Bezugssystem
Physik
Basiswissen
In der Physik hat ein Bezugssystem[1], auch Beobachtersystem genannt[2], den Zweck, den Ort und die genaue Zeit eines Ereignisses eindeutig mit Zahlen angeben zu können. Mit Hilfe der Zahlenangaben, den Koordinaten, weiß man genau, wo und wann ein Ereignis stattgefunden hat.[1][3] Ein Ereignis im Sinne der Physik ist dabei punktartig in Raum und Zeit.[4] Ein klassisches Bezugssystem ist zum Beispiel ein Ort-Zeit-Diagramm.[3] Nach Einsteins Relativitätstheorie gibt es jedoch kein absolutes Bezugssystem, das richtiger wäre als irgendein anderes Bezugssystem.[5] Siehe auch Inertialsystem ↗
Fußnoten
- [1] "Ein Bezugssystem dient der quantitativen Beschreibung, wo und wann Ereignisse stattfinden: Jedem Ereignis (genauer: Punktereignis) werden vier Zahlen zugeordnet - drei Ortskoordinaten (die beschreiben, 'wo' es stattfindet) und eine 'Zeitkoordinate' (die festlegt, "wann" es stattfindet). Ersteres wird üblicherweise mit Hilfe eines räumlichen Koordinatensystems, letzteres mit Hilfe von Uhren erreicht." In: Franz Embacher: Spezielle Relativitätstheorie: Argumentationen zur Herleitung der wichtigsten Aussagen, Effekte und Strukturen. Dort das Kapitel "Das Kreuz mit dem Inertialsystem". Stand 27. November 2024. Online: https://homepage.univie.ac.at/franz.embacher/SRT/Inertialsystem.html
- [2] Ein Bezugssystem oder auch "Beobachtersystem" ist ein "System von materiellen Körpern und Mechanismen, z. B. drei starren Maßstäben und einer Uhr, mit deren Hilfe die Lage anderer Körper zu einem durch die Uhr des Bezugssystems bestimmten Zeitpunkt relativ zu den Maßstäben des Bezugssystems angegeben werden kann." In: der Artikel "Bezugssystem". Spektrum Lexikon der Physik. Stand 27. November 2024. Online: https://www.spektrum.de/lexikon/physik/bezugssystem/1525
- [3] Arnold Sommerfeld: Vorlesungen über theoretische Physik, Band 1: Mechanik. Leipzig 1943, Harri Deutsch 1994, ISBN 978-3-87144-374-9. Auf Seite 9 schreibt Sommerfeld: „Welche Forderungen haben wir an das ideale Bezugssystem der Mechanik zu stellen? Und zwar verstehen wir darunter ein raum-zeitliches Gebilde, nach dem wir die Lage der Massenpunkte und den Ablauf der Zeit bestimmen können, also etwa ein rechtwinkliges Koordinatensystem x,y,z und eine Zeitskala.“
- [4] Ein Ereignis ist "im Rahmen der Speziellen Relativitätstheorie ein Punkt im Raumzeitkontinuum, d. h. ein bestimmter Ort zu einer bestimmten Zeit." In: der Artikel "Ereignis". Spektrum Lexikon der Physik. Stand 27. November 2024. Online: https://www.spektrum.de/lexikon/physik/ereignis/4472
- [5] Dass es kein bevorzugtes Bezugssystem gibt, unterstrich bereits 1927 der Astrophysiker und Kenner von Einsteins Theorien, Arthur Stanley Eddington. Ein fiktiver Bewohner eines fiktiven Planeten, der nach einem für alle verbindlichen Bezugssystem sucht, wird letztendlich enttäuscht: "An exceptionally modest observer might take some other planet than his own as the standard of rest. Then he would have to correct all his measurements for the FitzGerald contraction due to his own motion with respect to the standard, and the corrected measures would give the space-frame belonging to the standard planet as the original measures gave the space-frame of his own planet. For him the dilemma is even more pressing, for there is nothing to guide him as to the planet to be selected for the standard of rest. Once he gives up the naïve assumption that his own frame is the one and only right frame the question arises, Which then of the innumerable other frames is right? There is no answer, and so far as we can see no possibility of an answer. Meanwhile all his experimental measurements are waiting unreduced, because the corrections to be applied to them depend on the answer. I am afraid our modest observer will get rather left behind by his less humble colleagues." Und: "The trouble that arises is not that we have found anything necessarily wrong with the frame of location that has been employed in our system of physics; it has not led to experimental contradictions. The only thing known to be "wrong" with it is that it is not unique. If we had found that our frame was unsatisfactory and another frame was preferable, that would not have caused a