Nach der speziellen Relativitätstheorie verläuft in gegeneinander bewegten Inertialsystemen die Zeit in jedem System relativ zu jedem anderen System langsamer. Diese Aussage ist in mehrfacher Hinsicht in sich widersprüchlich und unhaltbar.
1. Nicht die Zeit verläuft langsamer, sondern die Uhren gehen im jeweils anderen System langsamer. Einstein kann nur aus dem Grund von langsamer verlaufender Zeit sprechen, weil er voraus per Definition die Zeit mit dem Gang von Uhren gleichsetzt. (Daher der bekannte Satz: "Zeit ist das was wir von der Uhr ablesen."). Außerdem ist durch diese Definition die Zeit von vornherein "relativ", denn schon Newton bezeichnete - weil keine Uhr absolut gleichmäßig geht - die mit Uhren gemessene Zeit als relative Zeit.
2. Die Uhren im jeweils anderen System gehen nicht wirklich, sondern nur scheinbar langsamer. Denn der Effekt der "Zeitdilatation" beruht lediglich auf unterschiedlichen Sinneseindrücken des bewegten Beobachters und des im anderen System "ruhenden" Beobachters. Ursache der unterschiedlichen Sinneseindrücke ist die für die beiden Beobachter unterschiedliche Lichtlaufzeit zwischen zwei Punkten innerhalb des bewegten Systems.
3. Diese unterschiedliche Lichtlaufzeit wiederum beruht auf der unlogischen und experimentell widerlegten Hypothese der invarianten Lichtgeschwindigkeit: jeder Beobachter, gleich ob er sich auf eine Lichtquelle zu bewegt oder sich von ihr entfernt, soll die Lichtgeschwindigkeit konstant mit c messen.
4. Die Zeitdilatation ist ein reziproker (wechselseitiger) Effekt, so dass keine Uhr wirklich nachgeht. Wenn jede Uhr gegenüber allen anderen Uhren nachgeht, dann geht keine Uhr nach. Es ist logisch und tatsächlich ausgeschlossen, dass von zwei Uhren jede gegenüber der anderen nachgeht. Darauf hat schon 1911 Paul Langevin hingewiesen.
5. Daher könnte - wenn Einsteins Postulat der invarianten Lichtgeschwindigkeit zutrifft - die Zeitdilatation allenfalls ein Scheineffekt sein. Da aus Sicht eines jeden Systems die Uhr im jeweils anderen System um den Lorentzfaktor langsamer zu gehen scheint, ist dieser Scheineffekt bzw. Messfehler unter Anwendung des Lorentzfaktors korrigierbar. Das Ergebnis dieser Korrektur: in jedem System herrscht die gleiche Zeit. Dadurch widerlegt sich die Relativitätstheorie selbst. Ihre Mathematik beweist ungewollt, dass in jedem bewegten System in Wirklichkeit dieselbe Zeit gilt.
6. Dagegen argumentiert der Relativismus, dass die Geschwindigkeit eines bewegten Systems von Natur aus nicht bekannt ist, so dass die Beobachtung unsere einzige Wirklichkeit und daher die Frage nach der objektiven Wirklichkeit sinnlos sei. Dieses überholte philosophische Argument aus der Zeit um 1900 überzeugt nicht. Es kommt nicht darauf an, ob wir in jedem Einzelfall über die notwendigen Daten verfügen, um die Zeit im bewegten System zu berechnen. Entscheidend ist, dass in der mit dem Lorentzfaktor gegebenen wechselseitigen Beziehung zwischen den Systemen der logische und mathematische Beweis liegt, dass in jedem System die universelle Zeit gilt.
7. Die Relativitätstheorie erklärt die Sinneseindrücke zur einzigen Wirklichkeit. Nur wenn man individualpsychologisch argumentiert, indem man die individuellen Sinneseindrücke der Beobachter zur Wirklichkeit erklärt, so gehen die Uhren im bewegten System langsamer - vorausgesetzt, dass die Hypothese der invarianten Lichtgeschwindigkeit zutrifft. Argumentiert man aber physikalisch (was bedeutet, eine physikalische Wirklichkeit vorauszusetzen, die mehr umfasst als die unmittelbare Beobachtung), so gilt in jedem System die universelle Zeit.
Montag, 8. August 2011
Donnerstag, 28. Juli 2011
Die Einstein-Lichtuhr
zuletzt ergänzt im April 2024
Die Einstein-Lichtuhr ist keine wirkliche Uhr, sondern ein Gedankenexperiment, welches das von Einstein postulierte Ausbreitungsverhalten von Licht demonstriert. Zwischen zwei parallelen Spiegeln läuft ein Lichtimpuls hin und her. Das Spiegelsystem wird quer zur Laufrichtung des Lichtimpulses in Bewegung gesetzt. Aus Sicht des ruhenden Beobachters beschreibt der Lichtstrahl nun eine Zickzacklinie zwischen den beiden Spiegeln. Weil der schräge Weg zwischen den Spiegeln länger ist als die gerade Verbindung, soll das Licht aus Sicht des ruhenden Beobachters für den Weg zwischen den Spiegeln länger brauchen, wodurch der Takt der Lichtuhr langsamer geht. Daraus folgert Einstein, dass die Zeit im bewegten System langsamer verläuft. Soweit das Gedankenexperiment.
