Freitag, 3. Juli 2026

Auf dem Mond...

Auf dem Mond wird von der Lichtquelle A ein Lichtblitz zu der in B stehenden Flagge gesandt.

In derselben Zeitdauer, in welcher der Lichtblitz nach B läuft, bewegt sich der Mond ein kleines Stück weiter. Daher bewegt sich aus Sicht der Erde die Flagge von B nach C. Weil die Strecke AC länger ist als AB, soll nach der Relativitätstheorie der Lichtblitz in C später eintreffen als B. Doch in der physikalischen Realität sind B und C identisch, denn es gibt nur eine Flagge. Auf dem Mond steht die Flagge in B, aus Sicht der Erde hat die Flagge sich nach C bewegt. Aber real existiert nur eine Flagge. Daher trifft der Lichtblitz gleichzeitig in B und C ein. Das Eintreffen des Lichtblitzes an der Flagge ist ein Ereignis an einem bestimmten Ort zu einer bestimmten Zeit. 

Es ist logisch und tatsächlich ausgeschlossen, dass ein und derselbe Lichtblitz an ein und demselben Ort zu unterschiedlichen Zeiten eintrifft. Damit ist Einsteins Prinzip der konstanten Lichtgeschwindigkeit und die Zeitdehnung widerlegt.

Lediglich mathematisch fallen B und C auseinander, weil sie unterschiedlich bewegten Koordinatensystemen zugeordnet werden. Physisch real sind B und C identische Punkte, nämlich der Ort an dem die Flagge auf dem Mond steht. 

Anmerkungen:

1. Um die Sache nicht unnötig kompliziert zu machen, wird in obigem Beispiel angenommen, dass der Mond eine flache Scheibe ist.  

2. Die Lichtlaufzeit zwischen Mond und Erde spielt nach der Relativitätstheorie keine Rolle. Aber die Überlegungen zu diesem Beispiel zeigen, dass der Zeitunterschied nur auf unterschiedlichen Sinneseindrücken unterschiedlich bewegter Beobachter beruhen kann. 

3. Man könnte in obigem Bild noch einen zweiten Mond einzeichnen, der um die Strecke BC nach rechts verschoben ist, aber dadurch wird das Ganze nicht übersichtlicher. Unser Verstand neigt von Natur aus nicht dazu, sich gleichzeitig zwei unterschiedliche Bewegungsvorgänge vorzustellen. Man muss den Verstand bewusst dazu veranlassen: in derselben Zeitspanne, in welcher der Lichtblitz von A nach B läuft, bewegt sich B nach C. Daher sind B und C identisch, wenn der Lichtblitz ankommt.

(Der Text wurde im August 2026 ergänzt)  

 


Montag, 1. Juni 2026

Der falsche Zeitbegriff

 Die Relativitätstheorie beruht auf einem obsoleten Zeitbegriff. Allein schon aus diesem Grund ist die ganze Theorie hinfällig.

In § 1 und § 2 seines Textes von 1905 (spezielle Relativitätstheorie) erklärt Einstein ausführlich, was er unter Zeit und Gleichzeitigkeit versteht. Er setzt die Zeit gleich mit der Stellung des Uhrzeigers (Seite 893 Abs. 1 und 2). In § 2 erläutert er im Gedankenexperiment, dass gleichzeitige Ereignisse, von einem bewegten Beobachter aus betrachtet, nicht mehr als gleichzeitig aufzufassen sind.

Im Ergebnis gilt nach § 1 und 2:

1. Zeit ist identisch mit dem Stand der Uhrzeiger. Der abgelesene Zeigerstand ist wiederum abhängig von der Lichtlaufzeit zwischen Uhr und Beobachter.

2. Gleichzeitigkeit ist relativ, weil sie von unterschiedlichen Lichtlaufzeiten zwischen Ereignis und Beobachter abhängt.

Es ist bezeichnend für den damals vom Subjektivismus geprägten Zeitgeist, dass Einstein Zeit und Gleichzeitigkeit als abhängig von den optischen Sinneseindrücken unterschiedlicher Beobachter definiert. Der junge Einstein war überzeugt von der Erkenntnistheorie seines Vorbilds Ernst Mach, deren Motto lautet: "Die Beobachtung ist unsere einzige Wirklichkeit". Jahre später hat Einstein den  Subjektivismus in der Physik entschieden abgelehnt. *)

Ohne Einsteins eigenartige und willkürliche Definitionen von Zeit und Gleichzeitigkeit gäbe es keine Relativitätstheorie.


Den willkürlichen Definitionen Einsteins ist unter anderem entgegenzuhalten:

1.  Gleichzeitigkeit ist absolut. Jeder Augenblick, den wir mit "Jetzt" bezeichnen, ist überall derselbe. Wenn hier und jetzt etwas geschieht, dann geschieht an einem anderen Ort gleichzeitig etwas anderes, auch wenn wir es nicht beobachten können. 

2. Zeit hängt nicht vom Stand der Uhrzeiger ab. Wenn die Uhr nicht gleichmäßig geht, dann korrigieren wir nicht die Zeit, sondern die Uhr. Uhren generieren keine Zeit, ausgenommen die Uhrzeit.

3. In der Natur gibt es keine Zeitzonen mit synchronisierten Uhren. Aber genau dies setzt Einstein im mathematischen Teil (§ 3) seiner speziellen Relativität voraus. Dadurch werden nicht nur Zeit und Uhrzeit miteinander verwechselt. Das bewegte Koordinatensystem als Ganzes wird zur Lichtquelle, das ruhende Koordinatensystem als Ganzes zum Beobachter gemacht. (Relativisten behaupten, in der Mathematik der SRT gebe es keinen Beobachter). Verschiebt man die beiden Koordinatensysteme parallel gegeneinander, dann ist klar, dass in jedem der beiden Systeme die "Zeit" (genauer: das was Einstein unter "Zeit" versteht) aus Sicht des anderen System langsamer verläuft. 

Was ist Zeit? Die Antwort darauf finden Sie auf  www.zeitrelationen.blogspot.com. 

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*) Einstein im Gespräch mit Werner Heisenberg 1925: "Es mag sein, dass ich diese Philosophie verwendet habe, aber sie ist trotzdem falsch." Oder in einem Brief an Karl Popper im Jahr 1935: "Mir gefällt das ganze "positivistische" Kleben am Beobachtbaren überhaupt nicht"




 


    


Freitag, 15. Mai 2026

Die Differenz zwischen Mathematik und physikalischer Wirklichkeit

 "Mathematik schützt nicht vor Torheit" (Melchior Palagyi, 1859 -1924)

 Gibt es einen realen Zusammenhang zwischen dem Ausbreitungsverhalten von Licht und dem Verlauf der Zeit? Nein, den kann es  nicht geben. Die beiden Kategorien gehören zu unterschiedlichen Welten. Das Licht ist Teil der materiellen, physikalischen Welt, die Zeit ein Teil der abstrakten Verstandeswelt. Da gibt es keine gegenseitigen Wirkungen. *)  Schon allein aus diesem Grund ist Einsteins spezielle Relativitätstheorie von 1905  ein von der physikalischen Wirklichkeit losgelöstes Produkt der mathematischen Phantasie. Dazu passt ein Ausspruch von Einstein: "Wichtiger als die Wissenschaft ist die Phantasie, denn sie ist grenzenlos." 

Der mathematischen Phantasie sind in der Tat keine Grenzen gesetzt. Man kann die reale Welt beliebig mathematisch strukturieren. Exzellente Mathematiker teilen die materielle Welt gedanklich in elf oder mehr  Dimensionen ein und erwecken den Eindruck, das sei Kosmologie. Die Mathematik der speziellen Relativitätstheorie unterteilt die reale Welt in unterschiedlich bewegte dreidimensionale Koordinatensysteme. Viel zu selten wird die Frage gestellt, ob solche mathematischen Phantasien mit der physikalischen Wirklichkeit übereinstimmen. Manchmal trifft dies zu. So ist es durchaus realistisch, zum Beispiel einen kugelförmigen Körper wie die Erde mit gekrümmten Dimensionen zu beschreiben.  Doch grundsätzlich sollten wir uns auf den Raum als dreidimensional geradliniges Koordinatensystem  verlassen, das uns angeboren ist und mit dem wir uns problemlos und ganz ohne Mathematik in der realen Welt orientieren.

Aber Einstein hat einen Plan. Er will mit seiner Mathematik (§ 3 des Einstein-Textes von 1905) die Relativität der Zeit beweisen.  Zwar hat er bereits im vorausgehenden § 2 im Gedankenexperiment dargelegt, warum er Zeit und Gleichzeitigkeit für relativ hält.  Infolge wechselnder Lichtlaufzeiten lesen ruhende und bewegte Beobachter unterschiedliche Zeiten von einer Uhr ab. Dasselbe gilt für ein Ereignis, das ruhende und bewegte Beobachter nicht gleichzeitig wahrnehmen. Aber Einstein scheint mit dieser subjektivistischen Erklärung nicht zufrieden. Überdies ahnt er vielleicht wie jeder Mensch, dass jeder Augenblick, den wir mit "jetzt" bezeichnen, überall derselbe ist. Jahre später wird er den Subjektivismus in der Physik entschieden ablehnen. 

Einstein verhilft seiner einfachen physikalische Szenerie aus Lichtquelle, Uhren und Beobachter zu einem neuen Erscheinungsbild, indem er sie in mathematische Koordinatensysteme einrahmt. Die Lichtquelle befindet sich nun in einem bewegten Koordinatensystem, innerhalb dessen sich das Licht nach allen Seiten mit derselben Geschwindigkeit c ausbreitet. Damit stellt sich von selbst die Frage, wie sich dieses Licht im ruhenden  Koordinatensystem darstellt. Einsteins Worte "vom ruhenden System aus betrachtet" sind etwas irreführend, denn Einsteins  Lichtstrahlen verlassen das bewegte Koordinatensystem gar nicht. Es geht, korrekt gesagt um die mathematische Aufgabe, die Lichtstrahlen in das ruhende Koordinatensystem zu transformieren. Um zu dem gewünschten Ergebnis der relativen Zeit zu kommen, setzt er sein Postulat der konstanten Lichtgeschwindigkeit voraus.  

