Invarianz der Lichtgeschwindigkeit

[Joachim]

Hallo,

Ernst hat gerade vorgeschlagen, zur Schwerpunktdiskussion der Invarianz der Lichtgeschwindigkeit einen neuen Thread zu eröffnen. Das möchte ich hiermit gerne aufgreifen.

Zunächst zu meiner Motivation: Ich bin in meinem eigenen Forum von Kritikern mit Fragen der speziellen Relativitätstheorie (SRT) konfrontriert worden und habe daraufhin angefangen, mich detailiert mit den Konsequenzen und der Motivation der SRT auseinanderzusetzen. Dabei habe ich unter anderem die Homepage Relativitätsprinzip.info ins Leben gerufen, auf der ich versuche, die SRT allgemeinverständlich und auf einfache Prinzipien aufbauend zu erklären.

Du, Ernst, vertrittst in dem anderen Thread die Ansicht, die SRT (speziell die Invarianz der Lichtgeschwindigkeit) sei nicht hinreichend begründet. Und das MM-Experiment sage darüber nichts aus. Hierzu ist anzumerken, dass das MM-Experiment natürlich nicht das einzige Experiment sein kann, auf dem sich die SRT stützt. Zunächst gehen diesem Experiment Untersuchungen voraus, die zeigen, dass es sich bei dem Phänomen "Licht" um Wellen handelt. Genauer elektromagnetische Wellen, die sich mit Maxwells Gleichungen beschreiben lassen. Das hat natürlich die Frage aufgeworfen in welchem Medium sich die Wellen denn ausbreiten. Sollte dieses Medium der Weltäther sein, in dem sich alles (auch die Erde dreht) so müsste, dachte man, dieser Äther auf der Erde als Ätherwind nachweisbar sein. Das MM-Exeriment ist prinzipiell in der Lage solch einen Wind nachzuweisen und erbrachte im Rahmen der Messgenauigkeit das Ergebnis, dass das Licht nicht von einem Medium mitgetragen wird. Nun könnte man natürlich annehmen, das Medium bewege sich einfach mit der Erde mit. Nur müsste man dann annehmen, dass es irgendwo im Weltraum eine Grenze gibt, an der das Medium aufhört von der Erde beeinflusst zu sein und sich z.B. um die Sonne oder mit der Milchstrasse dreht. Das müsste dann aber wieder Einfluss auf die Astronomischen Beobachtungen haben. Der Mitnahmeeffekt des Mediums sollte die Beobachtung der Sterne beeinflussen. Solch ein Effekt wurde nie beobachtet.

Wie man an diesen Andeutungen sieht, geht es bei der SRT um die konsistente Beschreibung einer ganzen Reihe von Beobachtungen und nicht darum ein einziges Experiment zu erklären. Das ist ja auch der Grund, warum viele die SRT als einen der Grundpfeiler der Physik bezeichnen.

So, jetzt beende ich erstmal den Monolog und bitte um Stellungnahmen.

Gruss,
Joachim
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[Karl]

Hallo,

[FrankSpecht]

Hallo allerseits,

mir stellt sich diesen Abend die Frage, was man zuerst verstehen muss, um die SRT zu akzeptieren?

a) Die Invarianz der Lichtgeschwindigkeit, oder
b) die Lorentz-Transformation?

Ich z.B. habe die Invarianz der Lichtgeschwindigkeit als logische Folge der Lorentz-Transformation (insbesondere der Längenkontraktion) kennengelernt. Dazu muss man lediglich akzeptieren, dass die Längenkontraktion longitudinal wirkt, also in Bewegungsrichtung, und nicht senkrecht dazu. Dieses Verhalten selbst ist schon eine Invarianz. Weitere Invarianzen ergeben sich dann bildlich mit Hilfe eines Dreiecks, an dessen Eckpunkten sich A (=Ereignis), B (=Empfangen des Ereignisses) und C (=Abstand des Bezugssystems vom Ereignis) befinden.

Naja, andererseits beruht diese logische Folge auf dem Prinzip, dass die Lichtgeschwindigkeit konstant ist.

Wie soll man jemandem, der die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit vehement ablehnt, andere wichtige Prinzipien klar machen, vor allem welche, die nicht unmittelbar erfahrbar sind?