Die Lichtuhr ist im Prinzip eine fortlaufende Wiederholung des rechtwinkligen Dreiecks ABC, an Hand dessen die Zeitdilatation auf einfache Weise in der Literatur veranschaulicht wird. Jedoch die kritische Beschreibung lautet anders. Der Lichtstrahl läuft zwischen den beiden Spiegeln von A nach B (und wieder zurück). Das Eintreffen des Lichtstrahls in B ist ein Ereignis, das an einem bestimmten Ort zu einer bestimmten Zeit stattfindet. Es gibt nur eine physikalische Wirklichkeit. Wie also sollte der Lichtstrahl in B zu unterschiedlichen Zeiten eintreffen? Zwar legt der Lichtstrahl aus Sicht des ruhenden Beobachters einen längeren Weg zurück, aber er hat für den ruhenden Beobachter auch eine größere Geschwindigkeit. Daher trifft der Lichtstrahl für alle Beobachter zur selben Zeit in B ein. (Die unterschiedliche Lichtlaufzeit zwischen B und den Beobachtern ist nach der Relativitätstheorie bekanntlich ohne Belang). .
Dieselbe Überlegung trifft auch zu, wenn man das bekannte rechtwinklige Dreieck ABC für sich allein betrachtet oder es zum Beispiel in einen Eisenbahnwagen einfügt. Aus Sicht des ruhenden Beobachters läuft der Lichtstrahl nicht von A nach B, sondern schräg von A nach C. Doch der Lichtstrahl A-C hat aus Sicht des ruhenden Beobachter nicht die Geschwindigkeit c (wie Einstein voraussetzt) sondern nach Pythagoras V¯c² + v². Daraus folgt, dass der Lichtstrahl für jeden Beobachter zur selben Zeit im Punkt B eintrifft. Der ruhende Bobachter hat denselben Punkt B im Auge, benennt ihn aber mit C, weil er sich aus seiner Sicht bewegt. Allgemeiner formuliert: Es ist logisch und tatsächlich ausgeschlossen, dass ein und der derselbe Lichtstrahl (oder ein Lichtblitz, oder ein Photon) an ein und demselben realen Ort *), bzw. an der Spiegeloberfläche zu unterschiedlichen Zeiten eintrifft.
Das Gedankenexperiment erweckt den Eindruck, dass die bewegte Lichtuhr langsamer geht. Das beruht darauf, dass das Licht zu einer theoretischen Uhr umfunktioniert wird. Dass Einstein aus dem von ihm postulierten (aber niemals bewiesenen) Ausbreitungsverhalten von Licht und aus dem daraus folgenden langsameren Gang der Lichtuhr auf einen langsameren Verlauf der Zeit schließt, beruht auf einem falschen Zeitbegriff. Denn die Zeit hängt weder von Licht- oder Systemgeschwindigkeiten noch vom Gang der Uhren ab.
Geschwindigkeit wird an der Zeit gemessen, was durch die Formel v = s/t bestätigt wird. Einstein stellt diese einfache und unbestreitbare Wahrheit auf den Kopf, indem er die Zeit von der Geschwindigkeit abhängig macht. Letzteres ist keine neue Erkenntnis über die Natur, sondern eine willkürliche mathematische Spielerei zu dem Zweck, die Lichtgeschwindigkeit in Bezug auf unterschiedlich bewegte Systeme konstant zu halten.
Die Einstein-Lichtuhr ist keine wirkliche Uhr, sondern ein Gedankenexperiment, welches das von Einstein postulierte Ausbreitungsverhalten von Licht demonstriert. Zwischen zwei parallelen Spiegeln läuft ein Lichtimpuls hin und her. Das Spiegelsystem wird quer zur Laufrichtung des Lichtimpulses in Bewegung gesetzt. Aus Sicht des ruhenden Beobachters beschreibt der Lichtstrahl nun eine Zickzacklinie zwischen den beiden Spiegeln. Weil der schräge Weg zwischen den Spiegeln länger ist als die gerade Verbindung, soll das Licht aus Sicht des ruhenden Beobachters für den Weg zwischen den Spiegeln länger brauchen, wodurch der Takt der Lichtuhr langsamer geht. Daraus folgert Einstein, dass die Zeit im bewegten System langsamer verläuft. Soweit das Gedankenexperiment.
Die Lichtuhr ist im Prinzip eine fortlaufende Wiederholung des rechtwinkligen Dreiecks ABC, an Hand dessen die Zeitdilatation auf einfache Weise in der Literatur veranschaulicht wird. Jedoch die kritische Beschreibung lautet anders. Der Lichtstrahl läuft zwischen den beiden Spiegeln von A nach B (und wieder zurück). Das Eintreffen des Lichtstrahls in B ist ein Ereignis, das an einem bestimmten Ort zu einer bestimmten Zeit stattfindet. Es gibt nur eine physikalische Wirklichkeit. Wie also sollte der Lichtstrahl in B zu unterschiedlichen Zeiten eintreffen? Zwar legt der Lichtstrahl aus Sicht des ruhenden Beobachters einen längeren Weg zurück, aber er hat für den ruhenden Beobachter auch eine größere Geschwindigkeit. Daher trifft der Lichtstrahl für alle Beobachter zur selben Zeit in B ein. (Die unterschiedliche Lichtlaufzeit zwischen B und den Beobachtern ist nach der Relativitätstheorie bekanntlich ohne Belang). .
