unsere welt ohne die spezielle relativität

[howiemanson]

hier möchte ich diskutieren wie wichtig die spezielle relativität für den rest unseres physikalischen weltbildes ist, im kern interessieren mich drei fragen:

1. welche phänomene wurden beobachtet, die ohne die lorentz-transformation nicht korrekt in alternativen Modellen widergegeben werden würden?

2. wie abhängig sind aufbauende theorien von einem lorentz-transformierten raum ?

3. kommt es in einem lorentz-transformierten raum zu unzulässigen paradoxien, die sich nicht weiter interpretieren lassen?

ich möchte um möglichst kurze prägnante posts bitten, ohne persönlichen disput.
l.g. howie

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Was meinst Du unter 1. mit "unseren Modellen"? Alle neueren Modelle sind lorentzinvariant. Das einzige nicht lorentzinvariante der letzten 100 Jahre ist die nichtrelativistische Quantenmechanik, zumindest an Theorien, die einigermaßen anerkannt sind.
Die Effekte, die sich aus der Lorentztransformation ergeben sind so gesichert, dass man eigentlich gar keine neue Theorie sich überlegen kann, die nicht lorentzinvariant ist. Wenn sie es ist, sind schon mal sehr viele Experimente mit der Theorie richtig abgebildet. Wenn nicht, dann sieht es ziemlich schlecht aus.
Im MPI für Kernphysik hier in Heidelberg wird im Bereich Atomphysik z. B. an einem Experiment gearbeitet, bei dem schwere Atome stark ionisiert werden, so dass sie nur noch ein oder zwei Elektronen in ihrer Hülle haben. Da die Kernladung so groß ist, müssen die Elektronen sehr hohe Impulse haben, so dass sie hoch relativistisch sind. Das ist beim Wasserstoffatom ja nicht so, so dass hier noch keine relativistischen Effekte direkt beobachtet werden können (naja, Spin-Bahn-Kopplung ist ja auch nur relativistisch erklärbar, oder wie war das nochmal?). Man macht an diesen Atomen dann Spektroskopie und versucht mit den Ergebnissen die Theorien zur relativistischen Quantenmechanik zu testen. Aber es ist ganz sicher, dass es ohne RT nicht mehr geht.
Ich glaube, eine Liste solcher Phänomene wäre extrem lang. Sicherlich könnte man einige dann auch wieder mit irgendwelchen "alternativen" Theorien erklären, aber die Erklärung mit einer konsistenten RT (oder zwei, wenn man zwischen SRT und ART unbedingt unterscheiden will...) erscheint da doch sehr viel logischer.
Historisch war das natürlich etwas anderes. Da waren die sehr erfolgreichen Maxwell-Gleichungen, die aber das Problem hatten, dass sie nicht Galilei-invariant waren. Also gab es die Überlegung mit dem Äther. Als Beweis für die Nichtexistens eines Äthers wird ja dann oft der Michelson-Morley-Interferometer-Versuch zitiert. Allerdings gab es auch sehr viele andere Versuche und in keinem wurde ein Äther wirklich nachgewiesen. Besonders der Michelson-Morley-Versuch wurde recht häufig wiederholt mit höherer Genauigkeit, so dass man schon ziemliche Klimmzüge machen muß, um trotzdem noch den Äther zu retten.
Beim GOM scheint ja auch die Emittertheorie recht beliebt zu sein, die besagt, dass das gültige Bezugssystem das der Quelle sein soll. Auch dazu gibt es wohl Experimente, die das widerlegen.
Naja, dann fällt mir noch der transversale Dopplereffekt und das mit der Corona bei einer totalen Sonnenfinsternis ein, die wohl in dieser Form ohne die ART nicht erklärbar wäre.
Unsere "Kritiker von nebenan" haben sicher für all das eine alternative Erklärung. Aber wenn ich sehe, dass die RT schon vor dem Beobachten der Effekte dafür eine Erklärung liefern konnte und alles ohne Ausnahmen und Spezialfälle erklären kann, dann wächst mein Vertrauen in die RT doch erheblich...

Gruß
Marco

[howiemanson]

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Nur kurz zum Zwillingsparadoxon:

Die SRT gilt ja nur für Inertialsysteme, also nicht beschleunigte Bezugssysteme. Wenn sich jetzt ein Inertialsystem relativ zum anderen mit einer Geschwindigkeit bewegt, die Zwillinge aber zum Zeitpunkt t=0 am selben Ort sind und gleich alt, dann werden sich die Zwillinge zu einem späteren Zeitpunkt nicht wieder treffen. Deshalb kann man dieses Beispiel nicht mit der SRT rechnen. Erst wenn man den einen Zwilling beschleunigt, damit er wieder zurück fliegen kann, ist es mögliche, dass die beide sich wieder sehen. Dadurch entsteht die Unsymmetrie des ganzen. Dann braucht man eben auch die ART, weil ja das eine System beschleunigt wird. Und da soll dann wohl auch das richtige Ergebnis direkt raus kommen. Dazu kann ich Dir aber leider gar nichts sagen, weil ich von der ART leider keine Ahnung habe...
Wenn man den ganzen Vorgang aber nur vom ruhenden Zwilling aus betrachtet (also dem unbeschleunigten), dann kann man auch mit einfacheren Überlegungen das richtige Ergebnis raus bekommen.
So weit ich weiß, ist das soweit richtig, was Du über das MM-Experiment geschrieben hast.
User "Ich" im WumV hat zum Thema Experimente mal einen netten Link geschickt. Zur Emittertheorie Punkt 3.3:
http://math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/SR/experiments.html
Dann noch mit dem transversalen Dopplereffekt. Wenn sich eine Lichtquelle am Beobachter vorbei bewegt sollte die Frequenz im Augenblick, wenn der Geschwindigkeitsvektor genau senkrecht auf dem Abstandsvektor zw. Beobachter und Quelle steht, nicht verschoben sein, Wenn der Beobachter sich in einem ruhenden Medium befindet. Wenn also bei Windstille ein Polizeiauto mit Sirene an Dir vorbei fährt, dann hängt die Frequenzverschiebung nur von dem Geschwindigkeitsanteil ab, der direkt auf Dich zu / von Dir weg gerichtet ist. Wenn er gerade direkt an Dir vorbei fährt, dann hörst Du genau die Frequenz, die die Sirene ausstrahlt.
Wenn man aber einen Atomstrahl nimmt und eine Blende so baut, dass eben nur Licht gesehen wird, das transversal zur Flugrichtung der Atome ausgestrahlt wird, dann kann man sehen, dass die Spektrallinien verschoben sind. Das ist der transversale Dopplereffekt, der nur durch die SRT erklärt werden kann (naja, wahrscheinlich gibt es noch andere "alternative" Erklärungen... wie immer halt).

Gruß
Marco

[M_Hammer_Kruse]

Hallo Marco,

für das Verständnis des Zwillingsparadoxons genügt eine Betrachtung mit der SRT. Die beste Erklärung dazu habe ich bislang bei Wikipedia gefunden.

Gruß, mike

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Hallo Mike!

Ja, das meinte ich mit der Betrachtung aus dem Bezugssystem des unbeschleunigten Zwillings heraus. Ich glaube, wir hatten das auch in Ex. Phys. 3, aber ich finde es trotzdem etwas unbefriedigend, wenn man das Paradoxon widerlegen möchte. Der eigentliche Knackpunkt ist ja, dass man zeigen muß, dass das Bsp. eben nicht symmetrisch ist. Und die Unsymmetrie ist eben gerade die Beschleunigung des einen Bezugssystems, die letztendlich nur mit der ART richtig behandelt werden kann.
Allerdings ist es natürlich richtig zu sagen: Mit der SRT darf ich nur Inertialsysteme betrachten und das einzige unbeschleunigte Bezugssystem in diesem Bsp. ist halt das des unbeschleunigten Zwillings. Wenn ich in desem Bezugssystem bleibe, dann kann ich auch mit der SRT alles richtig herleiten.

Gruß
Marco

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Hallo!

Ich habe gerade noch etwas weiter gelesen auf der Wikipedia Seite. Da ist noch der Abschnitt ohne Beschleunigung und mit einem dritten Beobachter. Die kommt dann wirklich mit der SRT aus und zeigt auf, dass der Knackpunkt nicht die Beschleunigung sein muß, sondern eher der Wechsel des Inertialsystems. Diese Betrachtung kannte ich noch nicht.
Danke Mike!

Gruß
Marco

[Joachim]

Hallo Marco,

nein, man braucht wirklich nicht die ART. Beschleunigungen lassen sich im Rahmen der SRT ebenso beschreiben, wie man sie im Rahmen der Newtonschen Physik beschreiben kann. Zur Beschreibung von Beschleunigungen braucht man die ART noch nicht. Erst zur Erklärung der Gravitation und ihrer Äquivalenz zur Beschleunigung braucht es die ART.

Wenn als die Zwillinge mit konventionellem Rückstoss beschleunigen, brauchen wir keine ART um das Zwillingsparadoxon aufzulösen. Wenn dagegen der andere Zwilling in Gravitationsfeld eines Planeten beschleunigt, braucht man die ART.

Gruss,
Joachim
_________________
Relativitaetsprinzip.Info
(Nicht mehr in diesem Forum aktiv)

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Danke Joachim!
Das ist wirklich interessant! Wußte ich nicht. Ich werde das gleich mal nachlesen.

Gruß
Marco

[howiemanson]

Wikipedia:

[Joachim]

[howiemanson]

ok, alles klar ... inertial = unbeschleunigt ... trotzdem braucht man dann das phänomen der beschleunigung (oder eben der nichtbeschleunigung) als begründung ...

[iceman]

[howiemanson]

Walter Ritz und die Emittertheorie

http://www.alberteinstein.info/PDFs/CP7Doc64_pp458-469.pdf

einstein:

[howiemanson]