Kann die Invarianz erklärt werden, wenn dann wie?

[nocheinPoet]

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Ich denke mal Ihr lest zum Teil ja eh auch im MAHAG mit, und somit wisst Ihr um was es geht. In der SRT ist die Invarianz einfach erstmal nur ein Postulat. Passt auch recht gut, aber an der Stelle schraubt dann eben ein jeder Kritiker der was auf sich hält. Darum sollte man doch mal sehen, ob man da nicht mal für den „Mainstream“ ein nettes Bild pinseln kann, das eben diese Invarianz erklärt.

Ich würde das gerne in zwei Teile gliedern, der erst behandelt die Tatsache, das es gute Gründe gibt, ein solches Postulat zu treffen, eben warum man es also gestellt hat, und das es eben nicht einfach so als einer Bierlaune heraus entstanden ist. Das halte ich noch für recht einfach. Der zweite Teil sollte ein vernünftige Erklärung zu Tage fördern, es sollte schon Ziel sein, ein Bild zu finden, mit dem der bereit ist, etwas anfangen kann. Klar werden Hardcore Kritiker deswegen nicht die GOM Bibel in die Tonne werfen, aber das man nur einen kleinen Teil erreichen kann ist eh klar.

Nun haben wir ja auch Britta im Forum, und ich denke Ihr seht zumindest in dem Bereich Physik, das sie da doch bereit ist die Dinge offen zu hinterfragen. (Warum Ihr hier nun alle nach Korea wollt, keine Ahnung, muss es denn wirklich Politik sein?) Die Qualität der Erklärung könnte man dann mal testweise an Britta messen. Ich habe bisher auch nur eine einzige Rechnung dazu mal gefunden, und die war von einem Professor in einem Kommentar im Friebe Forum. Leider habe ich den Link verdödelt und noch nicht wiedergefunden.

Nun gut, das mal zum Einstieg.


Lieben Gruß

Manuel
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AllTopic, CrankWatch - Wenn Dummheit schwer machen würde, gäbe es in Wuppertal schlagartig eine Singularität.

[Karl]

Die Invarianz und Isotropie der Vakuumlichtgeschwindigkeit ist erst mal eine Erfahrungstatsache (Messungen). Das entsprechende Postulat von Einstein als Grundlage der SRT erhebt diese Erfahrungstatsache zum allgemein gültigen Prinzip, das solange seine Gültigkeit behält als uns unsere Erfahrungen nichts anderes zeigen.

Eine Erklärung, warum sich elektromagnetische Wellen im Vakuum unabhängig vom Bewegungszustand der Quelle mit c isotrop ausbreiten ist mir nicht bekannt. Sie tun es einfach.
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„Wo ist meine kleine gelbe Chinalackdose?“ Der ganz normale Wahnsinn

[FrankSpecht]

[Barney]

in dem Wiki-Artikel zu H. Fizeau steht:

[Barney]

[Snusmumriken]

Selbstverständlich gibt die SRT eine Erklärung für die Invarianz. Das ist ja gerade ihr Vorteil gegenüber der Lorentzschen Ätherinterpretation.

In der Newtonschen Mechanik wird die Kinematik mechanischer Bewegungen durch Berufung auf einen Euklidischen Raum und eine davon unabhängige, gleichmäßig ablaufende Zeit erklärt. Sicher konnte Newton und keiner der Mechaniker nach ihm angeben, warum der Raum ausgerechnet eine Euklidische Metrik haben sollte und warum er dreidimensional ist. Sie konnten auch nicht erklären, warum die Zeit überall gleich schnell abläuft oder warum die Natur keinen Unterschied zwischen zueinander gleichförmig, geradlinig bewegten Koordinaten macht, wohl aber zu beschleunigten. Aber Newton konnte viele Phänomene der Physik auf diese Struktur des Raums zurückführen.

Die SRT kann nun weitere Phänomene, unter anderem eben die Invarianz der Lichtgeschwindigkeit, darauf zurückführen, dass die von Newton angenommenen unabhängigen Symmetrien von Raum und Zeit nur näherungsweise gelten. Die SRT erklärt die Invarianz damit, dass Raum und Zeit eine geometrische Einheit bilden, die durch eine Pseudo-Euklidische Metrik bestimmt ist. Diese Struktur der Raumzeit ist nicht neu. Auch bei Newton hatten Raum und Zeit eine nicht triviale geometrische Struktur. Durch eine Modifikation dieser Struktur kann die SRT viele Beobachtungen erklären.