Dieselbe Überlegung trifft auch zu, wenn man das bekannte rechtwinklige Dreieck ABC für sich allein betrachtet oder es zum Beispiel in einen Eisenbahnwagen einfügt. Aus Sicht des ruhenden Beobachters läuft der Lichtstrahl nicht von A nach B, sondern schräg von A nach C. Doch der Lichtstrahl A-C hat aus Sicht des ruhenden Beobachter nicht die Geschwindigkeit c (wie Einstein voraussetzt) sondern nach Pythagoras V¯c² + v². Daraus folgt, dass der Lichtstrahl für jeden Beobachter zur selben Zeit im Punkt B eintrifft. Der ruhende Bobachter hat denselben Punkt B im Auge, benennt ihn aber mit C, weil er sich aus seiner Sicht bewegt. Allgemeiner formuliert: Es ist logisch und tatsächlich ausgeschlossen, dass ein und der derselbe Lichtstrahl (oder ein Lichtblitz, oder ein Photon) an ein und demselben realen Ort *), bzw. an der Spiegeloberfläche zu unterschiedlichen Zeiten eintrifft.
Das Gedankenexperiment erweckt den Eindruck, dass die bewegte Lichtuhr langsamer geht. Das beruht darauf, dass das Licht zu einer theoretischen Uhr umfunktioniert wird. Dass Einstein aus dem von ihm postulierten (aber niemals bewiesenen) Ausbreitungsverhalten von Licht und aus dem daraus folgenden langsameren Gang der Lichtuhr auf einen langsameren Verlauf der Zeit schließt, beruht auf einem falschen Zeitbegriff. Denn die Zeit hängt weder von Licht- oder Systemgeschwindigkeiten noch vom Gang der Uhren ab.
Geschwindigkeit wird an der Zeit gemessen, was durch die Formel v = s/t bestätigt wird. Einstein stellt diese einfache und unbestreitbare Wahrheit auf den Kopf, indem er die Zeit von der Geschwindigkeit abhängig macht. Letzteres ist keine neue Erkenntnis über die Natur, sondern eine willkürliche mathematische Spielerei zu dem Zweck, die Lichtgeschwindigkeit in Bezug auf unterschiedlich bewegte Systeme konstant zu halten.
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*) Ich meine damit keinen Ort im relativen mathematischen Raum, sondern einen realen Gegenstand., so wie wir eine Ortsangabe gewöhnlich mit einem realen Gegenstand verbinden, z,B. mit einem Gebäude, einer Gedenksäule, einem Turm.
Samstag, 23. Juli 2011
Die Relativität der Zeit- und Raumrelationen
(geändert am 26. August 2011)
Ungeachtet der ausführlichen Definitionsbemühungen Einsteins (Zeit entspricht dem Uhrenstand, Zeit und Gleichzeitigkeit sind durch die Synchronisierung von Uhren zu definieren), dürfte unbestritten sein, dass unter "Zeit" in der Relativitätstheorie grundsätzlich die Zeitrelationen zu verstehen sind, das heißt die Abstände in der Aufeinanderfolge von Veränderungen bzw. Ereignissen. Dass Einstein dabei mit "Zeit" auch Zeitpunkte bezeichnet, ändert nichts an der grundsätzlich relationistischen Zeitauffassung, die Einstein von Ernst Mach übernimmt.
Die Zeitrelationen, also die Zeitspannen zwischen Ereignissen, sind ebenso wie die Raumrelationen Länge, Breite und Höhe (zum Beispiel die Abmessungen eines Hauses), feste Größen und als solche nicht relativ. Einsteins Theorie der relativen Zeit von 1905 beschreibt jedoch nicht die naturgegebenen, wirklichen Zeitrelationen, sondern ausschließlich die Sinneseindrücke, durch welche die Beobachter von den Zeitrelationen erfahren. Die Sinneseindrücke werden aber beeinflusst durch die Lichtlaufzeit, wodurch die Zeitrelationen zwangsläufig relativ erscheinen. Ein bestimmtes Ereignis, zum Beispiel ein Lichtblitz, wird von unterschiedlich weit entfernten Beobachtern zu unterschiedlichen Zeitpunkten wahrgenommen. Aus diesem Grund ist Gleichzeitigkeit nach Einsteins Logik relativ. In der Relativitätstheorie geht es zwar um bewegte Systeme, aber auch hier gilt dieselbe Logik, zum Beispiel in den auch aus der Populärliteratur bekannten Eisenbahn-Gedankenexperimenten. Am Zuganfang und am Zugende sollen auf den Schienen gleichzeitig (!) Lichtblitze gezündet werden. (Einstein setzt die absolute Gleichzeitigkeit voraus, obwohl es sie nach seiner Theorie gar nicht gibt!). Der in der Mitte des Zuges fahrende Beobachter sieht die Blitze nicht gleichzeitig, weil er sich auf die vordere Lichtquelle zu bewegt und sich von der anderen Lichtquelle weg bewegt. Daher sei Gleichzeitigkeit relativ (vgl. z. B. Mittelstaedt, Der Zeitbegriff in der Physik, 1976, Seite 85 ff.). Und das, obwohl der Effekt lediglich durch die unterschiedlichen Lichtlaufzeiten zwischen den Lichtquellen und dem Beobachter verursacht wird.