Doch es ist noch ein weiterer Kunstgriff notwendig. Einstein legt fest, dass die Uhren in beiden Koordinatensystemen  synchronisiert werden. Dadurch entstehen zwei gegeneinander bewegte Zeitzonen mit jeweils einheitlicher Uhrzeit. Eigentlich sollte Einstein wissen, dass es in der Natur keine Zeitzonen gibt. Und leider weiß er auch nicht, dass Zeit und Uhrzeit nicht dasselbe sind. Im Gegenteil, er hat in § 1 festgelegt, dass Zeit das ist, was wir von der Uhr ablesen. 

Das Ergebnis dieser Kunstgriffe ist, je nach Standpunkt, großartig oder katastrophal. Wenn man auf unterschiedliche Zeiten in den beiden Koordinatensystemen hinaus will, spielt es nun überhaupt keine Rolle mehr,  an welcher Stelle des bewegten Koordinatensystem die Lichtquelle sitzt. Es ist auch ohne Belang, ob es im anderen Koordinatensystem einen Beobachter gibt und wo dieser sitzt. Das ganze Koordinatensystem hat nun die Funktion des Beobachters. Zwei Zeitzonen bewegen sich parallel zueinander. "Aus Sicht" eines jeden der beiden Systeme verläuft die Zeit  im jeweils anderen Koordinatensystem langsamer. Und vor allem: das  soll kein Scheineffekt, sondern real sein. Denn die Lichtlaufzeit zwischen den beiden Systemen spielt dabei keine Rolle, es funktioniert scheinbar ohne Beobachter, und das Ganze scheint mathematisch bewiesen.

Die Sache wirkt irgendwie genial. Manche Relativisten rühmen die Schönheit von Einsteins Mathematik. Um das nachzuvollziehen, muss man jedoch über einige Dinge hinweg sehen. Zum Beispiel, dass Einsteins Prinzip der konstanten Lichtgeschwindigkeit ein logisch-mathematisches Unding ist. Oder dass es logisch und tatsächlich ausgeschlossen ist, dass von zwei Uhren jede gegenüber der anderen nachgeht, wie der Physiker Paul Langevin schon 1911 festgestellt hat. Weitere Widersprüchlichkeiten in der Theorie sind seit Jahrzehnten bekannt und werden als "Paradoxon" beschönigt. 

Keine Mathematik der Welt kann einen Zusammenhang zwischen Lichtgeschwindigkeit und Relativität der Zeit beweisen. Einstein war bis an sein Lebensende von Zweifeln an seinen eigenen Relativitätstheorien geplagt. Schließlich flüchtete er sich in die Vorstellung, die Zeit sei eine Illusion, die uns der Verstand vorspiegelt. Heute gelten Raum und Zeit als die großen Rätsel der Physik, wenn man namhaften Autoren folgt.

Albert Einstein: "Mathematik ist die sicherste Methode, um sich selbst an der Nase herumzuführen."  Doch Einstein ist,  so wenig wie ich, ein Gegner der Mathematik. Im Gegenteil, man kann die Mathematik nicht hoch genug schätzen. Sie ist die Grundlage unserer technischen Zivilisation. Aber die Wissenschaft sollte unterscheiden, wo die Mathematik notwendig ist, und wo die mathematische Phantasie mit ihr durchgeht.  

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Folgende Fußnote wurde im Juli 2026 eingefügt:

*) Zur Frage der Wirkungen zwischen materieller Welt, psychischer Welt und Welt der Verstandesprodukte verweise ich auf die Drei-Welten-Theorie von Karl Popper. Es ist ausgeschlossen, dass die Lichtgeschwindigkeit einen Einfluss auf die unserem Verstand angeborene Zeitskala hat. Ebenso beliebig könnte man einen Zusammenhang zwischen der Schallgeschwindigkeit oder der Laufgeschwindigkeit von Schildkröten mit der Zeit konstruieren.  

          

Donnerstag, 24. April 2025

Europa schickt Uhren ins All - Wie beeinflusst die Schwerkraft die Zeit?

 (zuletzt bearbeitet im Dezember 2025)

Mit obiger Schlagzeile brachte sich die relativistische Physik wieder einmal in Erinnerung. Wie die dpa mitteilt, soll das aus zwei Uhren bestehende System "Aces" das genaueste Zeitsignal liefern, das je aus dem All gesendet wurde. Wissenschaftler wollen dann prüfen, wie sich die Zeit am Erdboden und in der Raumstation ISS unterscheiden. 

Die Physik glaubt immer noch an Einsteins naive Spruchweisheit: "Zeit ist das, was wir von der Uhr ablesen". Das hört sich zwar logisch an, wird aber dem komplexen Zeitproblem überhaupt nicht gerecht. Denn Uhren gehen aus den unterschiedlichsten Gründen ungleichmäßig. Und wenn eine Uhr ungleichmäßig geht, dann korrigieren wir die Uhr, nicht aber die Zeit. 

Außerdem lesen wir von der Uhr zunächst nur die Uhrzeit ab.  Was Einstein ignorierte: in der Natur gibt es keine Uhrzeit.  Sondern Zeitzonen sind eine zivilisatorisch-technische Errungenschaft, die nach praktischen und politischen Gesichtspunkten festgelegt werden. *)

Neben der Anzeige der Uhrzeit dienen Uhren auch als Messgeräte für die Dauer eines Vorgangs. Dauer ist aber nicht dasselbe wie Zeit (auch wenn Isaac Newton das behauptet hat). Kein Wunder, dass man am Schluss vor unlösbaren Rätseln steht, wenn man es sich mit der Zeit allzu einfach macht. Raum und Zeit gelten heute als die großen Rätsel der Physik. Niemand kann erklären, wie die Zeit durch Schwerkraft beeinflusst wird, oder im Jargon der modernen Physik, wie eine Wechselwirkung zwischen Materie und Raumzeit bestehen kann. Über dieser Ratlosigkeit ist man wieder auf den Stand von Isaac Newton zurückgefallen, für den die Zeit eine Art von Substanz war. 

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*) In § 3 seines berühmten Textes von 1905 macht Einstein willkürlich das bewegte und das ruhende Koordinatensystem zu je einer eigenen Zeitzone. Dies fällt in den komplizierten Ausführungen Einsteins nicht auf, führt aber zu dem Irrtum, der Zeitunterschied zwischen den beiden Systemen sei ein von Beobachtern unabhängiger, mathematisch bewiesener und damit realer Effekt.  Man muss Einsteins Text sehr genau lesen und analysieren, um dies zu erkennen: "Zu diesem Zwecke haben wir in Gleichungen auszudrücken, dass (tau) nichts anderes ist als der Inbegriff der Angaben von im System k ruhenden Uhren, welche nach der im § 1 gegebenen Regel synchron gemacht worden sind."  (Annalen der Physik 1905, Seite 898, Absatz 4).  Synchronisierte Uhren innerhalb eines bestimmten Bereichs, das ist nichts anderes als eine Zeitzone. Einstein macht eines der beiden Systeme als Ganzes zur Lichtquelle, das andere System zum Beobachter. Und alle Welt glaubt, es gebe in der Mathematik der speziellen Relativitätstheorie keine Beobachter.  

Freitag, 6. September 2024

Irrtümer leben oft lang

 zuletzt ergänzt im Oktober 2024

Ein Eisenbahnzug fährt durch den Bahnhof.  Gemäß Einsteins spezieller Relativitätstheorie geht aus Sicht des Bahnhofs eine Uhr im Zug langsamer als die Bahnhofsuhr. Dagegen geht aus Sicht der Eisenbahn die Bahnhofsuhr langsamer als die Uhr im Zug. Es lassen sich beliebig ähnliche Beispiele denken. Zwei Flugzeuge begegnen sich. Aus Sicht eines jeden Flugzeugs geht die Uhr im jeweils anderen Flugzeug langsamer als die eigene Uhr. Und nun der entscheidende Punkt: Nach der Theorie soll dies kein Scheineffekt, sondern ein realer Zeitunterschied sein! 

Der französische Physiker Paul Langevin (1872 - 1946) stellte im Jahr 1911 dazu fest: "Es ist logisch und tatsächlich ausgeschlossen, dass von zwei Uhren jede gegenüber der anderen nachgeht." Warum führte diese einfache Widerlegung der Relativitätstheorie nicht dazu, dass die Theorie im Papierkorb landete? Warum versucht man seit 1911,   sich mit unterschiedlichen Gedankenkonstruktionen über die einfache Wahrheit hinweg zu täuschen,  die Langevin ausgesprochen hat?

Der junge Professor Langevin war ein Verfechter der Relativitätstheorie. Sein Lehrer Henri Poincaré (1854 -1912) erhob den Anspruch, wesentliche Teile der Theorie bereits vor Einstein veröffentlicht zu haben. 1908 trug Poincaré bei einer Gastvorlesung in Göttingen die Relativitätstheorie vor, ohne den Namen Einstein auch nur einmal zu erwähnen. *)

Jedenfalls hatte Langevin kein Interesse daran, die Relativitätstheorie zu widerlegen. Statt dessen hoffte man, irgendwann eine Auflösung für den Widerspruch in der Theorie zu finden. Deshalb erfand man den Begriff "Uhrenparadoxon" und schmückte es zum Zwillingsparadoxon aus. Das Paradoxon und mit ihm die Relativitätstheorie lebt bis heute, weil es niemand versteht. Das Paradoxon verleiht der Theorie etwas Rätselhaftes, das die Menschen fasziniert.


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*) nach Walter Theimer, Die Relativitätstheorie - Lehre, Wirkung, Kritik, Graz 2005  

Mittwoch, 3. Juli 2024

Inhaltsverzeichnis des Blogs "Zeit und Relativität"

Sapere aude - habe Mut dich deines eigenen Verstandes zu bedienen! (Immanuel Kant, 1784)

Raum und Zeit sind keine physikalischen Dinge, sie sind auch keine Eigenschaften der materiellen Welt. Sie sind angeborene Werkzeuge des Verstandes, mit denen wir uns in der Welt orientieren.  