PS: Eine ähnlich geartete Frage stellt sich Astronomen, wenn es um die "angeblich nie durchgeführten" Mondlandungen geht.
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CS, Frank
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[Joachim]

Hallo Karl und Frank,

Allgemeinverständlich ist so eine Sache. Zum Glück gibt es ja sehr unterschiedliche Menschen, die unterschiedliche Arten haben an ein Problem heranzugehen. Wer logische Gedankenspiele und mathematische Knobeleien mag, findet sicher leicht den Zugang zur SRT, indem er die Lorentztransformation durchdenkt und feststellt, dass es einen widerspruchsfreien Weg gibt, eine endliche und universelle Grenzgeschwindigkeit anzunehmen. Anderen fällt diese Gedankenakrobatik schwer und sie wollen entweder zunächst eine Motivation sehen oder gar nur die Ergebnisse verständlich präsentiert bekommen.

Ob die Invarianz der LG aus der Lorentztransformation folgt oder umgekehrt ist eigentlich egal. Mathematisch sind die beiden Aussagen äquivalent: Wenn die Lorentztransformation richtig ist, dann gibt es eine invariante Grenzgeschwindigkeit. Wenn eine Geschwindigkeit invariant ist, dann müssen Geschwindigkeiten nach Lorentz transformieren. Anders geht's (meines Wissens) nicht. Die Frage ist meines Erachtens wie man das motiviert.

Auch hier gibt es tatsächlich zwei Möglichkeiten: Man könnte feststellen, dass die Galileotransformation keineswegs selbstverständlich gilt und zunächst klarstellen, dass es eine weitere mögliche Transformationsregel gibt. Dann muss man nur noch überlegen mit welchen Experimenten man Überprüft ob die Grenzgeschwindigkeit endlich ist und wie gross sie tatsächlich ist.

Die zweite Möglichkeit die SRT zu motivieren ist die historische. Historisch ist die SRT entstanden, weil die Wellentheorie des Lichts einen Äther zu fordern schien und man diesen Äther einfach nicht messen konnte. Die gewagten Ansätze, das Fehlen des Äthers zu klären, waren, dass entweder der Ätherwind die Entfernungen so staucht, dass er sich selbst unmessbar macht, (Lorentz) oder dass schlicht kein Äther existiert und die Physik einfach gegenüber Geschwindigkeiten invariant ist (Einstein). Beide Ansätze sind Mathematisch gleich, nur ist der erste Ansatz unbefriedigend, weil er dem Äther extreme Eigenschaften zuschreibt und eine nicht messbare Komponente enthält. Bleibt also nur noch die SRT...


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[Ernst]

@Joachim

Ganz klar stimme ich Dir zu; MM hat ergeben, daß es einen Äther nicht gibt. Ersatzannahmen über einen irgendwie zum Versuch passenden Äther sind wenig überzeugend bzw. widerlegt.
Wenn es aber einen Äther nicht gibt, dann ist *innerhalb* eines Inertialsystems nichts anderes zu erwarten als eine richtungsunabhängige LG. MM verwendet starr miteinander verbundene Lichtquelle/Empfänger. Über relativ dazu bewegte Empfänger sagt das folglich nichts aus.
Und damit auch nichts über das 2. Postulat.
Woher stammt das 2. Postulat bei der "Entstehung" der SRT?

@ Karl

[ralfkannenberg]

Irgendwie schade, dass jemand, der keine Argumente hat, nun mühsam Defizite in der Nettiquette sucht und diese unverhältnismässig aufbauscht. Ich denke, dieses Forum gewinnt an Format, wenn solche "Teilnehmer", die ja an einer physikalischen Diskussion offensichtlich nicht interessiert sind, fernbleiben.

Freundliche Grüsse, Ralf

[Joachim]

[JGC]

Hi....

Ich hab Einstein so verstanden, das Relativität von der Geschwindigkeit des Ereignisses und des Betrachters abhängig ist und es überhaupt nicht möglich ist, eine exakte Wahrheit zu berechnen.

Ich sehe das als 2 gekoppelte Aspekte ein und des selben Parameters an, die über die Relativität so gebunden sind, das sich immer eine überkreuzende Funktion bildet.
Stehe ich still und das Ereignis findet mit LG statt, so sehe ich das Licht des Ereignisses mit LG und kann seine Lichtgeschwindigkeit messen. Bewege ich mich mit LG und das Ereignis steht, so sehr ich auch das Ereignis sich mit LG auf mich zubewegen. Woher weiss ich, das ich stehe und das Ereignis nicht?