Von relativer Gleichzeitigkeit kann man natürlich nur dann sprechen, wenn man auschließlich die Sinneswahrnehmungen der Beobachter meint. Aber die Aufgabe der Physik als Naturwissenschaft besteht darin, nicht individuelle Sinneseindrücke, sondern die Wirklichkeit zu beschreiben. Daher wird jeder vernünftige Physiker die Lichtlaufzeit in seine Überlegungen einbeziehen und zu dem Ergebnis kommen, dass hinter den relativen Sinneseindrücken in Wirklichkeit die tatsächliche Gleichzeitigkeit steht. Im übrigen setzt Einstein bei allen seinen Gedankenexperimenten ungewollt die absolute Gleichzeitigkeit voraus, wenn er z. B. davon spricht, dass "gleichzeitig" zwei Lichtblitze gezündet werden.
Aber in der Relativitätstheorie gilt die Beobachtung als einzige Wirklichkeit. Einsteins philosophische Ansichten waren nach eigenem Bekunden weitgehend durch den Physiker und Philosophen Ernst Mach bestimmt, den er als seinen eigentlichen Lehrer betrachtet. Ernst Mach lehnte nicht nur die absolute Zeit ab, sondern er vertrat auch die - wohl zutreffende - Auffassung, dass wir die objektive Realität nicht erkennen können. Daraus zog er aber die - sicher unzutreffende - Schlussfolgerung, dass sich die Wissenschaft auf die Beschreibung von Sinneseindrücken zu beschränken habe. Aus diesem Grund erscheint zum Beispiel für Ernst Mach der ins Wasser getauchte Stab nicht gekrümmt, sondern er ist gekrümmt (auch wenn er metrisch gerade ist). Die Erkenntnistheorie von Ernst Mach ist in der Literatur unter der Bezeichnung "Empiriokritizismus" bekannt.
Ernst Machs Auffassung ist Ausdruck einer sensualistischen Philosophie, deren Tradition bereits Vorläufer in der griechischen Antike hat. Nach dieser Philosophie beruht unser gesamtes Wissen letztlich auf Sinneseindrücken, die Verstandesleistung spielt dabei ursprünglich keine Rolle. Aus diesem Grund ist das was wir beobachten, unsere einzige Wirklichkeit. Allerdings wusste Protagoras (ca. 480 - 421 v.Chr.) noch nichts von der Lichtlaufzeit, sondern musste glauben, dass das was wir sehen, stets der Wirklichkeit entspricht. Bestärkt wurde Ernst Mach sicher auch durch Immanuel Kants Lehre, wonach wir nur die Phänomene (Erscheinungen) erkennen, nicht aber die Dinge an sich. Allerdings muss sich Mach im Klaren darüber gewesen sein, dass die zeitliche Abweichung zwischen Beobachtung und Wirklichkeit durch die Lichtlaufzeit nicht zum Bereich der für unsere Erkenntnis unzugänglichen Dinge an sich, sondern zum Allgemeinwissen gehört. Dies dürfte der wesentliche Grund dafür sein, warum Ernst Mach die Relativitätstheorie zeitlebens abgelehnt hat, obwohl seine Forderung nach Abschaffung der absoluten Zeit sicher ein Motiv für Einsteins Relativitätstheorie war.
Würde man in der Physik die Sinneseindrücke grundsätzlich mit der Wirklichkeit gleichsetzen - wie es Einstein mit den Zeitrelationen macht - so wären schon allein aufgrund optischer Gesetze auch die Raumrelationen relativ. Denn ein Gegenstand erscheint uns um so kleiner, je weiter er entfernt ist. Doch kein ernst zu nehmender Physiker würde behaupten, dass der Monddurchmesser in Wirklichkeit relativ ist, denn wir wissen alle, dass er eine naturgegebe feste Größe von 3476 km ist. Ebenso sind die Zeitspannen zwischen Ereignissen naturgegebene Größen, sie erscheinen nur relativ infolge unterschiedlicher Lichtlaufzeiten. Das komplizierte und schwer durchschaubare relativistische Spiel mit der Zeit findet nur Glauben, weil wir Menschen von der Zeit - im Gegensatz zu den Raumrelationen Länge, Breite und Höhe - von Natur aus keine anschauliche Vorstellung haben.
Ungeachtet der ausführlichen Definitionsbemühungen Einsteins (Zeit entspricht dem Uhrenstand, Zeit und Gleichzeitigkeit sind durch die Synchronisierung von Uhren zu definieren), dürfte unbestritten sein, dass unter "Zeit" in der Relativitätstheorie grundsätzlich die Zeitrelationen zu verstehen sind, das heißt die Abstände in der Aufeinanderfolge von Veränderungen bzw. Ereignissen. Dass Einstein dabei mit "Zeit" auch Zeitpunkte bezeichnet, ändert nichts an der grundsätzlich relationistischen Zeitauffassung, die Einstein von Ernst Mach übernimmt.