2011:
24. Februar    1911-2011 Hundert Jahre Zwillingsparadoxon
8. Juni            Etwas Erkenntnistheorie ist hilfreich
23. Juli           Die Relativität der Zeit- und Raumrelationen
28. Juli           Die Einstein-Lichtuhr
8. August        Die relative Zeit - ein absoluter Irrtum

2012
7. Februar       Das PKL wird fallen
13. Febr.        Relativitätsprinzip und Prinzip der konstanten Lichtgeschwindigkeit
17. Febr.        Relativistische Zeitdilatation widerlegt?
20./27. Juni    Die Lichtgeschwindigkeit in der SRT
2. Dez.            Zum Michelson-Morley-Experiment

2013
26. Juli           Zeitphilosophie und Physik
31. Juli           Zur Relativität von Bewegung
25. August     Lichtgeschwindigkeit und Zeitdilatation

2014
9. Februar         Das Phantom c

2015
27. Febr.        Die Beweiskraft von Experimenten ist relativ
30. Mai          Gleichzeitigkeit
27. August     Einstein hat falsch gerechnet
2. September  Zur Mathematik der speziellen Relativität

2016
7. Februar       Nicht die Zeit ist relativ, sondern die Zeitmessung
16. Februar     "Die Sensation aus dem Weltall"
2. Mai             Die spezielle Relativität ist am Ende
26. Juli           Wo der (mathematische) Hund begraben liegt
27. Juli           Einstein beschreibt nur einen Scheineffekt - und noch dazu unvollständig

2017
19. April        Beobachter oder Koordinatensysteme?
4. Mai            Schein und Wirklichkeit
18. Mai          Philosophische Argumente gegen die relative Zeit
18. Mai          Gleichzeitigkeit

2018
21. Februar    Relativität - Wissenschaft oder Weltanschauung von gestern?
19.Oktober    Relativitätstheorie und Weltanschauung

2019
1. Mai           Kurze Theorie des Raumes
10. August    Die Antwort auf Einstein

2020
7.November  Antwort auf einige Leserkommentare

2021
12.Januar      Die großen Rätsel der Physik
2.Februar      Denksport versus relative Zeit
11. Juli          Ein Paradigmenwechsel ist notwendig

2022
28.Juli           Leserbrief
24.Oktober   Kant versus Einstein
28.Oktober   Kant versus Einstein #2
4.Dezember  Mathematik versus Einstein
11.Dezember Physik versus Einstein

2023
4.Februar       Was ist, wenn die Uhren auf dem Mond tatsächlich langsamer gehen?

2024
14.Mai           Der Subjektivismus in der Physik
6.September  Irrtümer leben oft lang

2025  
24.April         Europa schickt Uhren ins All
 

Zu den einzelnen Artikeln gelangen Sie durch anklicken im Blog-Archiv.

Dieser Blog ist nicht gewerblich. Er dient der Wissenschaft im Sinne des Wortes von
Karl Popper: "Wissenschaft besteht darin, Irrtümer loszuwerden".

Meine Zeittheorie finden Sie unter http://www.zeitrelationen.blogspot.com/ (Was ist Zeit?)

Die umfassende Dokumentation der wissenschaftlichen Kritik der Relativitätstheorie seit 1908 bis zur Gegenwart (Projekt G.O.M.) finden Sie unter www.ekkehard-friebe.de sowie
www.kritik-relativitaetstheorie.de


Verantwortlich für den Inhalt des Blogs:
Luitpold Mayr, Augsburg,   e-mail:  Luitp.mayr[at]t-online.de




Dienstag, 14. Mai 2024

Der Subjektivismus in der Physik

(ergänzt  am 29. April 2026) 

Das einjährige Kind hat einen Gegenstand neben sich geworfen, so dass er außerhalb seines Gesichtskreises liegt. Naiv glaubt das Kind, der Gegenstand existiere nicht mehr. Ebenso naiv argumentiert der Sensualismus (eine positivistische Erkenntnistheorie des späten 19. Jahrhunderts), wenn er unsere Sinneseindrücke für die einzige Erkenntnisquelle hält. Der Physiker und Erkenntnistheoretiker Ernst Mach (1838 - 1916) prägte den Leitsatz: "Die Beobachtung ist unsere einzige Wirklichkeit". Wie Karl Popper Jahrzehnte später zutreffend sagte, hat der Einbruch des Subjektivismus in die Physik schon vor Einstein begonnen. Ernst Mach war für den jungen Albert Einstein dessen philosophisches Vorbild. Mach forderte die Abschaffung der absoluten Zeit in der Physik, weil sie eine metaphysische Idee sei. Das Ergebnis war Einsteins Relativitätstheorie von 1905. Danach sind Zeit und Gleichzeitigkeit relativ, weil unterschiedlich bewegte Beobachter von einer Uhr unterschiedliche Zeiten ablesen. Ursache dafür sind unterschiedliche Lichtlaufzeiten, wie Einstein in seinem Text (§ 2)  ausführlich beschreibt. Er definiert Zeit und Gleichzeitigkeit aus subjektiver Sicht der Beobachter, sodass jeder Beobachter seine eigene Zeit hat.  

Zwanzig Jahre später hatte Einstein den Sensualismus hinter sich gelassen und dachte realistischer. Er wusste nun, dass der Mond auch dann scheint, wenn wir ihn nicht beobachten. Aus diesem Grund gab es für ihn nur zwei Möglichkeiten in dem  berühmt gewordenen Gedankenexperiment von Ernst Schrödinger: Die Katze ist entweder tot oder lebendig. Doch die jungen Quantentheoretiker um Werner Heisenberg und Niels Bohr entschieden sich für eine subjektivistische Wirklichkeit. Solange wir nicht in die Kiste hineinsehen können, ist die Katze nicht tot und nicht lebendig, sondern in einem Zwischenzustand. 

Einstein: "Aber Sie glauben doch nicht im Ernst, dass man in eine physikalische Theorie nur beobachtbare Größen aufnehmen kann."

 Heisenberg: "Ich dachte, dass gerade Sie diesen Gedanken zur Grundlage Ihrer Relativitätstheorie gemacht hätten? Sie hatten doch betont, dass man nicht von absoluter Zeit reden dürfe, da man diese absolute Zeit nicht beobachten kann. ..."

 Einstein: "Vielleicht habe ich diese Art von Philosophie benützt, aber sie ist trotzdem Unsinn. ..." 

(Aus den Aufzeichnungen von Werner Heisenberg, wonach das Gespräch jedoch weitaus ausführlicher und komplizierter verlief als hier beschrieben)

Noch deutlicher wird Einstein 1935 in einem Brief an den Philosophen Karl Popper: "Mir gefällt das ganze positivistische Kleben am Beobachtbaren überhaupt nicht." 

Letztlich ging es um die philosophische Frage, ob unser Wissen mehr umfasst als die bloßen Beobachtungen. In der Debatte mit den Quantentheoretikern ging es aber auch darum, ob in der physikalischen Welt alles kausal determiniert ist oder durch statistische Wahrscheinlichkeiten bestimmt wird. (Einstein: "Gott würfelt nicht.") Darüber zerstritt sich Einstein heillos mit den Quantentheoretikern, und er wurde von der weiteren Entwicklung  der Physik abgehängt. Ironie der Wissenschaftsgeschichte: Einstein selbst hatte mit seiner Relativitätstheorie wesentlich dazu beigetragen, die subjektivistische Betrachtungsweise in der Physik einzuführen.    

 

    

Samstag, 4. Februar 2023

Was ist, wenn die Uhren auf dem Mond tatsächlich langsamer gehen?

zuletzt ergänzt im Juni 2024

Dieser Tage ist mir eine kleine Zeitungsmeldung aufgefallen. Forschende aus der ganzen Welt werden sich Ende des Jahres treffen, um über die Uhrzeit auf dem Mond zu beraten. Immer mehr Organisationen wollen in den nächsten Jahren zum Mond fliegen. Daher bedarf es dort einer einheitlichen Uhrzeit.

Das ist zunächst nichts Besonderes. Man wird für den Mond eine verbindliche Uhrzeit festlegen, so wie man auf der Erde nach praktischen und politischen Kriterien unterschiedliche Zeitzonen eingerichtet hat. Allerdings gibt es beim Mond eine zusätzliche Komplikation. Dort sollen laut Relativitätstheorie die Uhren pro Tag um etwa 56 Mikrosekunden schneller gehen als auf der Erde, das sind jährlich 0,024 Sekunden. Aber zu der Vermutung, dass nicht nur Uhrenpendel, sondern auch atomare Schwingungen (Atomuhren) durch Schwerkraft und Beschleunigung beeinflusst werden, kann man auch ohne relativistische Physik, sprich ohne mathematische Raumkrümmung kommen. *) Falls die Uhren auf dem Mond tatsächlich um einen winzigen Tick schneller gehen als auf der Erde, wird man die Monduhren regelmäßig nachjustieren. Auch die Atomuhren für das GPS-System auf der Erde müssen ständig nachjustiert werden. Bisher ist nicht bewiesen, ob relativistische Effekte die Ursache sind. Das Nachjustieren ist nämlich schon allein aus dem Grund notwendig, weil die Erdrotation nicht gleichmäßig verläuft. Trotzdem sehe ich schon die künftigen Propaganda-Schlagzeilen durch  die Weltpresse gehen: "Uhren auf dem Mond gehen schneller als auf der Erde. Eine erneute Bestätigung der Relativitätstheorie".