Woher diese Struktur kommt, wissen wir nicht. Aber dass Raum und Zeit Struktur haben müssen, ist offensichtlich. Es war ein Fortschritt der SRT, eine bessere Annäherung an die tatsächliche Struktur gefunden zu haben als Newton. Freilich ist das auch nur eine Näherung, die nächst bessere gibt die ART, in der die Raum-Zeit-Struktur nicht mehr von Materie unabhängig ist.

Gruß,
Snus

[Uli]

[El Cattivo]

[Lucas]

Hier noch eine ref, die for ~2 jahren upgedated wurde, s. dort auch kap. 3++. ( wir hatten diese liste hier auch schon vor ein paar jahren, finde das zugehörige thema aber gerade nicht.)

http://www.phys.ncku.edu.tw/mirrors/physicsfaq/Relativity/SR/experiments.html#Test_Theories

Gruss, Lucas

[ralfkannenberg]

Hallo zusammen,

ich will zur ursprünglichen Frage zurückkehren. Man kann sich diese Frage nach der Invarianz nämlich auch durchaus "mathematisch" vorstellen: Niemand hätte wohl ein Problem mit dieser "Konstanz der Lichtgeschwindigkeit", wenn diese unendlich gross wäre: Sie würde unendlich gross bleiben, wenn man eine nur endliche Geschwindigkeit dazuaddiert oder davon subtrahiert.

Mathematisch ändert sich nichts wesentliches daran, wenn man "unendlich" durch "maximal" ersetzt, also anschaulich gesprochen die "Unendlichkeit" in ein "endliches Maximum" hineinpresst. Wenn man dieses "hineinpressen" auf lineare Weise macht, dann erhält man die relativistische Geschwindigkeitsaddition (die natürlich nicht mehr linear ist) und solche Phänomene wie Zeitdilatation und Längenkontraktion. Und dies ist, was die Natur uns in den Experimenten enthüllt: Die Lichtgeschwindigkeit ist endlich, sie ist maximal und es gibt tatsächlich diese Phänomene der Zeitdilatation und Längenkontraktion.


Der "gesunde Menschenverstand" führt zur klassischen Vorstellung, dass das Phänomen der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit nur für unendlich grosse Grössen gelten könne. Wenn man sich das so vorstellt, hat man aber das Pferd quasi von hinten aufgezäumt. Vermutlich ist hier also nur die Frage falsch herum gestellt; richtig herum gestellt würde sie lauten: Warum sollte eine maximale Geschwindigkeit unendlich gross sein müssen ? - Die Bedingung für die "Konstanz der Lichtgeschwindigkeit" ist nur die Maximalität, aber nicht zwingend auch die Unendlichkeit.

Und die Natur hat den - mathematisch völlig gleichwertigen - Weg gewählt, dass die Lichtgeschwindigkeit zwar maximal, aber eben nur endlich ist. Die Mathematik liefert problemlos auch die Formeln für den endlichen Fall. Formeln wohlbemerkt, die sich für den asymptotischen Fall gegen unendlich zum zwar gesunden Menschenverstand, aber nicht den Experimenten entsprechenden Resultaten hin vereinfachen.


Freundliche Grüsse, Ralf

[El Cattivo]

Das eigentliche 'Übel' ist die maxwellsche Elektrodynamik. Sie ist die erste geschlossene Erklärung für elektrische und magnetische Vorgänge, die sauber funktioniert.

Diese sagt u.a. aus, das EM-Wellen sich im Vakuum mit der Geschwindigkeit $c=1/\sqrt{\varepsilon_0\mu_0}=const.$ bewegen. Das lässt sich soweit geschlossen beweisen. Das lässt nur wenige Möglichkeiten offen.

• Die Elektrodynamik nach Maxwell ist grob falsch

Die Elektrodynamik nach Maxwell steht nun schon seid 100 Jahre im ganz praktischen Ingenieurswesen auf dem empirischen Prüfstand. Man kann sie also nicht einfach von der Hand weisen. Wenn behauptet wird, das die Maxwellsche ED falsch sei so ist einiges zu zeigen.