Die Zeitrelationen, also die Zeitspannen zwischen Ereignissen, sind ebenso wie die Raumrelationen Länge, Breite und Höhe (zum Beispiel die Abmessungen eines Hauses), feste Größen und als solche nicht relativ. Einsteins Theorie der relativen Zeit von 1905 beschreibt jedoch nicht die naturgegebenen, wirklichen Zeitrelationen, sondern ausschließlich die Sinneseindrücke, durch welche die Beobachter von den Zeitrelationen erfahren. Die Sinneseindrücke werden aber beeinflusst durch die Lichtlaufzeit, wodurch die Zeitrelationen zwangsläufig relativ erscheinen. Ein bestimmtes Ereignis, zum Beispiel ein Lichtblitz, wird von unterschiedlich weit entfernten Beobachtern zu unterschiedlichen Zeitpunkten wahrgenommen. Aus diesem Grund ist Gleichzeitigkeit nach Einsteins Logik relativ. In der Relativitätstheorie geht es zwar um bewegte Systeme, aber auch hier gilt dieselbe Logik, zum Beispiel in den auch aus der Populärliteratur bekannten Eisenbahn-Gedankenexperimenten. Am Zuganfang und am Zugende sollen auf den Schienen gleichzeitig (!) Lichtblitze gezündet werden. (Einstein setzt die absolute Gleichzeitigkeit voraus, obwohl es sie nach seiner Theorie gar nicht gibt!). Der in der Mitte des Zuges fahrende Beobachter sieht die Blitze nicht gleichzeitig, weil er sich auf die vordere Lichtquelle zu bewegt und sich von der anderen Lichtquelle weg bewegt. Daher sei Gleichzeitigkeit relativ (vgl. z. B. Mittelstaedt, Der Zeitbegriff in der Physik, 1976, Seite 85 ff.). Und das, obwohl der Effekt lediglich durch die unterschiedlichen Lichtlaufzeiten zwischen den Lichtquellen und dem Beobachter verursacht wird.
Von relativer Gleichzeitigkeit kann man natürlich nur dann sprechen, wenn man auschließlich die Sinneswahrnehmungen der Beobachter meint. Aber die Aufgabe der Physik als Naturwissenschaft besteht darin, nicht individuelle Sinneseindrücke, sondern die Wirklichkeit zu beschreiben. Daher wird jeder vernünftige Physiker die Lichtlaufzeit in seine Überlegungen einbeziehen und zu dem Ergebnis kommen, dass hinter den relativen Sinneseindrücken in Wirklichkeit die tatsächliche Gleichzeitigkeit steht. Im übrigen setzt Einstein bei allen seinen Gedankenexperimenten ungewollt die absolute Gleichzeitigkeit voraus, wenn er z. B. davon spricht, dass "gleichzeitig" zwei Lichtblitze gezündet werden.
Aber in der Relativitätstheorie gilt die Beobachtung als einzige Wirklichkeit. Einsteins philosophische Ansichten waren nach eigenem Bekunden weitgehend durch den Physiker und Philosophen Ernst Mach bestimmt, den er als seinen eigentlichen Lehrer betrachtet. Ernst Mach lehnte nicht nur die absolute Zeit ab, sondern er vertrat auch die - wohl zutreffende - Auffassung, dass wir die objektive Realität nicht erkennen können. Daraus zog er aber die - sicher unzutreffende - Schlussfolgerung, dass sich die Wissenschaft auf die Beschreibung von Sinneseindrücken zu beschränken habe. Aus diesem Grund erscheint zum Beispiel für Ernst Mach der ins Wasser getauchte Stab nicht gekrümmt, sondern er ist gekrümmt (auch wenn er metrisch gerade ist). Die Erkenntnistheorie von Ernst Mach ist in der Literatur unter der Bezeichnung "Empiriokritizismus" bekannt.
Ernst Machs Auffassung ist Ausdruck einer sensualistischen Philosophie, deren Tradition bereits Vorläufer in der griechischen Antike hat. Nach dieser Philosophie beruht unser gesamtes Wissen letztlich auf Sinneseindrücken, die Verstandesleistung spielt dabei ursprünglich keine Rolle. Aus diesem Grund ist das was wir beobachten, unsere einzige Wirklichkeit. Allerdings wusste Protagoras (ca. 480 - 421 v.Chr.) noch nichts von der Lichtlaufzeit, sondern musste glauben, dass das was wir sehen, stets der Wirklichkeit entspricht. Bestärkt wurde Ernst Mach sicher auch durch Immanuel Kants Lehre, wonach wir nur die Phänomene (Erscheinungen) erkennen, nicht aber die Dinge an sich. Allerdings muss sich Mach im Klaren darüber gewesen sein, dass die zeitliche Abweichung zwischen Beobachtung und Wirklichkeit durch die Lichtlaufzeit nicht zum Bereich der für unsere Erkenntnis unzugänglichen Dinge an sich, sondern zum Allgemeinwissen gehört. Dies dürfte der wesentliche Grund dafür sein, warum Ernst Mach die Relativitätstheorie zeitlebens abgelehnt hat, obwohl seine Forderung nach Abschaffung der absoluten Zeit sicher ein Motiv für Einsteins Relativitätstheorie war.
Würde man in der Physik die Sinneseindrücke grundsätzlich mit der Wirklichkeit gleichsetzen - wie es Einstein mit den Zeitrelationen macht - so wären schon allein aufgrund optischer Gesetze auch die Raumrelationen relativ. Denn ein Gegenstand erscheint uns um so kleiner, je weiter er entfernt ist. Doch kein ernst zu nehmender Physiker würde behaupten, dass der Monddurchmesser in Wirklichkeit relativ ist, denn wir wissen alle, dass er eine naturgegebe feste Größe von 3476 km ist. Ebenso sind die Zeitspannen zwischen Ereignissen naturgegebene Größen, sie erscheinen nur relativ infolge unterschiedlicher Lichtlaufzeiten. Das komplizierte und schwer durchschaubare relativistische Spiel mit der Zeit findet nur Glauben, weil wir Menschen von der Zeit - im Gegensatz zu den Raumrelationen Länge, Breite und Höhe - von Natur aus keine anschauliche Vorstellung haben.
