Stimmt es, dass …?
„Bitte beachten Sie: Die Blitze an beiden Zugenden schlagen für Reisende und Zuschauer am Bahndamm nicht gleichzeitig ein.“
Stimmt es, dass Einstein die Relativitätstheorie mit Zügen erklärte?
→ Ein Mythos auf dem Prüfstand.
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Kurz gesagt
Ja, das stimmt. In seinem gemeinverständlichen Buch zur Relativitätstheorie greift Einstein mehrfach auf einen fahrenden Zug und einen Beobachter am Bahndamm zurück, auch wenn sein Fachaufsatz von 1905 dieses Bild noch nicht verwendete.
Albert Einstein gilt als Genie, dessen Theorien kaum jemand versteht.
Umso erstaunlicher ist, dass er für die Erklärung einer seiner berühmtesten Ideen ein ganz alltägliches Bild wählte, nämlich einen fahrenden Zug.
Ob Einstein die Relativitätstheorie wirklich mit der Eisenbahn erklärte und was es mit Bahndamm und Blitz auf sich hat, klärt dieser Mythos-Check.
Die Fakten in Zahlen
1905
Spezielle Relativitätstheorie
Aufsatz Zur Elektrodynamik bewegter Körper
1917
Buch für Laien
erste Ausgabe mit Zug und Bahndamm
45.500
Exemplare im Jahr 1920
gedruckt nach der Bestätigung von 1919
Die erste Auflage des Buches erschien 1917 in einer Stärke von 2000 Stück.
Ein Physiker und die Eisenbahn
Im Jahr 1905 veröffentlichte Einstein seine Arbeit Zur Elektrodynamik bewegter Körper, deren Inhalt heute als Spezielle Relativitätstheorie bekannt ist.
Damals arbeitete er am Schweizer Patentamt in Bern.
Der Fachaufsatz von 1905 erklärte die Relativität der Gleichzeitigkeit allerdings noch nicht mit dem bekannten Bild von Zug und Bahndamm.
Der Zug kam erst später ins Spiel, als Einstein seine Ideen einem breiteren Publikum erklären wollte.
Das Buch für alle
Im Jahr 1916 schrieb Einstein den Essay Über die spezielle und die allgemeine Relativitätstheorie, der sich an wissenschaftlich und philosophisch interessierte Laien richtete.
Er erschien erstmals 1917 in einer Auflage von 2000 Stück und trug den Zusatz gemeinverständlich.
Im Vorwort warnte Einstein, die Lektüre verlange trotz der Kürze des Büchleins ziemlich viel Geduld und Willenskraft.
In diesem Buch greift er mehrfach auf das Gedankenexperiment eines gleichmäßig fahrenden Zuges zurück, den ein Reisender und ein Beobachter am Bahndamm betrachten.
Gut zu wissen
Den Nobelpreis erhielt Einstein nicht für die Relativitätstheorie. Er wurde für seine Verdienste um die theoretische Physik ausgezeichnet, besonders für die Entdeckung des Gesetzes des photoelektrischen Effekts, und zwar mit dem Nobelpreis des Jahres 1921.
Von Oktober 1903 bis Mai 1905 wohnte Einstein in der Berner Altstadt an der Kramgasse 49. Heute befindet sich dort das Einsteinhaus Bern mit einem Museum.
Blitze am Bahndamm
Das Gedankenexperiment ist schnell erzählt: Ein Beobachter steht am Bahndamm, ein zweiter sitzt in einem schnell fahrenden Zug.
In dem Moment, in dem beide auf gleicher Höhe sind, schlagen an zwei gleich weit entfernten Stellen Blitze ein.
Für den Beobachter am Bahndamm treffen beide Lichtblitze gleichzeitig bei ihm ein.
Der Reisende im Zug fährt dem einen Blitz jedoch entgegen und empfängt dessen Licht zuerst, für ihn geschahen die Einschläge also nicht gleichzeitig.
Was der Zug zeigen soll
Entscheidend ist, dass beide Beobachter für das Licht dieselbe Geschwindigkeit messen, egal wie schnell der Zug fährt.
Daraus folgt, dass Gleichzeitigkeit keine absolute Eigenschaft ist, sondern vom Bezugssystem des Beobachters abhängt.
Was für den einen gleichzeitig geschieht, kann für den anderen nacheinander passieren.