Oder wir(das Ereignis und Ich bewegen sich mit jeweils fast LG auf einander zu? Überschreitet dann das System die LG oder liegen wir dann nur einem "Mirrorspiel" auf, was uns einfach eine Geschichte erzählt. So hat es für mich wenig Sinn, über Lichtgeschwindigkeit zu philosophieren, da sie in diesem Falle nur unsere mögliche maximale "Wahrnehmungsgeschwindigkeit" bezeichnet.

Ich sehe das also so, das es gar nicht darum gehen sollte, exakte Vorraussagen zu treffen, die aufgrung exakter Bedingungen berechenbar wären. Jede Berechnung liefert Ergebnisse...sie sagen aber meiner Ansicht nichts darüber aus, was wirklich eine Realität ist.

Daher halte ich einfach das Prinzip für das entscheidende. Und dazu ist keine Formel notwendig! Ein Prinzip beschreibt nur eine Reihenfolge und eine Richtung, die je nach Umständen an der LG gespiegelt, reflektiert oder sogar zu Rückkopplungen führen kann..(siehe all die verschiedenen Theorien der Physik)Sie beschreiben in Wahrheit immer das Selbe!! Nur immer von einem anderen Betrachterstandpunkt aus.
Prinzipien kümmern sich nicht um physikalische Verhältnisse und erst recht nicht um Grössen! Sie funktionieren einfach nur...



Dabei noch eine weitere eigene Ansicht zu diesem Dilemma...


Warum ist die LG überall konstant, egal in welcher Richtung ich messe und mit welcher Eigengeschwindigkeit ich mich bewege?

Weil meiner Meinung nach mit den bisherigen Methoden nicht die Geschwindigkeit des Lichts gemessen wurde, sondern in Wirklichkeit nur dessen Zustand...

Der Moment, an der die Wellenform des Lichtimpulses in einen linearen Zustand übergeht, der nicht mehr von den Meßgeräten erfasst werden kann. Das geschieht meiner Ansicht nach dann, wenn die transversale Schwingung in einen longitudinalen Schwingungszustand überwechselt, mit der sie sich nur noch in einer Dimension fortbewegen braucht, und dabei jede andere Geschwindigkeit oberhalb dieser "Zustandsgrenze" annehmen kann.
Die Zahnradmessmethode von Fizeau z.B. hat eigentlich gar nicht das Licht selber vermessen, sondern eigentlich nur die Übertragungsgeschwindigkeit des Mediums Vakuum.

(Auch wenn das in der Atmosphäre gemessen wurde.....Die Luftmoleküle sind viel zu grob verteilt und der Leerraum zwischen den Atombausteinen ist so gross, das dem Licht überhaupt, so gut wie kein Wiederstand entgegenzusetzen ist. Warum ist denn die Lichtgeschwindigkeit bei durchsichtigen Mineralien immerhin fast so gross wie im Vakuum? Weil diese Moleküle ebenfalls unter gigantischen Leerräumen leidet, die kaum in der Lage sind, das Licht wirklich zu bremsen.

Da wird also auch nur die Übertragungsgeschwindigkeit des Vakuums zwischen den Molekülen vermessen...

Nur das in harten und dichteren Materialien wohl etwas häufiger zufälligerweise ein Atomkern getroffen wird, der tatsächlich das Licht etwas ausbremsen kann...Schliesslich wird ja dabei Wärme frei...)

Ich finde also, die ganzen Versuchsanordnungen müssten also schon von vorneherein auf ganz andere Grundvorraussetzungen gestellt werden, die tatsächlich erlauben, einen Fixpunkt zu definieren, an dem man sagen kann, "Dort ist die Null!! und von da aus wird das Licht gemessen und definiert..."

Zumindest kann ich das aus dieser Warte betrachten...

JGC
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Strassen? Wo wir hingehen braucht man keine "Strassen"

[Joachim]

[JGC]

Hm...

Vielleicht hab ich mich da nicht besonders gut ausgedrückt...

Die Physik ist tatsächlich immer gleich...

Unser Betrachtungsstandpunkt, bei dessen Geschwindigkeit wir selber existieren und die Geschwindigkeiten der Prozesse um uns, zeigt sich optisch eben jedesmal anders...

Wir als Menschen haben ja eine gemeinsame Bezugsebene...

Nur wird diese Bezugsebene aber ebenso durch die Relativistik der Zeit uns nur so dargestellt, bei welcher Geschwindigkeit wir selber gegenüber dem "Ruhezustand" einnehmen..

