Paul Gruner (Physiker)

Er besucht das Gymnasium in Morges, das freie Gymnasium Bern, und bestand die Maturität am städtischen Gymnasium in Bern. Danach studierte er an den Universitäten von Bern, Strassburg, und Zürich. Er promovierte 1893 bei Heinrich Friedrich Weber in Zürich. Danach (1893–1903) unterrichtete er Physik und Mathematik am freien Gymnasium Bern. 1894 habilitierte er sich in Physik und wurde Privatdozent, ab 1904 Titularprofessor in Bern. Dort war er 1906 bis 1913 ausserordentlicher Professor, und schliesslich 1913 bis 1939 ordentlicher Professor für theoretische Physik (als Erster in der Schweiz). Von 1921 bis 1922 war er Rektor dieser Universität.[1][2]

1892 wurde er Mitglied der Naturforschenden Gesellschaft in Bern, 1898 war er ihr Sekretär, 1904 bis 1906 und 1912 bis 1914 Vizepräsident und Präsident, ab 1939 Ehrenmitglied. Er war auch Mitglied der Schweizerischen Naturforschenden Gesellschaft, deren Vizepräsident er von 1917 bis 1922 war.[3] Auch gehörte er der Schweizerischen Physikalischen Gesellschaft an, deren Vizepräsident er von 1916 bis 1918 und Präsident von 1919 bis 1920 war.[4] Er beteiligte sich an der Gründung der Physikzeitschrift Helvetica Physica Acta, stand der Eidgenössischen Meteorologischen Kommission als Präsident vor, und im Zusammenhang mit seiner christlichen Weltanschauung und seiner Ablehnung des Materialismus wurde er Mitglied des Keplerbundes.[2][5]

Gruners Nachlass befindet sich in der Burgerbibliothek Bern.[6]

Er verfasste wissenschaftliche und populärwissenschaftliche Arbeiten zu einer Reihe von Themen. Besonders bekannt wurden seine Arbeiten zur Optik trüber Medien und Dämmerungserscheinungen, jedoch veröffentlichte er auch in den Gebieten der Relativitätstheorie und ihrer graphischen Darstellung mittels speziellen Minkowski-Diagrammen, Radioaktivität, Elektronentheorie, kinetische Gastheorie, Thermodynamik, Quantenphysik.[7][8]

Albert Einstein wurde 1903 von einem Kollegen am Patentamt in Bern, Josef Sauter, in die Naturforschende Gesellschaft in Bern eingeführt, wo er mit Sauters Freund Paul Gruner, damals Privatdozent für theoretische Physik, zusammentraf. Einstein hielt einige Vorträge im Hause Gruners und korrespondierte von nun an mit ihm. Einstein suchte 1907 um die Habilitation als Privatdozent an und wurde von Gruner, nun ausserordentlicher Professor in Bern, unterstützt. 1908 wurde Einstein schliesslich Privatdozent in Bern.[9]

Symmetrisches Minkowski-Diagramm gemäss Gruner

Ab Mai 1921 entwickelten Gruner und Josef Sauter symmetrische Minkowski-Diagramme.[10][11] In Arbeiten von 1922 bis 1924 erweiterte er seine Analysen.[12][13][14][15][16][17] (Siehe Symmetrisches Minkowski-Diagramm für mathematische Details).

1922 erklärte er, dass die Konstruktion solcher Diagramme die Einführung eines dritten Bezugssystems mit orthogonalen Raum- und Zeit-Achsen wie in gewöhnlichen Minkowski-Diagrammen erlaubt. Folglich ist es möglich, dass die Koordinaten der anderen beiden Inertialsysteme ${\displaystyle S}$ und ${\displaystyle S'}$ auf diese Achsen projiziert werden, wodurch ein sogenanntes "universelles Bezugssystem" mit "universellen Koordinaten" für jeweils ein Systempaar geschaffen werden kann. Gruner erklärte, dass kein Widerspruch zur Relativitätstheorie vorliegt, da diese Koordinaten nur für jeweils ein Systempaar gültig sind. Er fügte hinzu, dass er nicht der Erste war, der universelle Koordinaten benutzte, und verwies auf zwei Vorläufer:[14][15]

Edouard Guillaume analysierte 1918 zwei Inertialsysteme und behauptete, eine Universalzeit im Sinne der Galilei-Newtonschen Mechanik gefunden zu haben, was er als Widerspruch zur Relativitätstheorie interpretierte.[18] Für Details zu Diskussionen mit dem Relativitätskritiker Guillaume, siehe Genovesi (2000).[19]

Guillaumes Fehler wurde durch Dmitry Mirimanoff (März 1921) aufgedeckt, der zeigte, dass kein Widerspruch zur Relativitätstheorie vorliegt. Guillaumes Universalzeit geht nämlich durch Anwendung eines konstanten Faktors aus der Zeit eines "Mittelsystems" zwischen zwei Inertialsystemen hervor. Ein Mittelsystem ist gemäss Mirimanoff dadurch definiert, dass von dessen Perspektive aus jeweils zwei Inertialsysteme mit derselben Geschwindigkeit in entgegengesetzte Richtung bewegt sind. Folglich gilt diese "universelle" Zeit nur in Bezug auf ein einziges Systempaar, da sie von der jeweiligen Relativgeschwindigkeit der beiden betrachteten Systeme abhängt. Somit hat sie keine weitergehende physikalische Bedeutung.[20] Auch Gruner kam zum selben Schluss wie Mirimanoff und würdigte ihn für die korrekte Interpretation dieser „Universalsysteme“.[14][15] Gruner würdigte auch Guillaume als den ersten, der gewisse mathematische Zusammenhänge erfasst hat, jedoch kritisierte er ihn für die fehlerhafte Interpretation und damit zusammenhängend dessen irregeleitete Kritik an der SRT.[15][21]