Mittwoch, 8. Juni 2011
Etwas Erkenntnistheorie ist hilfreich
Im 18. Jahrhundert standen sich zwei Auffassungen über die Möglichkeiten und Grenzen unserer Erkenntnis unversöhnlich gegenüber. Der Rationalismus wollte unabhängig von der Erfahrung, aus reiner Vernunft, das Wesen der Dinge erkennen. Im Gegensatz dazu stand die Auffassung, die alle Erkenntnis aus der Erfahrung, aus den Sinneseindrücken ableiten wollte (Empirismus, Sensualismus). Immanuel Kant bringt beides mit einer heute noch überzeugenden Lösung unter einen Hut. Erkenntnis setzt Erfahrung voraus. Jedoch alles was wir sinnlich wahrnehmen, erfolgt innerhalb der im vorhinein im Verstand vorhandenen Anschauungsformen Raum und Zeit. Zudem: alles Erfahrungswissen gilt nur für die Phänomene (Erscheinungen). Wir können nicht hinter die Erscheinungen blicken, wir können das Wesen der Dinge nicht erkennen. Daneben verfügen wir nach Kant aber auch über apriorisches Wissen, das unabhängig von jeder Erfahrung gegeben ist.
Albert Einsteins philosophische Überzeugungen waren weitgehend durch den Physiker und Philosophen Ernst Mach beeinflusst. Auch Mach vertrat die Position, dass wir nicht hinter die Erscheinungen sehen können. Eine objektive Wirklichkeit gebe es nicht, und wenn, dann könnten wir sie nicht erkennen. Damit ging Mach noch einen Schritt weiter als Kant, der überzeugt war, dass es die objektive Wirklichkeit gibt, auch wenn er beklagte, dafür keinen Beweis zu haben. Mach zog aus seiner Erkenntnistheorie die Folgerung, dass die Wissenschaft sich auf die Beschreibung von Sinneseindrücken zu beschränken habe, denn die Beobachtung sei unsere einzige Wirklichkeit. Dies ist heute überholt, denn Naturwissenschaft ist mehr als die Beschreibung von Sinneseindrücken. Wir müssen hier nicht erörtern, warum die Erkenntnistheorie von Ernst Mach obsolet (veraltet) ist, denn es geht in Einsteins Theorie der relativen Zeit in erster Linie um die Behauptung, dass Beobachtung und Wirklichkeit zeitlich übereinstimmen. Der ruhende Beobachter sieht, dass die bewegte Uhr langsamer geht. Geht die bewegte Uhr deshalb wirklich langsamer?
Ausgerechnet hinsichtlich der Zeit setzt Einstein Beobachtung und Wirklichkeit gleich, obwohl bekannt ist, dass zwischen Beobachtung und Wirklichkeit stets Zeitdifferenzen infolge der Lichtlaufzeit bestehen. Dies führt letztlich zu Einsteins Irrtum, dass die bewegte Uhr nicht scheinbar, sondern wirklich nachgeht. Auch wenn die relativistische Zeitdilatation nicht aus der Lichtlaufzeit zwischen den Systemen, sondern aus der für den ruhenden und den bewegten Beobachter unterschiedlichen Lichtlaufzeit zwischen zwei Punkten innerhalb des bewegten Systems hergeleitet wird, so beruht trotzdem die behauptete Zeitdilatation auf unterschiedlichen Lichtlaufzeiten und somit lediglich auf unterschiedlichen Sinneseindrücken des ruhenden und des bewegten Beobachters.
Die Behauptung der zeitlichen Übereinstimmung von Beobachtung und Wirklichkeit ist offenkundig falsch. Da helfen auch die nachträglichen Rechtfertigungsversuche nichts, wonach wir von Natur aus die Lichtlaufzeit im Einzelfall nicht kennen und daher die Beobachtung unsere einzige Wirklichkeit sei. Denn der begrenzte Wissensstand unserer Ahnen kann nicht als Grundlage oder Rechtfertigung für Aussagen der heutigen Philosophie und Physik herangezogen werden. Ernst Mach soll angeblich die Relativitätstheorie zeitlebens abgelehnt haben. Falls dies zutrifft, so hatte er einen guten Grund dafür: Wir müssen nicht das Wesen der Dinge erkennen, um zu wissen, dass infolge der Lichtlaufzeit stets ein Zeitunterschied zwischen Beobachtung und Wirklichkeit besteht.
Albert Einsteins philosophische Überzeugungen waren weitgehend durch den Physiker und Philosophen Ernst Mach beeinflusst. Auch Mach vertrat die Position, dass wir nicht hinter die Erscheinungen sehen können. Eine objektive Wirklichkeit gebe es nicht, und wenn, dann könnten wir sie nicht erkennen. Damit ging Mach noch einen Schritt weiter als Kant, der überzeugt war, dass es die objektive Wirklichkeit gibt, auch wenn er beklagte, dafür keinen Beweis zu haben. Mach zog aus seiner Erkenntnistheorie die Folgerung, dass die Wissenschaft sich auf die Beschreibung von Sinneseindrücken zu beschränken habe, denn die Beobachtung sei unsere einzige Wirklichkeit. Dies ist heute überholt, denn Naturwissenschaft ist mehr als die Beschreibung von Sinneseindrücken. Wir müssen hier nicht erörtern, warum die Erkenntnistheorie von Ernst Mach obsolet (veraltet) ist, denn es geht in Einsteins Theorie der relativen Zeit in erster Linie um die Behauptung, dass Beobachtung und Wirklichkeit zeitlich übereinstimmen. Der ruhende Beobachter sieht, dass die bewegte Uhr langsamer geht. Geht die bewegte Uhr deshalb wirklich langsamer?