Ich sags mal an einem Beispiel...

Gehe ich in den Mikrokosmos und betrachte mir deren Geschehen, so treffe ich immer dichtere und immer schwerere Teilchen an, die schon sich mit solchen Geschwindigkeiten bewegen, das relativistische Effekte den Raum verzerren und uns den Mikrokosmos im Quantenbereich quasi von "links" betrachten lässt...

Unsere Sichtwinkel-Perspektive wird also dabei verdreht und wir sehen so gesehen gar nicht die "Wirklichkeit" im Mikrokosmos...

Das Universum um uns erscheint uns so, wie wir es in unserem Gehirn mit unserer eigenen Wahrnehmungsgeschwindigkeit verarbeiten können.

Würde ich jetzt an einem Regler drehen können, der diese Wahrnehmungsgeschwindigkeit verändern kann, so würde ich das Universum in all seinen anderen Zuständen wahrnehmen können, die mir sonst nie aufgefallen sind, weil sie eben zu schnell oder zu langsam für mein Bewusstsein abgelaufen wären.

Das bedeutet, wir selber sehen nur einen winzigen Ausschnitt der wirklichen Realität, der eben von unserer gemeinsamen Bezugsebenengeschwindigkeit bestimmt wird. Dementsprechend sehen wir auch das umliegende Universum und dessen Geschehen nur aus einer schmalen Bandbreite seines Zustandspektrums!!

Das hiesse also, das die Mathematik in richtiger Anwendung der entsprechenden Prinzipien durchaus korrekt die Realität beschreibt, auch wenn augenscheinlich bestimmte Lösungswege zu einem scheinbar sinnlosen Ergebnis kommen, doch bedeutet das noch lange nicht, nur weil die Mathematik und die Experimente nicht im Einklang sind, das an diesen Stellen wirklich Fehler in der entsprechenden Theorie wären, ganz im Gegenteil, das diese nur als Fehler betrachtet werden, weil einfach die eine oder andere mathematische Betrachtung nicht korrekt war.

Wenn wir wirklich einen Bezugspunkt im Universum suchen wollten, anhand diese Geschichte aufgehängt werden könnte, dann wäre das meiner Ansicht nach die unveränderliche Konstante LG. Wenn nachgewiesen werden könnte, das diese dem Augenblick in Wirklichkeit nur eine Zustandsveränderung anzeigt, in deren Verlauf sich wellenförmige EM-Energien in linearförmige kinetische linearimpulse verändert und daher mit normalen Lichtgeschwindigkeitsmessern nicht mehr erfasst werden kann, so wäre die Lichtgeschwindigkeit eine existenzielle Mitte, die ein Universum beschreiben könnte, in dem das Licht die einzige wirkliche Existenz darstellt, da es bei genau dieser Grenze laut RT keinen Raum und keine Zeit gibt. Es bleibt nur der Moment des "Jetzt und Hier" übrig, wie immer dieser wohl auch aussehen mag...

Das dieser Zustand also die wahrhaftige Nullposition des Universums darstellt.

Zumindes sind das so meine Überlegungen


JGC
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[Jens Blume]

[Joachim]

[Jens Blume]

[Joachim]

Hallo Jens,

das könnte man nicht nur weiter fragen, das ist die Grundlage des Relativitätsprinzips von Galileo Galilei. Und das kannst du selbst nachprüfen. Nimm einfach mal ein Gewicht und eine Digitalwaage mit auf eine Zugreise. Du wirst feststellen, dass die Gewichtskraft von der Geschwindigkeit des Zuges unabhängig ist. Nur in den Beschleunigungsphasen wird es Schwankungen geben.

Gruß,
Joachim
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[Jens Blume]

Hallo Joachim,

worauf ich hinaus will, ist die Frage, ob im Modell der SRT wirklich ein und dieselbe Physik in ruhenden wie in bewegten Systemen gilt.

Also F=F' und m=m' gilt und für die Beschleunigung in ruhenden wie in bewegten Systemen a=a', wenn man F = ma ansetzt.

Denn standardmäßig wird in der SRT z. B. für die bewegte Masse:

m' = m / sqrt(1-vv/cc), m: Ruhemasse, m': Masse für v = constance

angesetzt.

Ich denke, dass es hier keine Eindeutigkeit im Modell SRT gibt.


MfG Jens