Nichts kann schneller sein als Licht
und:
Die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum ist konstant. C=constant
Immer gleich?? Egal ob wir auf die Lichtquelle zu oder von ihr weg fliegen?
Ja !
Bewiesen hat das ein
Versuch von Michelson vor mehr als 120 Jahren. Damals glaubte man noch an den Äther.
Wenn uns eine Lichtquelle schnell entgegen
kommt, so werden wir im Versuch ~300.000km /s
messen. Und wenn sich die gleiche Lichtquelle schnell von uns entfernt,
dann werden wir die bei uns ankommenden Photonen auch 300.000km/s
schnell sein. Das irritiert.
Aus Erfahrung wissen wir doch, dass ein aus einem fahrenden Auto
geworfener Ball beim Mitspieler am Straßenrand viel schneller ankommt,
als der Werfer dem Ball beim Abwurf aus dem Auto
an Geschwindigkeit gegeben hat. Geschwindigkeiten addieren sich - das
ist unsere Erfahrung.
Zur
Zeit Michelsons, gegen
Ende des 19. Jahrhunderts, war man überzeugt, dass die Erde beim
Umlauf um die Sonne den Weltäther durchpflügt. Der Äther füllte den
Raum und in ihm sollten sich die elektromagnetische Wellen
ausbreiten. Siehe auch -> Film von Harald Lesch
Der von Michelson und Morely
durchgeführte Versuch war tatsächlich geeignet die
Lichtgeschwindigkeit gegenüber dem Äther zu messen. Die Erde rotiert
und bewegt sich zusätzlich auf einer Umlaufbahn um die Sonne - ergo
musste auf der Erdoberfläche der
Ätherwind messbar wehen...
Doch
die Geschwindigkeit des Lichts war immer gleich. Sowohl in, als auch gegen die
Bewegungsrichtung oder
quer zur
Bewegungsrichtung der Erde! Das Licht hatte immer die gleiche Geschwindigkeit.
Der Versuch ist unzählige Male wiederholt worden: das Ergebnis war
immer das Gleiche. C=const.
Lorentz hat dann
das Ergebnis in einer Formel abgebildet. Lorentztransformation nennt man sie. Die Formel sagt, dass der Längenmaßstab für den Raum und
der Takt der Zeit (der Maßstab des Zeitfortschritts) von der Geschwindigkeit abhängt, die der
Beobachter gegenüber der Lichtquelle hat.
Die Aussage der Formel war sehr rätselhaft. Einig war man aber darüber,
dass man den Ätherwind mit diesem Versuch nicht nachweisen konnte.
Unklar war dagegen, weshalb das so war.
Jahre später entfernte Albert
Einstein diesen Äther einfach und machte die Konstanz der C
zur Basis, zum Axiom
seiner Theorie.
Die Dimensionen von Raum+Zeit wurden damit zu
einer Funktion der Naturkonstanten c, der Lichtgeschwindigkeit. Die
Transformationsgleichungen von Lorentz sind nach wie vor die Gleichen und heißen auch noch so - nur war nun kein Äther mehr
beteiligt.
Gemeinsam mit seiner
damaligen Frau Mileva hat Einstein 1904 die Spezielle
Relativitätstheorie (SRT) veröffentlicht. Die Theorie wurde in der
Physikwelt nicht wohlwollend aufgenommen. Jahre
später bekam Einstein für andere Arbeiten einen Nobelpreis. Doch im
Empfehlungsschreiben an die Kommission bat man darum Herrn Einstein
doch bitte nicht seine Relativitätstheorien ´vorzuwerfen".
Die
meisten
Physiker waren der Überzeugung, dass Einsteins Relativitätstheorie ein Irrläufer war.
War es aber nicht.
Heute
weiß man, dass seine Spezielle Relativitätstheorie (SRT) und die einige
Jahre zuvor entstandenen
Maxwellschen Gleichungen zur Elektromagnetischen Wechselwirkung nur
zwei verschiedene, aber im Grunde gleiche Beschreibungen unserer
Wirklichkeit sind.
Es gab damals noch eine andere ´verrückte´ Theorie: die Quantenmechanik (QM). Sie entstand auch zu Beginn des 20.
Jahrhunderts und wurde ebenso heftig in Frage gestellt. Noch heute
wird sie unterschiedlich interpretiert.
Aber auch sie ist heute Basis der Physik. Die Quantenmechanik
beschreibt die Welt im Klitzekleinen und sie tut das extrem genau.
Sie benutzt ein neues Materiebild, denn bei ihr sind Materie keine
Partikel oder Korpuskeln, sondern es sind Wellenpakete, die in einem
Impulsraum resonant
schwingen. Die Energie dieser Wellenpaket-Materie ist zum weit
überwiegenden Teil
Bindungsenergie.
.
https://www.leifiphysik.de/atomphysik/quantenmech-atommodell
Schwere (also massebehaftete) Materie wird darin als stehende Welle beschrieben. Ein Raum der QM ist
der Impulsraum. Die Materie - die Resonanzfigur- ´steht´ oder pflanzt sich darin unablässig schwingend fort.
Es ist unmöglich den Ort und die
Bewegungsrichtung dieser Materiewellen gleichzeitig exakt
vorherzusagen. Unschärfe - nennt man das. Die Quantenmechanik kennt deshalb auch nur
Wahrscheinlichkeitsaussagen.