Was dann? Wer glaubt, die Zeit verlaufe schneller, weil eine Uhr schneller geht, der hat nicht verstanden, was Zeit ist. Zeit hängt nicht ab vom Gang der Uhren und ist nicht identisch mit der von Menschen gemachten Uhrzeit. Raum und Zeit sind auch keine physikalischen Dinge, die in rätselhaften Wechselwirkungen mit der Materie stehen ("Krümmung der Raumzeit" durch Schwerkraft). Sanduhren  gehen auf dem Mond wegen der geringeren Schwerkraft langsamer als auf der Erde. Läuft die Zeit nun schneller oder langsamer? Man wird einwenden, der veränderte Gang der Sanduhr sei kein Effekt nach der Relativitätstheorie.  Sind etwa nur Uhren mit mechanischem Zeigerantrieb, wie sie Einstein um 1905 kannte, echte Uhren? Nein, Einstein stellte sich, durchaus zulässig,  absolut gleichmäßig und synchron gehende Uhren vor, deren  Gang voneinander scheinbar abweicht, wenn man sie unterschiedlich bewegt. Aber zu dem Irrtum, Zeit werde durch Uhren generiert, kommt noch ein zweiter Irrtum Einsteins. Ausführlich  definiert er in §§ 1 und 2 seiner Theorie die Relativität der Begriffe Zeit und Gleichzeitigkeit, wobei der unterschiedliche Gang der Uhren, so wie er ihn beschreibt, ausschließlich ein Scheineffekt infolge unterschiedlicher Lichtlaufzeiten für unterschiedliche Beobachter ist. Aber in den folgenden §§ 3 und 4 erklärt er den unterschiedlichen Verlauf der Zeit zu einem realen Effekt. Welche Wunder doch eine von der Realität losgelöste Mathematik bewirken kann! Daran trägt nicht allein Einstein die Schuld. Ein großer Teil der damaligen Wissenschaft war (ebenso wie viele heutige Kosmologen) absolut mathematikgläubig. Was man mathematisch darstellen kann, muss wahr sein, woraus man unzulässig folgert, dass es ein Abbild der Realität ist. Zahlenmystik auf hohem mathematischen Niveau. 

Uhren sind entweder Messgeräte für den Abstand zwischen Ereignissen. Oder sie dienen zur Anzeige der Uhrzeit, die es in der Natur nicht gibt, sondern auf gesetzlicher Konvention beruht. Aber Uhren generieren keine Zeit. 

Raum und Zeit sind angeborene Formen unseres Denkens und Erkennens und aus diesem Grund weder relativ noch beliebig definierbar. Sie sind Ordnungssysteme, mit denen wir uns in der Welt orientieren. Nur mithilfe eines festen Zeitmaßes können wir erkennen und messen, ob Uhren langsam oder schnell gehen. Nur mithilfe des dreidimensional geradlinigen Raumes stellen wir die Position der Dinge fest und erkennen wir die Form eines Gegenstandes.

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*) Dagegen ist die Zeitdehnung nach der speziellen Relativitätstheorie sicher ein Scheineffekt, wie die logische Analyse der Theorie sowie Experimente zeigen. Wäre sie ein realer Effekt, dann müsste sich auch die Molekülbewegung und damit die Temperatur bewegter Gegenstände ändern. Eine Forschungsgruppe der Universität Augsburg hat dazu vor etwa 10 Jahren ein Experiment durchgeführt, über das in der Lokalpresse ausführlich berichtet wurde. Im Intercity-Express wurde heißer Kaffee in einem Isolierbehälter nach München und wieder zurück nach Augsburg transportiert. Mit Präzisionsgeräten kann man heute kleinste Temperaturveränderungen feststellen. Das Ergebnis war negativ. 

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Nachtrag im Juni 2024:

Die dpa-Meldung in meiner Lokalzeitung war nicht ganz korrekt. Tatsächlich fand das erste Treffen von Fachleuten im November 2022 statt, bis  Ende 2026 will die NASA eine Mondzeit einführen. Dabei hat man sich schon vor Jahrzehnten auf eine wissenschaftlich-technische Weltzeit (WZ) geeinigt, auch bekannt als Greenwich Mean Time (GMT) oder Universal Time (UT). Die überflüssige relativistische Erbsenzählerei mit millionstel Sekunden macht alles nur komplizierter. Die NASA will damit wohl ihren wissenschaftlichen Führungsanspruch belegen. Und eine Universal Time (UT) dürfte es nach der relativistischen Ideologie gar nicht geben, weshalb man ihre Bedeutung durch die Einführung der Mondzeit schmälern will. 

   

   

  

Sonntag, 11. Dezember 2022

Physik versus Einstein

 Zuletzt ergänzt am 11. Dezember 2024


Das rechtwinklige Dreieck ABC, anhand dessen häufig die Relativität der Zeit erklärt wird, lässt sich an konkreten Beispielen, wie einer Eisenbahn als bewegtem und dem Bahndamm als ruhendem System veranschaulichen. In einem mit der Geschwindigkeit v fahrenden Eisenbahnwagen wird ein Lichtblitz von der Lichtquelle A an der Decke des Wagens senkrecht nach unten zum Punkt B am Wagenboden geworfen. Aus Sicht des ruhenden Systems (vom Bahndamm aus gesehen) läuft der Lichtstrahl schräg von A nach C, und zwar mit der Geschwindigkeit V¯c² + v² (das ist die Vektorsumme der beiden Teilgeschwindigkeiten c und v). 

Setzt man jedoch Einsteins Postulat der konstanten Lichtgeschwindigkeit voraus, dann hat der Lichtstrahl AC aus Sicht des ruhenden Systems dieselbe Geschwindigkeit c wie der senkrechte Lichtstrahl AB (woraus nach Einstein aus Sicht des ruhenden Systems die Geschwindigkeit V¯c² - v² für den Lichtstrahl AC folgt).  Weil die Strecke AC länger ist als die Strecke AB, trifft der Lichtstrahl in C später ein als in B, woraus Einstein die Relativität der Zeit folgert. Soweit die Theorie.

A


B    C

Dazu meine Kritik:

1. Unser Verstand neigt von Natur aus nicht dazu, sich zwei Bewegungsvorgänge gleichzeitig vorzustellen. Versuchen wir deshalb bewusst, uns die Bewegungen vorzustellen, die aus dem statischen Dreieck ABC nicht sofort ersichtlich sind. Während einer bestimmten Zeitspanne läuft der Lichtblitz von A nach B. Gleichzeitig und in der derselben Zeitspanne bewegt sich B nach C. In dem Augenblick , in dem der Lichtblitz in B eintrifft, befindet sich B aus Sicht des ruhenden Systems in C. Folglich sind B und C in der physikalischen Realität identische Punkte. Punkt B erscheint zwangsläufig in den beiden unterschiedlich bewegten Koordinatensystemen  an unterschiedlicher Stelle. Es ist aber logisch und tatsächlich ausgeschlossen, dass ein und derselbe Lichtblitz an ein und demselben realen Punkt B zu unterschiedlichen Zeiten eintrifft. Man sieht hier den Unterschied zwischen Realität und einer von der Realität losgelösten Mathematik.

2. Noch deutlicher wird die Kritik, wenn wir an Stelle des geometrischen Punktes B einen realen Gegenstand setzen, zum Beispiel einen Lichtsensor oder einfach einen chromglänzenden Schraubenkopf am Boden des Eisenbahnwagens, der beim Eintreffen des Lichtstrahls aufblitzt. Wieder gilt: Während der Lichtblitz von der Lichtquelle A zur Schraube B läuft, bewegt sich diese aus Sicht des ruhenden Koordinatensystems nach C. In dem Augenblick, in dem der Lichtblitz an der Schraube eintrifft, befindet sich diese aus Sicht des ruhenden Koordinatensystems in C. Es ist logisch und tatsächlich ausgeschlossen, dass ein und derselbe Lichtstrahl an ein und derselben realen Schraube zu unterschiedlichen Zeiten eintrifft. Wenn an der Stelle der Schraube ein Lichtsensor sitzt, wird dieser nur einmal aufblitzen. Denn es gibt in dem Szenarium nur einen realen Lichtsensor oder nur eine reale Schraube. Das Licht trifft gleichzeitig in und B und C ein, weil es auf der Strecke AC, d.h. in Bezug auf das ruhende Koordinatensystem, die größere Geschwindigkeit V¯c² + v² hat als auf der Strecke AB (in Bezug auf das bewegte System).

Verallgemeinert gilt: Es gibt nur eine physikalische Realität, auch wenn man sie mathematisch unter dem Gesichtspunkt unterschiedlich bewegter Koordinatensysteme betrachten kann. Die Zuordnung eines realen Gegenstands zu unterschiedlichen Koordinatensystems zeigt den Gegenstand zwangsläufig in unterschiedlichen Positionen, was aber nichts mit unterschiedlichen Zeiten zu tun hat. 

Damit erweist sich Einsteins Postulat der konstanten Lichtgeschwindigkeit als ein Produkt der mathematischen Phantasie, das nichts mit der physikalischen Wirklichkeit zu tun hat. Aus Sicht unterschiedlich  bewegter Beobachter oder Koordinatensysteme kann das Licht niemals dieselbe Geschwindigkeit c haben, gleich ob sich Beobachter bzw. Koordinatensysteme auf die Lichtquelle zu bewegen oder sich von ihr entfernen.

Sonntag, 4. Dezember 2022

Mathematik versus Einstein

 zuletzt ergänzt am 11. Mai 2026

Im mathematischen Teil (§ 3) seiner speziellen Relativitätstheorie von 1905 betrachtet Einstein die Lichtstrahlen, die von einer geradlinig bewegten Lichtquelle ausgehen und fragt, welche Geschwindigkeit diese Lichtstrahlen aus Sicht eines ruhenden Koordinatensystems haben (immer unter Beachtung seines Postulates der konstanten Lichtgeschwindigkeit). Er stellt fest, dass der senkrecht zur Bewegungsrichtung laufende Lichtstrahl aus Sicht des ruhenden Systems schräg verläuft mit der Geschwindigkeit V¯ c² - v² .  Auch stellt er fest,  dass der waagrecht (parallel zur Bewegungsrichtung der Lichtquelle) laufende Lichtstrahl aus Sicht des ruhenden Koordinatensystems die Geschwindigkeiten c + v (in Bewegungsrichtung) und c - v (in der Gegenrichtung) hat. *)

Gleich wie man es dreht und wendet: Aus den beiden unterschiedlichen Geschwindigkeiten c + v und c - v kann aus Sicht des ruhenden Systems niemals die einheitliche Geschwindigkeit V¯ c² - v² resultieren. Einstein kommt zu dem Ergebnis V¯c² - v², weil er aus c + v und c - v den Durchschnitt c bildet und diesen mittels seiner besonderen Messvorschrift in das ruhende System transformiert. Aber die Verwendung der Durchschnittsgeschwindigkeit unterschiedlicher Lichtstrahlen ist ein Fehler, wenn es darum geht, die einzelnen Lichtstrahlen vom bewegten in das ruhende System zu transformieren. 