- Erstmal eine Elektrodynamik die einen höheren Erklärungswert, als die von Maxwell hat.
- Außerdem ist zu zeigen das diese Ersatzelektrodynamik den Forderungen des typischen RT-Kritiker erfüllt. Daher sich problemlos in die Galileitransformation einfügen, schließlich geht es den meisten Möchtegernkritikern ja darum, das die klassische Vorstellung von Raum und Zeit in Folge der Postulate aufgegeben werden muss.

• Die Elektrodynamik nach Maxwell gilt nur in einem bevorzugten Inertialsystem

Dies widerspricht der Empirie. Es ist egal von welchen Inertialsystem man ausgeht, die Maxwellschen Gleichungen liefern saubere Ergebnisse. Das hat übrigens eine sehr praktischen Vorteil für den Anwender im Ingenieurswesen: Ich bin völlig ungebunden, kann mein Inertialsystem willkürlich wählen, vorzugsweise so, dass ich einfach rechnen kann. Würde die Elektrodynamik in der Realität an ein bevorzugtes Inertialsystem fest gekoppelt sein, dann ginge das nicht. Zwar geht man gedanklich manchmal von einem fixen Inertialsystem aus, weil es bestimmte Rechnungen/Überlegungen erleichtert. Aber da es nicht real, nur eine Gedankenstütze ist, ist man auch hier nicht gebunden wo man es hin legt. Wäre es real, so müsste man es in der Rechnungen so legen, das es mit dem realen übereinstimmt.

Dies Elektrodynamik ist die Basis der speziellen Relativitätstheorie und der Ausgangspunkt von Einstein. In populärwissenschaftlichen Darstellungen liegt meist der Focus auf dem Michelson-Morley-Experiment, was für Einstein selbst eher zweitrangig war. Keine schlechte Haltung. Denn die Elektrodynamik stand schon zu Zeiten Einsteins auf festen empirischen Boden und heute bei der breiten technischen Anwendung elektromagnetischer Phänomene mehr denn je zuvor. Den meisten Kritiker ist dieser Punkt kaum bewusst oder ignorieren ihn. Elektromagnetische Phänomene sind meist unsichtbar, die Beschreibung abstrakt und heute trotzdem allgegenwärtig. Würde sie nicht funktionieren, so würde es auf unglaublich breiter Basis auffallen.

Bevor man SRT-Kritiker wird und das Grundproblem in den Postulaten liegt, müsste man Maxwellkritiker sein. Schon zu Einsteins Zeiten waren die Probleme der maxwellschen Elektrodynamik mit der klassischen Mechanik bekannt und man hat mit allerlei Flickenwerk versucht, die Probleme zu beseitigen. Sobald man jedoch ein Loch stopfte tat sich an anderer Stelle wieder neue Löcher auf. Wirklich funktioniert hat nur der Ansatz von Lorentz. Der läuft aber in aller Konsequenz auf das gleiche raus, wie die SRT und der Kern der speziellen Relativität ist ja nach wie vor nach Lorentz benannt: Lorentz-Transformation. Also nichts für die Sorte Kritiker die auf Teufel komm raus die klassische Vorstellung von Raum und Zeit erhalten wollen.

Darüber hinaus natürlich noch umfangreiche direkte experimentelle Untersuchungen für das Ausbreitungsverhalten von Licht, Lukas hat ja schon eine ganze Anzahl geliefert.

mfg

[El Cattivo]

[zeitgenosse]

[Karl]

[M_Hammer_Kruse]

Das ist Stoff der Anfägervorlesungen und manchmal auch schon beim Abitur.

Es läßt sich anschaulich so interpretieren: Durch die Existenz einer Permeabilität und einer Dielektrizität setzt das Vakuum der Ausbreitung elektromagnetischer Felder einen Widerstand entgegen. Und damit ist sie eben nicht instantan.

Interessant ist dabei vor allem, daß diese Geschwindigkeit auch gleich als maximale Ausbreitungsgeschwindigkeit der Informationsübertragung dient. Das ist ja zunächst einmal nicht zwingend.

Gruß, mike