Nun erinnert dieser
´Impulsraum´ manchen an den
Lichtäther. Andererseits müssten darin bewegte Materiewellen von
diesem Äther irgendwie ´gebremst´ werden? Die Planeten bewegen sich
aber vollkommen
ungebremst um die Sonne. Sie werden von keinem Äther gebremst...
Rätselhaft!
Die Frage ist: Wie schaffen es die Materiewellen vollkommen reibungsfrei durch
den Impulsraum zu driften.
Ohne Bugwelle, sozusagen.
Um wirklich ohne ´Reibungsverluste´ im Ram unterwegs zu sein, müssten die Materiewellen irgendwie ´resonant´ zu ihrer Umgebung sein. Sie müssen unabhängig von ihrer Geschwindigkeit zu dieser Umgebung immer mit ihr im Gleichgewicht sein.
Dies könnte sich vielleicht in
ihrem Aussehen widerspegeln. Dann sollten wir irgendwie ´sehen´ können,
ob sie sich im
Ruhesystem des Impulsraums bewegen oder ob sie darin ruhen.
Helfen diese Gestalten zu erahnen, weshalb das Licht immer gleich schnell ist ?
Erläuterung zur Darstellung hier
Nicht nur die elektromagnetischen Wellen wandern als Resonanzpakete durch den Impulsraum, sondern auch die
schwere Materie schwingt darin als Resonanzpaket.
Sie
´pflügt´
aber nicht durch den Äther, wie um 1900 noch angenommen, sondern
ihr Wesen besteht darin, sich in jedem möglichen Bewegungszustand gegenüber dem Impulsraum im
Gleichgewicht zu befinden. Immer.
Diese Forderung wäre dann ein für alles materielle gültiges Gesetz. Ob die Materie sich nun
im Impulsraum bewegt oder darin ruht: der
Gleichgewichtszustand zur Umgebung wäre Voraussetzung für
die zeitiche Existenz von dem, was wir unter dem Begriff Materie verstehen: schwere Materie und elektromagnetische Wellen.
Die Erkenntnis c=const und die Relativität sind dann Ergebnis eines
sich immer wieder erneuernden Wechselwirkungsprozesses
Materie<->Raum.
Führt man einer solchen Resonanzfigur
einen Impuls von außen zu - man stößt die Billardkugel an - dann
wird die Resonanzfigur den Impuls in sich akkumulieren, ihren Bewegungszustand ändern und ihre Gestalt wird diesem
neuen Bewegungszustand gegenüber dem Impulsraum angepasst sein.
Die eigene
Gestaltänderung verändert aber auch ihre Wahrnehmung von der Umgebung. Da wir die
Größe eines RAUMs messen indem wir gedanklich Körper aneinander reihen, findet die Materie nach
einer Beschleunigung oder Bremsung eine veränderte Umgebung vor.
Das
liegt daran, dass wir unsere eigene Form, also unsere eigenen Maßstäbe auf unsere
Umgebung projizieren. Wir können gar nicht anders, denn wir haben nur
diese Maßstäbe. Und wenn diese sich verändern....
Die
Änderung des eigenen Aussehens können wir aber niemals im Spiegel
´sehen´. Wir können nur indirekt auf eine Änderung unserer eigenen
Maßstäbe schließen wenn wir
feststellen, dass sich nach einer Beschleunigung für uns die ganze
Welt verändert hat.
Und da wir bei verschiedenen Bewegungszuständen gegenüber dem
Impulsraum die Geschwindigkeit der aus allen Richtungen eintreffenden
Lichtwellen mit unsere eigenen Maßstäben messen, machen
wir zwangsläufig immer die Erfahrung: C= constant.
Michelson ist korrekt, weil nun mehr (oder auch weniger) von unseren
Eichkörpern zwischen die Objekte unserer Umgebung passen, als wir
vorher dazwischen unterbringen konnten.
Und wir verstehen nun auch, dass die Entfernung von der Erde zum
Proxima Centauri für einen
Erdenbürger
mehr als 4 LJ beträgt, aber für einen hinreichend schnell bewegten
Bürger im
Raumschiff es nur
noch 2 LJ sind.
Wir legen auf der Erde
unsere irdischen Maßstäbe für die Messung der Umgebung zu Grunde.
Im schnellen Raumschiff aber übertragen wir unsere
Raumschiff-Raum-Zeit
Maßstäbe (3+1) auf unsere Umgebung.
Deshalb wird vom schnellen Raumschiff aus
gesehen die Entfernung in Bewegungsrichtung plötzlich
´kleiner´ und unsere Bord-Uhren gehen langsamer als dieselben Bord-Uhren
auf der Erde noch vor der Beschleunigung gingen.
Es stimmt also beides: Unsere Erfahrung
mit dem Ball, der uns aus dem fahrenden Auto zugeworfen wurde und uns
hart traf, aber auch die Ergebnisse des Michelsonversuches, der immer
aus allen Richtungen die gleiche Lichtgeschwindigkeit findet.
Die Konstanz der C ist damit nachvollziehbar. Die Spezielle und auch die Allgemeine Relativitätstheorie rechnet richtig.
Aber es gibt noch
viele Fragen... Gravitation,
Elektromagnetismus, Lambda, dunkle Materie, dunkle Energie, usw.
bis hin zum ungeliebten Bigbang. Dazu später.
Stand 2024-01.16
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