• Astronomische Vorträge. Nydegger Baumgart., Bern 1898.
• Die radioaktiven Substanzen und die Theorie des Atomzerfalls. A. Francke, Bern 1906.
• Kurzes Lehrbuch der Radioaktivität. A. Francke, Bern 1911.
• Leitfaden der geometrischen Optik. P. Haupt, Bern 1921.
• Elemente der Relativitätstheorie. P. Haupt, Bern 1922.
• mit Heinrich Kleinert: Dämmerungserscheinungen. H. Grand, Hamburg 1927.
• Menschenwege und Gotteswege im Studentenleben. Persönliche Erinnerungen aus der christl. Studentenbewegung. BEG-Verlag, Bern 1942.

• Viktor Gorgé: Paul Gruner. In: Historisches Lexikon der Schweiz.
• W. Jost: Prof. Dr. Paul Gruner : 1869-1957. In: Mitteilungen der Naturforschenden Gesellschaft in Bern. 16. Jahrgang, 1958, S. 109–114 (e-periodica.ch).
• André Mercier: Paul Gruner. In: Verhandlungen der Schweizerischen Naturforschenden Gesellschaft. 138. Jahrgang, 1958, S. 363–364 (e-periodica.ch).
• Hans Bebié: Gruner, Franz Rudolf Paul. In: Neue Deutsche Biographie (NDB). Band 7, Duncker & Humblot, Berlin 1966, ISBN 3-428-00188-5, S. 230 (Digitalisat).
• Albrecht Fölsing: Albert Einstein. Eine Biographie. Suhrkamp, Frankfurt am Main 1995, ISBN 3-518-38990-4.
• Alessandra Hool, Gerd Graßhoff: Die Gründung der Schweizerischen Physikalischen Gesellschaft: Festschrift zum hundertjährigen Bestehen. Bern Studies in the History and Philosophy of Science, 2008, ISBN 978-3-9522882-8-3.

• Paul Gruner im Katalog der Burgerbibliothek Bern
• Publikationen von und über Paul Gruner (Physiker) im Katalog Helveticat der Schweizerischen Nationalbibliothek

1. Jost, S. 109.
2. Mercier, S. 364.
3. Jost, S. 112
4. Hool & Graßhoff, S. 63
5. Bebié, S. 230.
6. Nachlass von Paul Gruner im Katalog der Burgerbibliothek Bern
7. Jost, S. 111–112
8. Mercier, S. 365–369 (ausführliches Werkverzeichnis)
9. Fölsing, S. 132, 260, 273.
10. Paul Gruner, Josef Sauter: Représentation géométrique élémentaire des formules de la théorie de la relativité. In: Archives des sciences physiques et naturelles. 3. Jahrgang, 1921, S. 295–296 (bnf.fr).
11. Paul Gruner: Eine elementare geometrische Darstellung der Transformationsformeln der speziellen Relativitätstheorie. In: Physikalische Zeitschrift. 22. Jahrgang, 1921, S. 384–385.
12. Paul Gruner: Elemente der Relativitätstheorie. P. Haupt, Bern 1922.
13. Paul Gruner: Graphische Darstellung der speziellen Relativitätstheorie in der vierdimensionalen Raum-Zeit-Welt I. In: Zeitschrift für Physik. 10. Jahrgang, Nr. 1, 1922, S. 22–37, doi:10.1007/BF01332542.
14. Paul Gruner: Graphische Darstellung der speziellen Relativitätstheorie in der vierdimensionalen Raum-Zeit-Welt II. In: Zeitschrift für Physik. 10. Jahrgang, Nr. 1, 1922, S. 227–235, doi:10.1007/BF01332563.
15. Paul Gruner: a) Représentation graphique de l’univers espace-temps à quatre dimensions. b) Représentation graphique du temps universel dans la théorie de la relativité. In: Archives des sciences physiques et naturelles. 4. Jahrgang, 1921, S. 234–236 (bnf.fr).
16. Paul Gruner: Die Bedeutung „reduzierter“ orthogonaler Koordinatensysteme für die Tensoranalysis und die spezielle Relativitätstheorie. In: Zeitschrift für Physik. 10. Jahrgang, Nr. 1, 1922, S. 236–242, doi:10.1007/BF01332564.
17. Paul Gruner: Geometrische Darstellungen der speziellen Relativitätstheorie, insbesondere des elektromagnetischen Feldes bewegter Körper. In: Zeitschrift für Physik. 21. Jahrgang, Nr. 1, 1924, S. 366–371, doi:10.1007/BF01328285.
18. Edouard Guillaume: La théorie de la relativité en fonction du temps universel. In: Archives des sciences physiques et naturelles. 46. Jahrgang, 1918, S. 281–325 (bnf.fr).
19. Angelo Genovesi: Il carteggio tra Albert Einstein ed Edouard Guillaume: “tempo universale” e teoria della relatività ristretta nella filosofia francese contemporanea. FrancoAngeli, 2000, ISBN 88-464-1863-8.
20. Mirimanoff, Dmitry: La transformation de Lorentz-Einstein et le temps universel de M. Ed. Guillaume. In: Archives des sciences physiques et naturelles (supplement). 3. Jahrgang, 1921, S. 46–48 (bnf.fr).
21. Paul Gruner: Quelques remarques concernant la theorie de la relativite. In: Archives des sciences physiques et naturelles. 5. Jahrgang, 1923, S. 314–316 (bnf.fr).