Gravitationstheorie und Äquivalenzprinzip - Lorentz-Gruppe, Einstein-Gruppe und Raumstruktur

Die Theorie des Gravitationsfeldes kann sich nicht auf so erschöpfendes experimentelles Material stützen wie andere Feldtheorien. Der Grund dafür ist die Tatsache, daß die Gravitation die schwächste aller Wechselwirkungen ist. Weiterhin betreffen die technisch erreichbaren experimentellen Befunde zumeist nur das schwache Gravitationsfeld. Nur im Kosmos können makroskopisch starke Gravitationsfelder realisiert sein. Dort aber kann man ihre möglichen Effekte nur indirekt über ihren Einfluß auf die Struktur und die Bewegung der kosmischen Objekte untersuchen. Die Theorie des Gravitationsfeldes ist also gezwungen, auf Prinzipien zurückzugreifen, die aus Experimenten abstrahiert werden können bzw. deren Bedeutung aus der Theorie der anderen Felder unterstrichen wird. Von zwei Prinzipien wird die Theorie geleitet, vom Prinzip der Äquivalenz von Trägheit und Schwere und vom Relativitätsprinzip. Das erstere ist die Abstraktion des experimentellen Befundes, daß alle Körper gleich schnell fallen, die Bedeutung des zweiten steht durch die Erfolge der speziellen Relativitätstheorie außer Zweifel. Entscheidend ist, daß als Folge des Äquivalenzprinzips das Relativitätsprinzip verallgemeinert werden muß, da nach dem Äquivalenzprinzip im Schwerefeld keine globalen Inertialsysteme mehr existieren. Beide Prinzipien werden in der Literatur von verschiedenen Standpunkten aus beurteilt und formuliert. Dadurch entstehen verschiedene Auffassungen von der physikalischen Reichweite und dem Inhalt dieser Prinzipien. Insbesondere ist die Bedeutung des allgemeinen Relativitätsprinzips Gegenstand der Diskussion. Es scheint, daß aus der Analyse des Äquivalenzprinzips auch eine Verdeutlichung der Sachlage beim allgemeinen Relativitätsprinzip entsteht. Das Ziel des vorliegenden Buches ist die Gegenüberstellung der verschiedenen Fassungen und des verschiedenen physikalischen Inhalts der konkurrierenden Formulierungen des Äquivalenzprinzips, die Herausarbeitung ihrer Bedeutung und ihrer konstruktiven mathematischen Formulierungen.