Eine kleine Modifizierung der speziellen Relativitätstheorie

Hat Einstein sich geirrt?

Mada Albis

• Verlag: tredition
• Jahr: 2017
• ISBN:
  9783743949331
• Thema: Technology & Engineering
• Thema: Engineering General

In diesem Buch werden Überlegungen nahegelegt, die Unstimmigkeiten anzugehen, mit denen die Physikwelt in den letzten Jahren konfrontiert wurde, und zwar in der Hoffnung, dass sie sich als hilfreich erweisen, diese zu beseitigen. Darin werden Ideen vorgeschlagen, die für etablierte Physiker tabu sind (wie z. B. das Überschreiten oder die Variabilität der Lichtgeschwindigkeit oder die kalte Fusion) bzw. Dinge, die sie womöglich übersehen haben. Es geht in diesem Buch nicht darum, die spezielle Relativitätstheorie für ungültig zu erklären. Im Gegenteil, es geht darum, sie zu retten. Nach den Messungen des OPERA-Projektes von CERN 2011 hatte man zwei Möglichkeiten, nämlich die Messungen für fehlerhaft oder die SRT für ungültig oder nicht ganz korrekt zu erklären. Man entschied sich für die erste Möglichkeit. In diesem Buch liefere ich die Lösung für das Problem. Der Text ist umgangssprachlich verfasst. Für das mathematische Verständnis genügt ein Mittelstufen-Niveau. Für Abiturienten ist es auf jeden Fall verständlich, ganz zu schweigen für Ingenieure oder Informatiker, die sich für diese Thematik interessieren.Der Autor arbeitet bereits am 2. Teil zu diesem Buch. Die Veröffentlichung erfolgt in Kürze.Menschen sind Physiker

Eine kleine Modifizierung der speziellen Relativitätstheorie

Einleitung

Die Europäische Organisation für Kernforschung CERN verkündete im September 2011, dass bei einer Untersuchung – Projekt OPERA die Lichtgeschwindigkeit überschritten worden sei. Man wiederholte unzählige Messungen, und man konnte dieses Phänomen nicht erklären. Selbst, wenn nach hinein CERN einen technischen Fehler als Ursache dafür nennt, ist das Problem nicht aus der Welt. Das war nämlich nicht das erste Mal, dass dieses Problem auftaucht. Messungen nach der Supernova Explosion im Jahre 1987 ergaben ähnliches, allerdings in viel kleinerem Masse. Und es gab auch andere, Messungen mit ähnlichen Ergebnissen, wie die von CERN.

Die Messungen von CERN zeigten, wie es aussieht, dass Neutrinos (0), die Lichtgeschwindigkeit überschritten, was die Grundlagen der modernen Physik, insbesondere der speziellen Relativitätstheorie von Albert Einstein, infrage stellt. Um sich näher mit dieser Problematik zu befassen, sollte man erneut die Entstehungsgeschichte der speziellen Relativitätstheorie, kurz SRT, analysieren. Zwischen den Jahren 1861 und 1864 formulierte James Clerk Maxwell die, nach ihm genannte, Maxwell’schen Gleichungen. Sie beschrieben die elektromagnetischen Phänomene, bis hin zu zum Schlussfolgerung, dass das Licht eine elektromagnetische Welle ist und sich mit einer konstanten Geschwindigkeit in einem Medium, Äther (1) genannt, verbreitet. Leider wurde somit das Ätherbezugssystem (2) zu einem Hauptbezugssystem, was in Widerspruch zu den Grundsetzen der klassischen Physik steht. In der klassischen Physik sind nämlich, seit Galilei, alle Bezugssysteme, die sich mit konstanter Geschwindigkeit im Bezug aufeinander bewegen, gleich berechtigt. Das ist eben das Relativprinzip. Jetzt haben wir jedoch den Äther als Hauptbezugssystem. Um sich hier Klarheit zu verschaffen führte man Untersuchungen zur Messung der Erdgeschwindigkeit im Äther durch. Ausschlaggebend war das Michelson-Morley-Experiment, nach dem man leider feststellen musste, dass die Erde sich im Äther entweder nicht bewegt, oder man kann das nicht messen. Oder, so interpretierte es Einstein, es gibt kein Äther. Das Ergebnis der Untersuchung war: die Lichtgeschwindigkeit ist gleich, unabhängig von der Erdbewegung im Äther. Einstein verstand es so: die elektromagnetische Welle braucht kein Medium, und verbreitet sich einfach im Vakuum. Die Schlussfolgerungen darauf waren: das Licht verbreitet sich mit gleicher Geschwindigkeit, unabhängig vom Bezugssystem. Daraufhin ist die SRT entstanden, mit allen, scheinbar absurden Konsequenzen, wie z. B. die Zeitverschiebung (4).

Die Lichtgeschwindigkeit c ist Konstant unabhängig vom Bezugssystem und c- kann nicht überschritten werden, wurden zu den Hauptaxiomen der modernen Physik.

Die Vorläufer von Albert Einstein, was die SRT angeht, waren: Hendrik Antoon Lorentz und Henri Poincaré.

