Das bedeutet, dass die Krümmung der Raumzeit erst durch die in ihr liegende Materie und Energie bestimmt wird12.
Insgesamt besagt das Machsche Prinzip, dass man nicht von einer Bewegung eines Körpers bezogen auf einen absoluten Raum sprechen kann, sondern nur von Bewegungen in Bezug zu allen anderen Körpern des Universums. Es betrifft die Definition von Inertialsystemen und die Wirkung von Trägheitskräften3. 1: https://de.wikipedia.org/wiki/Machsches_Prinzip 2: https://www.spektrum.de/lexikon/astronomie/machsches-prinzip/284 3: https://www.spektrum.de/lexikon/physik/machsches-prinzip/9262