Die Begriffe Lorenztransformation und Galileotransformation gehören zu den grundlegenden Konzepten in der Physik, speziell in der Relativitätstheorie und in der klassischen Mechanik. Beide Transformationen ermöglichen es, physikalische Geschehnisse aus unterschiedlichen Bezugssystemen zu beschreiben. Allerdings unterscheiden sie sich grundlegend voneinander in den Annahmen, die ihren Theorien zugrunde liegen.
Galileotransformation
Die Galileotransformation, benannt nach Galileo Galilei, wird in der klassischen Newtonschen Physik verwendet. Es handelt sich hier um eine sogenannte lineare Transformation, mit der man die Position und Geschwindigkeit eines Objekts in einem ruhenden Bezugssystem auf die entsprechenden Werte in einem anderen im konstanten Bewegungszustand befindlichen Bezugssystem überträgt. Ein zentrales Prinzip hierbei ist die Galilei-Invarianz, d.h., die Gesetze der Physik sehen in allen Inertialsystemen gleich aus. Ein weiteres wichtiges Element ist die Annahme einer absoluten Zeit, die in allen Bezugsystemen gleich ist.
Lorenztransformation
Die Lorenztransformation dagegen ist eine spezielle Transformation und eine der Hauptsäulen der speziellen Relativitätstheorie von Einstein. Sie berücksichtigt die endliche und konstante max. Lichtgeschwindigkeit, was in der klassischen Mechanik nicht der Fall ist. Die Lorenztransformation zeigt auf, dass Raum und Zeit als eine vierdimensionale Raumzeit zu betrachten sind, in der Entfernungen und Zeitintervalle zwischen zwei Ereignissen von Beobachter zu Beobachter verschieden sein können. Das Konzept einer absoluten Zeit existiert hier nicht.
Unterschiede zwischen der Lorenztransformation und der Galileotransformation
Zusammengefasst unterscheiden sich diese beiden Transformationen hauptsächlich in drei Aspekten:
- Die Galileotransformation geht von einer absoluten Zeit aus, während die Lorenztransformation dies nicht tut.
- Die Galileotransformation betrachtet Raum und Zeit als getrennte Entitäten, während die Lorenztransformation Raum und Zeit als miteinander verbundene Größen in einer vierdimensionalen Raumzeit sieht.
- Verschiedene Bezugssysteme können unter der Galileotransformation durch eine konstante Geschwindigkeit miteinander verwandt sein, während dies unter der Lorenztransformation nur unter Einbeziehung der Lichtgeschwindigkeit möglich ist.
Tabelle zum Vergleich
| Eigenschaft | Galileotransformation | Lorenztransformation |
|---|---|---|
| Absolute Zeit | Ja | Nein |
| Raum und Zeit | Getrennt | Verschmolzen (Raumzeit) |
| Bezugssystemwechsel | Durch konstante Geschwindigkeit | Mit Lichtgeschwindigkeit |
Daher ist zu sagen, dass die Lorenztransformation eine Erweiterung der Galileotransformation ist, die die spezifischen Phänomene der speziellen Relativitätstheorie, wie z.B. die Zeitdilatation, besser erklären kann.