H. A. Lorentz lieferte noch vor der SRT seine Lorenz Transformation, mit der er sowohl das Relativität Prinzip, als auch die Maxwell’sche Gleichungen, mit dem Äther, rettete. Dazu führt er als erste, auch mit Berechnungen, die Längenkontraktionshypothese, und den Ortszeitbegriff ein, einschließlich das Geschwindigkeitsadditionstheorem, was von Einstein dann übernommen wird. Er ist also der erste, der auch mit mathematischen Berechnungen, den starren Raum, mit dazu zugehöriger Zeitkoordinate der Newton’schen klassischen Physik, in der alten Form aufgibt, oder ihm relativiert. Er sieht dennoch nach wie vor den Äther als Hauptbezugssystem, dennoch ist bei ihm die Lichtgeschwindigkeit c konstant in allen Bezugssystemen.

H. Poincaré ging etwas weiter, wollte aber den Äther ebenso nicht aufgeben. Er schrieb über „Unmöglichkeit der Messung von absoluten Geschwindigkeit“. Es gibt den Äther, man kann ihn aber nicht als Bezugssystem benutzen. Er ist auch der Pionier der Kritik von der Gleichzeitigkeit in beweglichen Bezugssystemen, was Einstein auch übernimmt, oder unabhängig fordert. Außerdem entdeckte er einen Zusammenhang zwischen der elektromagnetischen Masse und Energie melm = E/c2.

Einstein dagegen verzichtet gänzlich auf den Äther, es gibt kein Hauptbezugssystem, alle sind gleichberechtigt. Er stellt auch fest, was Poincaré nicht gelang, nämlich dass Materie bei Energieabgabe an Masse verliert, und erklärt Masse und Energie für äquivalent, nach der gleicher Formel wie die von Poincaré, nämlich: E= mc2, was auch die Vorstellung der elektromagnetischen Masse überflüssig machte. Er übernimmt aber vor allem von Lorentz das Wichtigste, nämlich, dass die Lichtgeschwindigkeit c in allen Bezugssystemen konstant ist.

Von der Richtigkeit her sind beide Theorien, die von Lorenz und die von Einstein gleichberechtigt. Am Anfang bezeichnete man sogar die Relativitätstheorie als Lorentz-Einstein-Relativitätstheorie. Die SRT von Einstein setzte sich, als die bequemere, besser durch.

Ist die SRT von Einstein nach der CERN-Messung noch gültig?

Die Antwort auf die Frage lautet: Sie ist nach wie vor gültig, wird allerdings etwas modifiziert werden müssen. Der Fehler von Einstein war wo möglich der, dass er die Lichtgeschwindigkeit für eine Asymptote (5) hielt, die tatsächlich nicht überschritten werden kann, und nicht für eine Geschwindigkeit, die an ihr am nächsten dran ist.

Dieser Fehler ist insoweit verständlich, dass man damals die SRT noch nicht hatte, und, was daraus folgt, solche relativistischen Phänomene (6), wie z. B. die ultrarelativistische Geschwindigkeit (7), mit der sich Photonen bewegen könnten, nicht kannte. Um die SRT zu formulieren musste man nach der Messung von Michelson, dieses, dass die Lichtgeschwindigkeit die Asymptote ist, annehmen. Erst nach dem die SRT fertig ist, kann man die neue Korrektur, dazu fügen. Was den Äther übrigens angeht, dachte man nach dem Verfassen der Allgemeinen Relativitätstheorie erneut über den Äther nach. A Einstein bezeichnet ihn als Gravitationsäther, wobei er bekräftigte, dass er sich von dem alten elektromagnetischen Äther, der die elektromagnetische Welle tragen sollte, unterscheidet.

Die Untersuchung von Albert Michelson

Bei der Untersuchung von Albert Michelson sollte die Geschwindigkeit, mit der sich die Erde im Äther bewegt, gemessen werden. Man wusste damals, das die Umlaufgeschwindigkeit der Erde um die Sonne 30 km/s beträgt. Man ging auch davon aus, dass die Sonne sich ebenso im Äther bewegt, das heißt es hätte noch etwas dazu kommen müssen.

Um diese Erdgeschwindigkeit zu messen nahm Michelson sich vor, Lichtstrahlen paralleler und senkrecht, zu dem Vektor der Erdbewegung, von einer Lichtquelle zu zwei Spiegeln und zurück, gleichzeitig, zu schicken, um den Zeitunterschied zwischen t1 und t2 zu messen.

t1 – die Zeit für den Lichtstrahl hin und zurück, praller

t2 – die Zeit des Lichtstrahls hin und zurück, senkrecht.

Bei allen anderen Wellen, die von einem Medium getragen werden, wären die Zeiten da unterschiedlich, wie hier später berechnet wird. Um sicher zu sein, dass das Lichtstrahl praller bzw. senkrecht zu dem Vektor der Erdbewegung steht, musste man nur lange genug abwarten, bis man auf Grund der Erdbewegung um die Sonne und die eigene Achse den optimalen Zeitpunkt erwischte.

Der Zeitunterschied zwischen t1 und t2 ist hier allerdings so klein, dass man es gar nicht direkt messen konnte. Um es indirekt zu messen, konzipierte Michelson eine Anordnung, den Michelsons Interferometer. Er nutzte dabei ein physikalisches Phänomen, und zwar das Welleninterferenz (8). Die Anordnung bestand aus einer Lichtquelle, einen Teleskopen, zwei Spiegel und einer halb durchsichtigen Platte. Die beiden Lichtstrahlen landeten zum Schluss, beide prall...

Inhaltsverzeichnis

• Cover
• Impressum
• Titel
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• Eine kleine Modifizierung der speziellen Relativitätstheorie
• Das neue Gravitationsgesetz
• Die kalte Fusion