Wie konnte Einstein diesen Fehler machen? Er übernimmt die Mathematik aus dem Michelson-Morley-Experiment. Bei diesem Experiment wird der Lichtstrahl in Bewegungsrichtung des Apparats durch einen Spiegel reflektiert. Für die Berechnung, zu welcher Zeit der Lichtstrahl an der Beobachtungsebene eintrifft, ist tatsächlich die Durchschnittsgeschwindigkeit des Lichtstrahls für den Hin- und Rückweg gefragt. Wenn jedoch die Aufgabe lautet, die einzelnen Lichtstrahlen einer bewegten Lichtquelle in ein ruhendes Koordinatensystem zu transformieren (spezielle Relativitätstheorie), dann muss jeder Lichtstrahl für sich betrachtet werden.

Nachtrag vom Mai 2026: Allerdings wird diese mathematische Kritik die überzeugten Anhänger Einsteins kaum beeindrucken. In der relativistischen Literatur wird der langsamere Lichtstrahl auf der x-Achse meist als Scheineffekt bezeichnet. Die "wirkliche" Zeitdehnung soll nur auf dem langsameren Lichtstrahl auf der y-Achse beruhen. 

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*) Ein Widerspruch in sich: Einstein verwendet c + v und c - v, obwohl es nach seinem Postulat der konstanten Lichtgeschwindigkeit nur die Lichtgeschwindigkeit c gibt. Allein schon dadurch gerät die  Mathematik der SRT in ein fragwürdiges Licht.     

  

Freitag, 28. Oktober 2022

Kant versus Einstein # 2

 zuletzt bearbeitet im Mai 2026

Die Zeit hat keine räumliche Grenze. In diesem Augenblick geschieht nicht nur irgend etwas auf der Erde, sondern auch vieles in anderen entfernten und bewegten Systemen. Dass wir es nicht instantan messen können oder überhaupt kein Signal davon erhalten, ändert nichts an seiner Gleichzeitigkeit. Daher ist jeder Augenblick, den ich mit "Jetzt" bezeichne, überall derselbe. Weil das so ist, gibt es nur eine Zeit. Wäre es nicht so, dann würde die Welt als Ganzes nicht gleichzeitig existieren - eine absurde Vorstellung.

Dagegen gibt es nach Einstein keine objektive Gleichzeitigkeit. Einstein definiert die Gleichzeitigkeit nach den Sinneswahrnehmungen unterschiedlicher Beobachter. Weil die Wahrnehmungen von unterschiedlichen Lichtlaufzeiten abhängen, stellt jeder Beobachter andere Gleichzeitigkeiten fest, sodass jeder Beobachter eine andere Zeit hat.

Wie konnte Einsteins abwegige Definition von Gleichzeitigkeit von einem großen Teil der Wissenschaft um das Jahr 1905 akzeptiert werden? In der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts wurden weite Teile der Wissenschaft vom philosophischen Positivismus beherrscht, der eine lange Tradition hat (früher nannte er sich Empirismus). Danach beruht alles menschliche Wissen ausschließlich auf Erfahrung. Eine besondere Ausprägung erhielt diese Auffassung im 19. Jahrhundert: Unser gesamtes Wissen beruhe auf Sinneseindrücken, eine objektive Wirklichkeit gebe es nicht. (Ernst Mach: "Die Beobachtung ist unsere einzige Wirklichkeit"). Der Positivismus wurde in den folgenden Jahrzehnten im wesentlichen widerlegt und gilt heute als überholt.

Doch bis heute ist den meisten Physikern nicht bewusst, dass Einsteins subjektivistische Definition von Gleichzeitigkeit und damit die relative Zeit auf der subjektivistischen Ausprägung des Positivismus (damals als "Empiriokritizismus" bezeichnet) beruht. Einstein definiert im voraus die Zeit als relativ, siehe § 1 und § 2 seines Textes von 1905.

 Seine anschließende Berechnung in § 3 beweist nicht die Relativität, sondern zeigt die Regel auf, nach der sich die behauptete Relativität richtet, nämlich den Lorentzfaktor. In Einsteins mathematischem Szenarium bewegen sich zwei Koordinatensysteme parallel gegeneinander. Jedes der Systeme erklärt Einstein zu einer eigenen Zeitzone mit synchronisierten Uhren (Seite 898 des Originaltextes). Einstein ignoriert, dass es in der unbelebten Natur keine Zeitzonen gibt. Der Abstand zwischen zwei Uhren, die sich zunächst gegenüber stehen, nimmt wegen der Parallelbewegung zu. Dadurch gehen infolge zunehmender Lichtlaufzeit die Uhren aus Sicht des jeweils anderen Systems langsamer. Da nach Einstein gilt: "Zeit ist das, was wir von der Uhr ablesen", verläuft die Zeit in jedem der beiden Systeme aus Sicht des anderen Systems langsamer. Und weil der junge Einstein noch an den positivistischen Leitsatz glaubt, wonach die Beobachtung unsere einzige Wirklichkeit sei, soll der Zeitunterschied kein Scheineffekt, sondern Wirklichkeit sein, sodass Zeitreisen möglich sind, wenn man von einem System ins andere wechselt. 

Der Kern  des Problems ist Einsteins falscher Zeitbegriff. Die Wissenschaft kann ohne Mathematik, Raum und Zeit nicht arbeiten. Aber mit falschen Vorstellungen über die Natur von Raum, Zeit und Mathematik gerät sie auf Abwege.   

   

 



Montag, 24. Oktober 2022

Kant versus Einstein

 Ungeachtet aller logischen, physikalischen und mathematischen Kritikpunkte bestehen grundlegende philosophische Einwendungen gegen die Relativitätstheorie. Einstein hat sich bei Immanuel Kant posthum dafür entschuldigt, die Lehre des großen Philosophen über Raum und Zeit widerlegt zu haben. Kant konnte sich dazu nicht äußern, hat sich aber vermutlich im Grab umgedreht. In der Tradition von Kant stehende Philosophen haben die Relativitätstheorie seit jeher abgelehnt, weil Raum und Zeit als angeborene Formen des Denkens und Erkennens weder relativ sein können, noch durch die Naturwissenschaft beliebig definiert werden können. 

Wie konnte dieser Dissens entstehen? Die Physik als Naturwissenschaft, deren wesentliche Gegenstände Materie und Energie sind, wusste nichts mit apriorischen Denkkategorien anzufangen, die nach Kants idealistischer Philosophie lediglich im Verstand existieren, aber keinen erkennbaren Bezug zur realen Außenwelt hatten. Auch Newtons absolute Zeit schien um 1900 widerlegt, weil die damals vom philosophischen Positivismus des 19. Jahrhunderts geprägte Physik nur gelten ließ, was man beobachten und messen kann. Ernst Mach, führender Physiktheoretiker und Vorbild des jungen Einstein, forderte konsequent nicht nur die Abschaffung der absoluten Zeit, sondern auch des Atoms, weil man es mit damaligen technischen Mitteln nicht beobachten konnte. 

Doch das war vor 120 Jahren. In der Mitte des 20. Jahrhunderts entstand die evolutionäre Erkenntnistheorie. Eine ihre Grundüberlegungen bestand darin, dass auch die Entwicklung des menschlichen Verstandes durch die Umwelt geprägt wurde. *) Auf dieser Basis lässt sich plausibel und nachvollziehbar begründen, dass Kants apriorische Denkkategorien nicht losgelöst von der Wirklichkeit entstanden sind, sondern äußere, reale Ursachen haben. Raum und Zeit sind Ordnungs- und Maßsysteme, mit denen wir uns besser in der Welt orientieren können. 

Damit stellt sich die Frage, welchen Sinn gleitende Maßeinheiten haben, die Einstein eingeführt hat, nur um die Lichtgeschwindigkeit unter allen Umständen konstant zu halten. **) Bis heute wertet die Physik die einschlägigen Berechnungen Einsteins als mathematischen Beweis für die relative Zeit. Bis heute behandelt die Physik Raum und Zeit, als ob sie physikalische Dinge wären, die in rätselhaften Wechselwirkungen mit der Materie stehen (Krümmung der Raumzeit durch die Gravitation). Und bis heute glauben viele Physiker, dass Zeit durch Uhren generiert wird (Einstein: "Zeit ist das, was wir von der Uhr ablesen"). Und das, obwohl es außerhalb des Verstandes nichts gibt, was man als Zeit bezeichnen könnte.


*) Konrad Lorenz: Kants Lehre vom Apriorischen im Lichte gegenwärtiger Biologie, 1941

**) Oskar Kraus: Offene Briefe an Albert Einstein und Max von Laue, Wien 1925

      Louis Essen: The Special Theory of Relativity. A Critical Analysis, Oxford 1971  


Donnerstag, 28. Juli 2022

Leserbrief

 Leserbrief an die "Augsburger Allgemeine" zum Artikel "Das größte Rätsel des Universums" vom 30.04.22

In dem Artikel ist, wie so oft in den letzten Jahren, wieder einmal die Rede vom "Kräuseln der Raumzeit". In der Natur gibt es keine Raumzeit, denn diese ist eine mathematische Konstruktion. Aus diesem Grund kann man weder mit dem Fernrohr noch mit milliardenteurem Spezialgerät beobachten, dass die Raumzeit sich krümmt. Die Physik behandelt Raum und Zeit so als ob sie reale Gegenstände wären, die in rätselhaften Wechselwirkungen mit der Materie stehen. 