Ausgerechnet hinsichtlich der Zeit setzt Einstein Beobachtung und Wirklichkeit gleich, obwohl bekannt ist, dass zwischen Beobachtung und Wirklichkeit stets Zeitdifferenzen infolge der Lichtlaufzeit bestehen. Dies führt letztlich zu Einsteins Irrtum, dass die bewegte Uhr nicht scheinbar, sondern wirklich nachgeht. Auch wenn die relativistische Zeitdilatation nicht aus der Lichtlaufzeit zwischen den Systemen, sondern aus der für den ruhenden und den bewegten Beobachter unterschiedlichen Lichtlaufzeit zwischen zwei Punkten innerhalb des bewegten Systems hergeleitet wird, so beruht trotzdem die behauptete Zeitdilatation auf unterschiedlichen Lichtlaufzeiten und somit lediglich auf unterschiedlichen Sinneseindrücken des ruhenden und des bewegten Beobachters.
Die Behauptung der zeitlichen Übereinstimmung von Beobachtung und Wirklichkeit ist offenkundig falsch. Da helfen auch die nachträglichen Rechtfertigungsversuche nichts, wonach wir von Natur aus die Lichtlaufzeit im Einzelfall nicht kennen und daher die Beobachtung unsere einzige Wirklichkeit sei. Denn der begrenzte Wissensstand unserer Ahnen kann nicht als Grundlage oder Rechtfertigung für Aussagen der heutigen Philosophie und Physik herangezogen werden. Ernst Mach soll angeblich die Relativitätstheorie zeitlebens abgelehnt haben. Falls dies zutrifft, so hatte er einen guten Grund dafür: Wir müssen nicht das Wesen der Dinge erkennen, um zu wissen, dass infolge der Lichtlaufzeit stets ein Zeitunterschied zwischen Beobachtung und Wirklichkeit besteht.
Donnerstag, 24. Februar 2011
1911 - 2011 Hundert Jahre Zwillingsparadoxon
Zuletzt ergänzt im April 2024
Nach Einsteins Relativitätstheorie geht eine Uhr, die von einem Ort weg und wieder zurück bewegt wird, gegenüber einer in Ruhe gebliebenen Uhr nach. Der französische Physiker Paul Langevin wies 1911 darauf hin, dass dies nicht sein kann. Denn eine grundlegende Voraussetzung der Relativitätstheorie ist die Relativität von Bewegung. Die bewegte Uhr kann als ruhend und die ruhende Uhr als bewegt betrachtet werden, sodass jede der beiden Uhren gegenüber der anderen nachgehen müsste. Laut Langevin ist es aber logisch und tatsächlich ausgeschlossen, dass von zwei Uhren jede gegenüber der anderen nachgeht.
Langevin hatte aber als Schüler des französischen Gelehrten Henri Poincaré (1854 - 1912) gar kein Interesse daran, die Relativitätstheorie zu widerlegen. Poincaré beanspruchte für sich, schon vor Einstein wesentliche Teile der Relativitätstheorie formuliert zu haben. Der Streit wurde bis heute nicht entschieden. Traditionell glauben die Franzosen eher an ihren Poincaré, die Deutschen und Amerikaner an ihren Einstein. Weil die durch Langevin formulierte absurde Konsequenz aus Einsteins Überlegungen das Ende der Relativitätstheorie gewesen wäre, wurde das Absurde kurzerhand zum Uhrenparadoxon erklärt und überdies zum Zwillingsparadoxon ausgeschmückt. Dadurch wurde zwar die Theorie scheinbar gerettet. Der Preis dafür ist jedoch, dass die relativistischen Theoretiker seit Einstein vergeblich nach einer Lösung für das Paradoxon suchen. Hierfür wurden seit 1911 bis zur Gegenwart Dutzende von unterschiedlichen Begründungen herangezogen. Nach derzeit überwiegender Meinung hat die Beschleunigung nach der allgemeinen Relativitätstheorie keinen entscheidenden Einfluss, so dass das Paradoxon, wie schon ursprünglich, aus der speziellen Relativitätstheorie allein erklärt werden müsste.
Dabei wird ignoriert, dass jeder Lösungsansatz für das Uhrenparadoxon zum Scheitern verurteilt ist. Denn die als "Paradoxon" *) beschönigte absurde Konsequenz beruht auf dem Irrtum, dass die bewegte Uhr ihren Gang nicht scheinbar, sondern wirklich verändert. Doch wie sollte die bewegte Uhr wirklich nachgehen, wenn die Zeitdilatation auf unterschiedlichen Lichtlaufzeiten (zwischen den Punkten A und B des bewegten Systems) für den ruhenden und den bewegten Beobachter, mithin lediglich auf unterschiedlichen Sinneseindrücken beruht? Auch diese Frage wurde in 100 Jahren nie beantwortet. Da es keine Auflösung für das Uhrenparadoxon geben kann, gilt nach wie vor, dass die Relativitätstheorie seit 1911 widerlegt ist.