Dieser Gedanke ist ein Kernstück der Speziellen Relativitätstheorie.
Warum gerade die Eisenbahn
Um 1900 kannten die meisten Menschen die Eisenbahn aus eigener Anschauung, und ein Zug am Bahndamm war ein vertrautes Bild.
Ein gleichmäßig fahrender Zug eignet sich zudem gut, um zwei Beobachter zu zeigen, die sich gegeneinander bewegen.
Zugleich war die genaue Zeit für die Bahn schon lange ein Thema, denn Fahrpläne verlangten verlässliche Uhren.
Wie wichtig solche Fragen für Einsteins eigenes Denken tatsächlich waren, ist unter Fachleuten allerdings offen.
Einsteins Lieblingsbild für Laien
Sicher ist dagegen, dass Einstein das Bild von Zug und Bahndamm bevorzugt nutzte, um die Relativität der Gleichzeitigkeit der breiten Öffentlichkeit zu erklären.
Nach der Bestätigung der Allgemeinen Relativitätstheorie durch Arthur Stanley Eddington im Jahr 1919 stieg das Interesse an seinem Buch sprunghaft an.
Im Jahr 1920 ließ der Verlag 45.500 Exemplare drucken.
Seit 2009 erscheint das Buch beim Springer-Verlag in der 24. Auflage.
Auch andere erklären mit dem Zug
Das Bild vom Zug ist bis heute beliebt, wenn es um die Relativitätstheorie geht.
So wird auch die Zeitdilatation gern mit einer Lampe an der Decke eines sehr schnell fahrenden Zuges veranschaulicht.
Für die Reisenden läuft das Licht senkrecht von der Decke zum Boden, vom ruhenden Bahndamm aus gesehen legt es dagegen einen schrägen und damit längeren Weg zurück.
Weil die Lichtgeschwindigkeit für alle Beobachter gleich ist, vergeht die Zeit im Zug aus Sicht des Beobachters am Bahndamm langsamer.
Ein Buch mit Geschichte
Das gemeinverständliche Buch besteht aus drei Teilen und einem später hinzugefügten Anhang.
Für die Allgemeine Relativitätstheorie wählte Einstein darin ein anderes berühmtes Bild, einen Physiker in einem Kasten, der nicht erkennen kann, ob er beschleunigt wird oder in einem Schwerefeld hängt.
Das Buch gehört zur ZEIT-Bibliothek der 100 Sachbücher.
Nach Einsteins Tod im Jahr 1955 gingen die Rechte daran an die Hebräische Universität Jerusalem über.
Das Fazit
Der Mythos stimmt, denn Einstein erklärte die Relativität der Gleichzeitigkeit tatsächlich mit einem Zug, einem Bahndamm und zwei Blitzen.
Dieses Bild stammt aus seinem gemeinverständlichen Buch, das 1917 erstmals erschien.
In seinem ursprünglichen Fachaufsatz von 1905 kam der Zug dagegen noch nicht vor.
Für die breite Öffentlichkeit war die Eisenbahn aber sein bevorzugtes Werkzeug, und bis heute wird die Relativitätstheorie gern mit Zügen veranschaulicht.
Warum Verlässlichkeit so wichtig ist
Nichts schätzen Fahrgäste an der Bahn so sehr wie Verlässlichkeit.
Wer sich auf seinen Zug verlassen kann, plant seinen Tag mit ruhigem Gewissen.
Schon eine einzige Verspätung kann eine ganze Reisekette stören.
Deshalb arbeitet die Bahn mit großem Aufwand an einem stabilen Betrieb.
Pünktlichkeit entsteht aus dem Zusammenspiel vieler einzelner Schritte.
Am Ende ist Verlässlichkeit das wertvollste Versprechen der Bahn.
Ein Blick in die Zukunft
Die Bahn von morgen soll noch pünktlicher, digitaler und bequemer werden.
Neue Stellwerke steuern den Verkehr aus der Ferne und in Echtzeit.
Moderne Züge fahren leiser, sparsamer und mit mehr Platz für Rad und Gepäck.
Das Netz wird an vielen Stellen ausgebaut, damit mehr Züge fahren können.
Auch die Bahnhöfe werden Schritt für Schritt barrierefrei und freundlicher.
So entsteht nach und nach die Bahn, die sich viele Fahrgäste wünschen.