In Wirklichkeit sind Raum und Zeit Denk- und Ordnungssysteme, mit denen die Evolution unseren Verstand ausgestattet hat, damit wir uns in der Welt besser zurechtfinden. Aber man kann von der Physik keinen Denkfortschritt in diese Richtung erwarten, wenn schon viele Naturphilosophen vor den "Zumutungen der Wissenschaft" (Karl Jaspers) auf die Knie gehen, weil sie Immanuel Kant zu unrecht für veraltet halten.

 

Sonntag, 11. Juli 2021

Ein Paradigmenwechsel ist notwendig

 Für Isaac Newton waren der absolute Raum und die absolute Zeit real existierende Dinge. Sein Zeitgenosse und Kontrahent Gottfried Wilhelm Leibniz dagegen fasste Raum und Zeit als Relationen zwischen den Dingen auf. Etwa hundert Jahre später verwarf Immanuel Kant sowohl Newtons  Substantialismus wie auch den Relationismus von Leibniz. Nach Kant sind Raum und Zeit angeborene Formen unseres Denkens und Erkennens, sogenannte a priori gegebene Kategorien. Aus nachvollziehbaren Gründen, die hier nicht näher ausgeführt werden sollen, setzte sich in der Physik gegen Ende des 19. Jahrhunderts unter dem Einfluss positivistischer Denker wie Ernst Mach die relationistische Auffassung von Raum und Zeit durch. Der junge Albert Einstein setzte mit seiner Relativitätstheorie von 1905 die Forderung von Ernst Mach nach Abschaffung der absoluten Zeit um. 

Doch wenn Raum und Zeit per Definition in Relationen zwischen den Dingen bestehen, dann verändern sich Raum und Zeit ständig, weil sich die Dinge bewegen. Wenn überdies die Zeit vom Gang der Uhren abhängig gemacht wird, dann wird die Sache noch komplizierter. Bis heute rätselt die Physik über die Wechselwirkungen zwischen Raum und Zeit einerseits und der Materie andererseits. Raum und Zeit gelten als die großen Rätsel der Physik. Übrigens gibt es ein gewichtiges Argument gegen den Relationismus. Die Aussage, dass Raum und Zeit in den räumlichen und zeitlichen Relationen zwischen den Dingen bestehen, setzt Raum und Zeit bereits voraus. Insofern sagt der Relationismus nichts über das Wesen von Raum und Zeit, oder wie man heute sagt: über den ontologischen Status von Raum und Zeit. 

Wie muss der Paradigmenwechsel aussehen, der die Rätsel auflöst? Ausgangspunkt ist die Auffassung von Immanuel Kant,  wonach Raum und Zeit angeborene Formen von Denken und Erkennen sind. Dies allein wird noch kaum einen Physiker überzeugen. Denn nach wie vor gilt, dass die Physik nicht viel mit apriorischen Verstandeskategorien anfangen kann, solange diese keinen erkennbaren Bezug zur physikalischen Wirklichkeit haben. Doch seit der Mitte des 20. Jahrhunderts gibt es die auf den Verhaltensbiologen Konrad Lorenz zurückgehende Grundüberlegung der evolutionären Erkenntnistheorie, wonach die Entwicklung unseres Verstandes und damit Grundformen unsers Denkens durch die Umwelt geprägt sind. Betrachtet man Immanuel Kants apriorische Denkkategorien unter diesem Gesichtspunkt, so ergibt sich eine logische Folgerung: Raum und Zeit sind angeborene Ordnungssysteme, mit denen die Evolution unseren Verstand ausgestattet hat, sodass wir uns besser in der realen Welt orientieren können.  Der dreidimensionale Raum ist eine Projektion, die unser Verstand auf die Außenwelt wirft. In diesem abstrakten Raum verorten wir die Dinge und messen ihre Relationen. Die Zeit ist die Ordnung des Nacheinander, indem wir vorher, jetzt und nachher unterscheiden. Zeit ist außerdem das Maß der Dauer, d.h. das Maß für die Abstände in der Aufeinanderfolge von Ereignissen, die als Zeitrelationen bezeichnet werden. Als Messwerkzeug dafür benötigen wir Uhren, die nur tauglich sind, wenn sie gleichmäßig gehen. 

Die Folgen des Paradigmenwechsels: Der Raum verändert sich nicht infolge der Bewegung der Dinge, sondern an den Raumdimensionen Länge, Breite und Höhe erkennen und messen wir die Dinge und ihre Relationen. Die Zeit verändert sich nicht infolge der Bewegung der Dinge, sondern ist ein Maß für Zeitrelationen, was schon in der Definition der Sekunde als Maßeinheit zum Ausdruck kommt. Nach dem Paradigmenwechsel sind Raum und Zeit das, was sie faktisch schon immer waren, nämlich Ordnungs- und Maßsysteme, nicht mehr und nicht weniger. Als solche bieten sie keinen Anlass für phantasievolle und mathematisch hochkomplizierte Spekulationen. 

(Die damit zusammenhängenden Fragen werden in meiner Theorie der Zeit und meiner Theorie des Raumes behandelt, siehe  zeitrelationen.blogspot.com )

   

Dienstag, 2. Februar 2021

Denksport versus relative Zeit

 Mit einem Nachtrag vom 30. April 2021

Die relativistische Zeitdehnung wird meist anhand eines rechtwinkligen Dreiecks erklärt. Da nach Einsteins Postulaten ein Lichtstrahl (genauer: ein und derselbe Lichtstrahl) in unterschiedlich bewegten Systemen stets dieselbe Geschwindigkeit haben soll, trifft der von A ausgehende Lichtstrahl in Punkt C des ruhendes Systems später ein als als in Punkt B des mit mit der Geschwindigkeit v bewegten Systems. Daraus folgert man die "Relativität der Zeit". *)

      *) Anmerkung: Voraussetzung für eine so weitgehende und verallgemeinerte Aussage wäre allerdings,   dass die Physik eine überzeugende Vorstellung davon hätte, was Zeit ist. Davon kann jedoch keine  Rede sein, siehe auch den Artikel "Die großen Rätsel der Physik". Dass das was wir von der Uhr  ablesen, relativ ist, wusste schon Newton. 


A

c

B....C

Allerdings neigt unser Verstand von Natur aus nicht dazu, sich zwei  Bewegungsvorgänge gleichzeitig vorzustellen, in diesem Fall den Lauf des Lichtstrahls von A nach B und die gleichzeitige Bewegung des Punktes B nach C. Hinzu kommt, dass die extrem hohe Ausbreitungsgeschwindigkeit von Licht unser Vorstellungsvermögen übersteigt. Unternimmt man trotzdem bewusst, sich die in dem statischen Dreieck ABC  verborgenen Bewegungen vorzustellen, so ist das Ergebnis ein anderes als bei Einstein:

Während derselben Zeitspanne, in welcher der Lichtstrahl von A nach B läuft, wandert gleichzeitig B nach C. Sobald der Lichtstrahl in B eintrifft, befindet sich B in C. Ein und derselbe Lichtstrahl kann aber in ein und demselben Raumpunkt, auch wenn dieser im bewegten System mit B und im ruhenden System mit C bezeichnet wird, nicht zu unterschiedlichen Zeiten eintreffen.   

Durch ein Beispiel wird die Sache anschaulicher. Das bewegte System sei ein mit der Geschwindigkeit v fahrender Eisenbahnwagen. Von der Lichtquelle A an der Wagendecke geht ein Lichtstrahl (Einstein verwendet in seinem mathematischen Szenarium einen Lichtblitz, was auf dasselbe hinausläuft) zum Punkt B am Wagenboden. B sei ein Gerät, welches Licht anzeigt, oder noch einfacher, eine chromglänzende Schraube, die beim Eintreffen des Lichtstrahls aufblitzt. Sobald B aufblitzt, ist B in C angekommen. B und C sind also identisch. B wird das Eintreffen des Lichtstrahls nur einmal anzeigen, denn es gibt nur einen Lichtstrahl und nur ein Gerät bzw. eine Schraube B.  Anders gesagt, der Lichtstrahl benötigt eine bestimmte Zeitspanne, um von A nach B zu gelangen, auch wenn B sich aus Sicht des ruhenden Systems bewegt und  dort den Namen C trägt. Es gibt keine zwei unterschiedlichen  Zeitspannen für den Lichtweg von  A nach B (alias C), denn es gibt nur eine Wirklichkeit.  

Ein anderes Beispiel: Ein Licht- oder Funksignal wird von Oslo nach Rom gesandt. Warum sollte aus Sicht des Mondes das Signal in Rom später ankommen als aus Sicht der Erde? Der "Mann im Mond" ermittelt dieselbe Zeit für den Vorgang wie der Beobachter auf der Erde, obwohl sich die Erde aus Sicht des Mondes bewegt.  Die Signalzeit von Oslo nach Rom bleibt dieselbe, auch wenn sich Rom aus Sicht des Mondes von B nach C bewegt. Denn B und C sind identisch, weil Rom nicht gleichzeitig an zwei unterschiedlichen Orten B und C sein kann. (Dass durch die Bewegung von B nach C die Lichtlaufzeit zwischen Rom und dem Mond anwächst, ist nicht Gegenstand der Relativitätstheorie und nach herrschender Meinung nicht Ursache der relativistischen Zeitdehnung. In diesem Fall wäre die Zeitdehnung ein leicht erklärbarer Scheineffekt und Einsteins Theorie hinfällig).