Langevin hatte aber als Schüler des französischen Gelehrten Henri Poincaré (1854 - 1912) gar kein Interesse daran, die Relativitätstheorie zu widerlegen. Poincaré beanspruchte für sich, schon vor Einstein wesentliche Teile der Relativitätstheorie formuliert zu haben. Der Streit wurde bis heute nicht entschieden. Traditionell glauben die Franzosen eher an ihren Poincaré, die Deutschen und Amerikaner an ihren Einstein. Weil die durch Langevin formulierte absurde Konsequenz aus Einsteins Überlegungen das Ende der Relativitätstheorie gewesen wäre, wurde das Absurde kurzerhand zum Uhrenparadoxon erklärt und überdies zum Zwillingsparadoxon ausgeschmückt. Dadurch wurde zwar die Theorie scheinbar gerettet. Der Preis dafür ist jedoch, dass die relativistischen Theoretiker seit Einstein vergeblich nach einer Lösung für das Paradoxon suchen. Hierfür wurden seit 1911 bis zur Gegenwart Dutzende von unterschiedlichen Begründungen herangezogen. Nach derzeit überwiegender Meinung hat die Beschleunigung nach der allgemeinen Relativitätstheorie keinen entscheidenden Einfluss, so dass das Paradoxon, wie schon ursprünglich, aus der speziellen Relativitätstheorie allein erklärt werden müsste.
Dabei wird ignoriert, dass jeder Lösungsansatz für das Uhrenparadoxon zum Scheitern verurteilt ist. Denn die als "Paradoxon" *) beschönigte absurde Konsequenz beruht auf dem Irrtum, dass die bewegte Uhr ihren Gang nicht scheinbar, sondern wirklich verändert. Doch wie sollte die bewegte Uhr wirklich nachgehen, wenn die Zeitdilatation auf unterschiedlichen Lichtlaufzeiten (zwischen den Punkten A und B des bewegten Systems) für den ruhenden und den bewegten Beobachter, mithin lediglich auf unterschiedlichen Sinneseindrücken beruht? Auch diese Frage wurde in 100 Jahren nie beantwortet. Da es keine Auflösung für das Uhrenparadoxon geben kann, gilt nach wie vor, dass die Relativitätstheorie seit 1911 widerlegt ist.
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*) Ein Paradoxon ist eine scheinbar falsche Aussage, die sich bei genauer Analyse als richtig erweist.
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Anmerkung im Dezember 2020, zuletzt ergänzt im Januar 2022:
Der vorstehende Aufsatz aus dem Jahr 2011 dokumentiert den Beginn meiner kritischen Auseinandersetzung mit Einsteins relativer Zeit. Gläubige Anhänger der Relativitätstheorie sind dadurch nicht zu überzeugen, vor allem aus zwei Gründen.
1. Nach aktuellem Stand der herrschenden Lehre wird das Uhren- oder Zwillingsparadoxon mit unterschiedlichen Weltlinien der beiden Systeme begründet. Dieses Argument hat aus Sicht des Relativismus den Vorteil, dass es für die meisten Außenstehenden unverständlich und damit nicht angreifbar ist. Jedoch beschreibt die sogenannte M 4 -Welt nur auf geometrische Weise, was vorher in allgemein verständlicher Sprache beschrieben wurde, nämlich die Konsequenzen aus Einsteins Überlegungen. Kurz gesagt, der Unsinn wird mathematisch verschleiert. Wie schon der ungarische Philosoph Melchior Palagyi, der als erster das Wort "Raumzeit" verwendete (allerdings nicht in der relativistischen Bedeutung des Wortes), in Bezug auf die Relativitätstheorie gesagt hat: Mathematik schützt vor Torheit nicht.
2. Nach offizieller Doktrin beruht die Zeitdehnung nicht auf unterschiedlichen Sinneseindrücken der Beobachter (wie in §§ 1 und 2 von Einsteins Text von 1905, wo die Begriffe von Zeit und Gleichzeitigkeit definiert werden), sondern sie soll abweichend von Einsteins § 1 und 2 ein nach § 3 mathematisch bewiesener Effekt sein. Wobei der Relativismus ignoriert, dass Zeit und Gleichzeitigkeit bereits aufgrund von Einsteins Definitionen relativ sind (§§ 1 und 2), während die Berechnung in § 3 nur den Faktor der Relativität aufzeigt. Am Ende von Einsteins Rechnung steht als Ergebnis der "Lorentzfaktor".
Einsteins Definitionen von Zeit und Gleichzeitigkeit sind aber völlig subjektivistisch. Was ein Beobachter gleichzeitig sieht, ist gleichzeitig. Ein anderer Beobachter sieht dieselben Vorgänge nicht gleichzeitig - und schon ist Gleichzeitigkeit relativ. Nun ging es nur noch darum, eine mathematische Beziehung zwischen beiden Beobachtungen herzustellen. Und daraus wird der abwegige Schluss gezogen, die Relativität sei mathematisch bewiesen.
Einstein war nicht der erste, der die subjektivistische Betrachtungsweise in die Physik eingeführt hat. Wie der Philosoph Karl Popper feststellt, hat der Einbruch des Subjektivismus in die Physik schon vor Einstein begonnen. Von Ernst Mach, dem Vorbild des jungen Einstein, stammt der heute obsolete Leitsatz: "Die Beobachtung ist unsere einzige Wirklichkeit." Dies ist auch der Grund dafür, warum in der Relativitätstheorie eine bewegte Uhr nicht scheinbar, sondern wirklich nachgeht. Letztlich geht es um einen Streit zwischen Verstandeslogik (common sense) und überholten positivistischen Grundsätzen des 19. Jahrhunderts.
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