Um auf einer Raumstation künstliche Schwerkraft zu erzeugen, drehen wir sie einfach um einen zentralen Punkt, und die Beschleunigung lässt Objekte nach außen „fallen“. Wenn unsere Raumstation so weit im Weltraum ist, dass sie überhaupt kein Licht von Sternen wahrnehmen kann, können wir anhand der künstlich erzeugten Schwerkraft immer noch erkennen, ob wir uns drehen oder nicht.
Warum? Worauf drehen wir uns relativ? Wenn ich eine stationäre Raumstation nehmen und alles andere im Universum um sie herum drehen würde, würde das den gleichen Effekt erzeugen?
Oder um es anders auszudrücken, angenommen, ich hätte die gesamte Materie des Universums genommen und daraus eine gigantische Scheibe gemacht. Wäre es möglich, die Platte zu drehen? Wozu würde es sich relativ drehen?
Issac Newton beschrieb ein Experiment, bei dem ein mit Wasser gefüllter Eimer geschleudert wird. Wenn sich das Wasser im Eimer zu drehen beginnt, wird es konkav. Der Grund dafür kann in Bezug auf rotierende Referenzrahmen verstanden werden.
Newton nahm (als Axiom der Mechanik) an, dass es Referenzrahmen gibt (ein System zur Lokalisierung von Partikeln im Raum relativ zu einem Ursprung und in der Zeit), in dem seine 3 Bewegungsgesetze wahr sind und der Impuls erhalten bleibt. Ein solcher Rahmen wird "Inertial" genannt. Wenn ein Trägheitsrahmen existiert, dann ist jeder Rahmen mit einem Ursprung, der sich relativ zum Trägheitsrahmen mit konstanter Geschwindigkeit bewegt, ebenfalls inertial.
Wie ich bereits erwähnt habe, ist die Existenz von Trägheitsrahmen ein Axiom der Mechanik. Die Wahrheit des Axioms wird durch Beobachtung bestätigt. Es kann nicht bewiesen werden. Wenn ein Referenzrahmen eine Rotation in Bezug auf einen Trägheitsrahmen ist, dann ist der rotierende Rahmen nicht träge, und die Newtonschen Gesetze (in ihrer einfachsten Form) gelten nicht. Statt "F=ma" gibt es extra Bezeichnungen für die Coriolis- und Zentrifugalkraft.
Im Fall einer sich drehenden Raumstation dreht sie sich relativ zu einem Trägheitsrahmen, und deshalb gibt es eine Zentrifugalkraft.
Für Newton beweist das Eimerexperiment, dass es eine Vorstellung vom "absoluten Raum" gibt. Diese Interpretation wird nicht von allen akzeptiert, und insbesondere lehnte Ernst Mach die Idee eines absoluten Raums ab. Seine Ideen beeinflussten Einstein.
Sie können mehr über Newtons Eimerexperiment unter http://www-history.mcs.st-andrews.ac.uk/HistTopics/Newton_bucket.html und über Ernst Machs Ideen zum absoluten Raum unter https://en lesen. wikipedia.org/wiki/Mach%27s_principle
Im Gegensatz zur linearen Bewegung ist die Rotation relativ zum absoluten Raum. In der Nähe eines großen rotierenden Körpers wie eines Schwarzen Lochs hätte Frame Dragging jedoch einen relativen Effekt.
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