B im bewegten und C im ruhenden System fallen mathematisch auseinander, weil der senkrechte Lichtstrahl AB im anderen System schräg von A nach C läuft. Andererseits steht ohne Zweifel fest, dass es in der Realität nur einen bewegten Punkt B bzw. nur einen Lichtsensor bzw. Schraube B gibt, und auch die  Stadt Rom gibt es einmal. Wie ist der Widerspruch zu erklären? Es ist der Widerspruch zwischen einer von der Realität losgelösten Mathematik und der Wirklichkeit. Bei Einstein sind die beiden Koordinatensysteme voneinander isolierte Welten, die von vornherein als unterschiedliche Zeitzonen definiert werden (obwohl es in der Natur keine Zeitzonen gibt!) und zwischen denen es keine Kommunikation gibt. Nur unter diesen Voraussetzungen ist die abwegige Idee möglich, dass ein und derselbe Lichtstrahl in ein und demselben Ort zu unterschiedlichen Zeiten eintrifft. Dagegen bestätigt uns eine realitätsbezogene Mathematik, dass nach dem Satz des Pythagoras für den Lichtstrahl AC die Geschwindigkeit V¯ c² + v² folgt, wenn der Lichtstrahl AB die Geschwindigkeit c hat. Folglich trifft der Lichtstrahl in B und C gleichzeitig ein. Weil in dem Dreieck der bewegte Punkt B auseinanderfällt in B und C, verlieren wir allzu leicht aus dem Auge, dass es in der Realität, die hinter Einsteins mathematischem Szenarium steht, nur einen Lichtstrahl und nur einen Punkt gibt, an dem der Lichtstrahl auftrifft. Dieser Punkt trägt im bewegten System die Bezeichnung B und im  ruhenden System die Bezeichnung C.

Ich versuche noch einmal, den Sachverhalt zusammenzufassen:

Die reale Strecke AB hat eine bestimmte Länge. Ein von A ausgehender Lichtstrahl trifft zu einem bestimmten Zeitpunkt t in B ein. B und C fallen auseinander, weil sie denselben Punkt B in unterschiedlich bewegten Koordinatensystemen darstellen. Aber die Wirklichkeit ist eine Sache, die beliebige mathematische Strukturierung des Raumes in unterschiedliche Koordinatensysteme eine andere Sache. Wenn wir uns in B einen materiellen Gegenstand oder ein Lichtanzeigegerät vorstellen, dann sehen wir sofort, dass B und C derselbe  Punkt ist. Das Ereignis, dass der Lichtstrahl in B eintrifft, findet an dem bestimmten Ort B zu dem bestimmten Zeitpunkt t statt - auch wenn B im anderen Koordinatensystem an einer anderen Stelle erscheint und deshalb mit C bezeichnet wird.    

"Mathematik ist die sicherste Methode um sich selbst an der Nase herumzuführen" (Albert Einstein). Trotzdem darf man die Bedeutung der Mathematik nicht unterschätzen. Sie ist eine Grundlage unserer technischen Zivilisation. Es kommt darauf an zu unterscheiden, wo die Mathematik hilfreich ist und wo sie nur ein Vehikel für Phantasien im luftleeren Raum ist.

Nachtrag vom 30. April 2021

Wie kann dieser Punkt, in dem die Relativitätstheorie widerlegt ist, genau beschrieben werden? Die Relativitätstheorie übersieht, dass es ein grundlegender Unterschied ist, ob Einsteins  ruhende und bewegte Systeme als mathematische Koordinatensysteme oder als reale physikalische (materielle) Systeme verstanden werden. (Einstein äußert sich doppeldeutig, indem er von Koordinatensystemen spricht, die aus starren materiellen Linien bestehen - siehe § 3 Satz 1 des Textes von 1905).  Mathematische Koordinatensysteme sind - anders als feststoffliche physikalische Systeme - räumlich nicht getrennt, sondern durchdringen sich gegenseitig. Das hat zur Folge, dass sich Einsteins Lichtstrahl in beiden Systemen ausbreitet. Nur unter dieser Voraussetzung bekommt die Frage einen Sinn, welche Geschwindigkeit ein und derselbe Lichtstrahl in unterschiedlich bewegten Systemen hat.  

Betrachtet man dagegen reale physikalische Systeme (sei es Eisenbahnwagen und Bahndamm, ein Fluss und das Flussbett, eine Rakete und die "ruhende" Erde), dann gelangt der Lichtstrahl gar nicht vom bewegten in das ruhende System. Er läuft innerhalb des bewegten Systems von A nach B und verlässt das bewegte System nicht. Aus Sicht des ruhenden Systems - vorausgesetzt der Lichtstrahl könnte von dort aus beobachtet werden - läuft der Lichtstrahl von A nach C und hat eine Geschwindigkeit, die sich aus den beiden Vektoren c und v zusammensetzt (im konkreten Fall V¯c² + v² nach Pythagoras). Tatsächlich wäre vom ruhenden System aus allenfalls nur der "Einschlag" des Lichtstrahls in B (mittels eines dort angebrachten Lichtsensors) zu beobachten. Dieses Ereignis erfolgt an einem bestimmten Ort zu einer bestimmten Zeit, folglich für alle Beobachter zur selben Zeit und nur einmal (wobei für die Relativitätstheorie die Signalzeit zwischen B und den Beobachtern ohne Belang ist).  

Dienstag, 12. Januar 2021

Die großen Rätsel der Physik

 Am 14. März 2020 strahlte der TV-Sender ARTE eine Dokumentation aus über Fragen der Physik nach Raum, Zeit und Materie. Die Doku stützt sich überwiegend auf ein Buch des Physikers und Erfolgsautors Brian Greene. Ich gebe nachstehende Inhalte von Statements einiger Physiker überwiegend wörtlich wieder. 

"Die Zeit ist das größte Rätsel der Physik.

Die Zeit ist eine Sinnestäuschung.

Die Zeit wird durch die Schwerkraft beeinflusst. 

Die dreidimensionale Welt ist eine Sinnestäuschung.

Zeitreisen sind nicht nur in die Vergangenheit, sondern auch in die Zukunft möglich.

Die Definition der Zeit ist die große Preisfrage der Physik.

Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft existieren gleichermaßen real.

Der Raum ist eines der großen Rätsel der Physik.

Der Raum existiert physisch real, beeinflusst die Materie und bringt Materie hervor."


Nun sollte man berücksichtigen, dass das Geschäftsmodell von Erfolgsautoren und TV-Sendern manchmal auf der Verbreitung von Sensationen beruht. Aber die zitierten Äußerungen sind offenbar real vor laufender Kamera erfolgt. Daraus spricht die völlige Ratlosigkeit der Physik in Bezug auf Raum und Zeit. Gute Nacht, Wissenschaft! 

Mit etwas mehr Sinn für die Realität wäre die Lösung einfach. Zunächst ist die Einsicht erforderlich, dass die Frage nach dem Status von Raum und Zeit nicht durch Mathematik lösbar ist, weil es sich um eine philosophische Frage handelt. Nicht alles, was der mathematischen Phantasie entspringt und in Formeln darstellbar ist, entspricht der Wirklichkeit. Die Aufgabe besteht darin, die von unseren großen Vordenkern Newton, Leibniz und Immanuel Kant ausgesprochenen Wahrheiten und Irrtümer über Raum und Zeit  kritisch zu analysieren. Ein an der Realität und am Stand der Wissenschaft orientiertes Denken - nicht aber Rechnen und Experimentieren - führt im Licht neuerer Erkenntnisse, vor allem der Evolutionstheorie, zu der Einsicht, dass Raum und Zeit angeborene Ordnungssysteme sind, mit denen die Evolution unseren Verstand ausgestattet hat, damit wir uns besser in der Welt orientieren können. 

Das Nacheinander der realen Dinge ordnet der Verstand - ohne unser bewusstes Zutun -  mit Hilfe der Zeit. Konkret: Die Zeit ist das Maß für die Abstände in der Aufeinanderfolge von Ereignissen oder Veränderungen. Weshalb die Sekunde in der Physik als Maßeinheit definiert wird.

Das Nebeneinander der realen Dinge ordnet der Verstand - ohne unser bewusstes Zutun - mit Hilfe des Raumes. Anders gesagt: Unser Verstand wirft auf die reale Außenwelt eine Projektion des dreidimensional geradlinigen Raumes. Nur im dreidimensionalen Raumgitter - nicht aber in  vieldimensionalen mathematischen Räumen - erkennen wir die Form eines Gegenstandes; an den drei Raumdimensionen Länge, Breite und Höhe messen wir die Größen, Abstände und Positionen der Dinge. 

Leider kennt die Physik auf solche Überlegungen nur die Antwort, die evolutionäre Entwicklung unseres Verstandes diene dem Überleben, nicht aber der Wahrheit. Die Wahrheit bestehe in der Relativitätstheorie, denn die sei mathematisch und experimentell erwiesen. Solange der Physik nichts Besseres einfällt, wird sie sich immer weiter in realitätsferne mathematische Phantasien verstricken. 





Samstag, 7. November 2020

Antwort auf einige Leserkommentare

 Zu meinem relativitätskritischen Blog "Zeit und Relativität" sind Leserkommentare möglich, über deren Veröffentlichung ich allerdings selbst entscheiden kann. In letzter Zeit kamen einige wenige zustimmende, aber in der Mehrzahl kritische Kommentare. Letztere waren teils gut gemeint, teils knappe Statements, dass ich nichts verstanden hätte oder dass ich auf die Veröffentlichung von Unsinn im Internet verzichten solle. Kommentare dieser Art bringen die Wissenschaft nicht voran, weshalb ich sie nicht im Wortlaut veröffentliche. 

Statt dessen möchte ich den Befürwortern der Relativitätstheorie zu bedenken geben:

1. Wenn Sie Einsteins berühmten Text von 1905 unvoreingenommen lesen, dann sollte Ihnen auffallen, dass die Relativitätstheorie nicht allein auf dem (zweifelhaften) physikalischen Postulat der konstanten Lichtgeschwindigkeit beruht. Vielmehr setzt sie philosophische Vorbedingungen voraus, die nicht mathematisch oder experimentell beweisbar sind. Dies sind

- die relationistische Auffassung von Zeit und Raum 

- die Gleichsetzung von Zeit mit dem, was wir von der Uhr ablesen 

- eine allen Berechnungen vorausgehende Definition von Gleichzeitigkeit, die um 1905  weithin akzeptiert wurde, aber heute obsolet ist. Danach wäre die Gleichzeitigkeit von zwei Ereignissen kein objektiver Sachverhalt, sondern hinge von den individuell unterschiedlichen Sinneseindrücken der Beobachter ab. Einsteins Mathematik liefert keinen Beweis für die Relativität, sondern zeigt das Maß der voraus postulierten Relativität. 

- die Gleichsetzung von Beobachtung und physikalischer Wirklichkeit (eine bewegte Uhr geht nicht scheinbar, sondern tatsächlich nach)

Diese philosophischen Voraussetzungen, ohne welche die Relativitätstheorie nicht entstanden wäre, gehen zurück auf Positionen des philosophischen Positivismus des 19. Jahrhunderts (bzw. der von G.W. Leibniz stammende Relationismus wurde im 19. Jahrhundert durch Ernst Mach wiederbelebt).


2.  Seit Karl Popper ist allgemein anerkannt, dass Beobachtungen und Experimente keine sicheren Beweise für eine wissenschaftliche Theorie liefern können. Vielmehr hängt die Deutung von Beobachtungen und Experimenten von der Theorie ab. Mit anderen Worten: Nur wenn ich die Relativität der Zeit bereits voraussetze, kann ich bestimmte Beobachtungen und Experimente als Bestätigung für die relative Zeit werten. 


3. Die zentrale und grundlegende Frage, welchen Sinn eine Physik ohne feste Maßeinheiten haben soll, wurde bereits im Jahr 1925 gestellt, aber nie beantwortet. Um Irrtümern vorzubeugen: Die Frage wurde nicht etwa von einem antisemitischen Befürworter einer "deutschen Physik" gestellt, sondern von dem Philosophen Oskar Kraus. (Oskar Kraus: Offener Brief an Albert Einstein und Max von Laue, Wien, 1925). Er war Professor an der deutschen Universität in Prag, jüdischer Herkunft wie Albert Einstein und verstarb 1942 im englischen Exil. 

Ich glaube, die gängige Antwort auf die genannte Frage bereits zu kennen, nämlich Oskar Kraus habe ebenso wenig wie all die anderen, damals zahlreichen Kritiker die Gedanken und die Mathematik Einsteins verstanden. Woraus umgekehrt zu schließen ist: Die meisten Physiker haben nie verstanden, dass die durch Oskar Kraus gestellte Frage von zentraler und grundlegender Bedeutung für die Physik ist. Denn der einschlägige Teil (§§ 1 - 5) der speziellen Relativitätstheorie von 1905 behandelt die Frage, um welchen Faktor das Zeitmaß verändert werden muss, damit die Lichtgeschwindigkeit in unterschiedlich bewegten Systemen konstant bleibt. Es geht in der Relativitätstheorie, wie Louis Essen, Erfinder der Atomuhr und einstmaliger Leiter der britischen Behörde für das Maßwesen gesagt hat, nicht um eine neue Erkenntnis über die Natur, sondern um die Einführung eines Systems gleitender Maßeinheiten.



   



 

Samstag, 10. August 2019

Die Antwort auf Einstein - The Answer to Einstein

(zuletzt ergänzt am 13. April 2022)

Jenseits aller umstrittenen physikalischen und mathematischen Argumente ist die endgültige Antwort auf Einstein eine philosophische. Die Zeit ist kein physikalisches Ding. Die Zeit ist auch keine Eigenschaft der materiellen Welt. Die Zeit ist, ebenso wie der Raum, ein angeborenes abstraktes Ordnungssystem, mit dem die Evolution unseren Verstand ausgestattet hat, damit wir uns besser in der Welt orientieren können.

Zeit ist das Maß der Dauer zwischen Ereignissen. Gleichzeitigkeit hängt nicht von den Sinneseindrücken unterschiedlicher Beobachter ab, sondern ist ein reale Tatsache. Denn jeder Augenblick, den ich mit "Jetzt" bezeichne, ist überall in der Welt derselbe.

Der Raum ist ein gedachtes dreidimensional geradliniges Koordinatensystem, in welches der Verstand die Dinge einordnet. 

Nicht mit dem Urknall sind Raum und Zeit entstanden, sondern mit der Fähigkeit des Verstandes, das Nebeneinander und das Nacheinander der Dinge zu beschreiben und zu messen.

"Außerhalb des Verstandes gibt es nichts, was man als Zeit bezeichnen könnte" (Helmut Hille)

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Beyond of all disputet physical and mathematical arguments, the final answer to Einstein is a philosphical answer. Time is not a physical thing. Time is not a property of the material world. Time is, just as space,  an inborn abstract system of order, which was given from the evolution to our mind for better orientation in the world.

Time is the measure of duration between events.  Simultaneity does not depend on the sense impressions of different observers.  Simultaneity is a real fact, because each moment which I call "Now" is the same one in the whole world. 

Space is an abstract three-dimensional system of straight coordinates, in which our human mind does differentiate all things. 

Space and time did not begin with the Big Bang. Space and time did begin with the ability of human mind to describe and to measure juxtaposition and succession of things. 

Outside of our mind there is nothing that could get the name "time". (Helmut Hille)   

Mittwoch, 1. Mai 2019

Kurze Theorie des Raumes

Alte Fassung. Die neuere Fassung steht derzeit im Blog "Was ist Zeit?"

Während die oft als rätselhaft bezeichnete Zeit sich als das Maß der Dauer erschließt, ist der Begriff des Raumes schwieriger zu erhellen. In Anlehnung an die auf dem Zusammenwirken von Verstand und Außenwelt beruhende Theorie der Zeit entsteht auch eine Theorie des Raumes. Die drei geradlinigen Raumdimensionen bilden eine gedachte Struktur, mit deren Hilfe wir die Dinge räumlich einordnen. Auf diese Weise finden wir uns in der Außenwelt zurecht. Drei geradlinige Dimensionen, das ist die einfachste Form des Raumes, und mehr ist nicht notwendig, um jeden Raumpunkt eindeutig zu definieren. Durch den Fortschritt der Mathematik wurden gekrümmte Dimensionen möglich, die beispielsweise zu Beschreibung einer Kugeloberfläche zweckmäßiger als gerade Dimensionen sind.

Der Verstand greift mit den Sinnesorganen hinaus in die Außenwelt und verortet die Dinge in einem gedachten Koordinatensystem. Weil dies unbewusst geschieht und weil sich die realen Dinge tatsächlich in der Außenwelt befinden, haben wir von Natur aus schon immer die Vorstellung, dass der Raum in der Außenwelt ist. Auch Newton und Leibniz hatten diese Vorstellung, und die moderne Physik glaubt dies ebenfalls. Aber in Wirklichkeit ist der Raum eine angeborene Abstraktionsleistung des Verstandes. In der Außenwelt gibt es nur die Dinge.

Das Raumparadoxon:
Doch wenn wir sagen, dass es außerhalb des Verstandes keinen Raum gibt, scheinen wir ein Problem zu bekommen. Zu tief ist von Natur aus die Vorstellung in uns verwurzelt, dass sich der Raum in der Außenwelt befindet. Sofort sagt uns der Alltagsverstand, dass wir doch unbestritten in einem äußeren Raum leben, der durch Berge, Flüsse und Meere gegliedert ist. Was sonst als ein Raum wäre der Weltraum, der Sterne, Planeten und Staubwolken enthält? Der äußere Raum ist nach der uns angeborenen Denkweise der Raum schlechthin. Dem konnte sich auch Immanuel Kant nicht entziehen, dem wir die Einsicht verdanken, dass Raum und Zeit angeborene Kategorien des Denkens und Erkennens sind. Er bezeichnete den Raum als die äußere Form des Erkennens, im Gegensatz zur Zeit, die er als innere Form des Erkennens bezeichnet. Diese etwas künstlich erscheinende Unterscheidung ist erklärbar, weil wir von Natur aus glauben, der Raum befinde sich in der Außenwelt. Die Auflösung des Paradoxons: Der Raum existiert nur im Verstand. In der Außenwelt existieren nur die Dinge. Weil wir die Dinge in den Raum einordnen, haben wir den Eindruck, der Raum befinde sich, wie die Dinge, in der Außenwelt.

In der Wissenschaft ist die Unterscheidung von mathematischen Räumen und physikalischem Raum längst geläufig. Aber weder der wahre, mathematische Raum noch der äußere Raum existiert materiell. In der Außenwelt existieren die Dinge, der Raum dagegen ist eine abstrakte Struktur. Wem dieser Gedanke befremdlich erscheint, der möge sich vergegenwärtigen, dass die Vorstellung Isaac Newtons von einem Raum, der in der Außenwelt real existiert, schon vor über 100 Jahren aufgegeben wurde. Die theoretische Physik hat sich dafür entschieden, dass Raum und Zeit nur Relationen zwischen den Dingen sind. Demnach existieren nur die Dinge, dagegen sind nach dieser Meinung Raum und Zeit  nur Relationen zwischen den Dingen, nämlich  Größenverhältnisse, Abstände, Dauer von Veränderungen. Gegen den nächsten Schritt, wonach Raum und Zeit keine Eigenschaften der Materie, sondern ausschließlich Verstandeskategorien sind, sträubt sich die Wissenschaft mit Händen und Füßen. Wo es nichts zu beobachten, zu messen, zu experimentieren und zu berechnen gibt, sondern wo es ausschließlich auf die richtigen gedanklichen Grundlagen ankommt, wehrt sich die Naturwissenschaft gegen den Fortschritt und hält an dem fest, was man mathematisch und experimentell als erwiesen glaubt.

Der gedachte, mathematische Raum kennt seiner Natur nach nicht oben und unten, nicht Nord und Süd, und er kennt keinen festen Bezugspunkt für Bewegung. Daher ist Bewegung relativ. Nur durch Konvention wird oben, unten oder ein Bezugspunkt festgelegt. Als Bewohner der Erde sind wir uns seit jeher darin einig, dass unten da ist, wohin die Schwerkraft wirkt. Wir sind uns im Alltag außerdem darüber einig, Bewegung und Geschwindigkeit auf die Erdoberfläche zu beziehen. Bewegung (im Sinne von Ortsveränderung) und Geschwindigkeit hängen vom gewählten Bezugssystem ab und sind daher relativ. Ohne Bezugssystem ist der Begriff der Geschwindigkeit (im Sinne von Ortsveränderung) sinnlos.

Raum und Zeit sind nicht Teile oder Eigenschaften der materiellen Welt, sondern abstrakte Vorstellungen. Die abstrakte, mathematische Zeit ist nicht relativ, sondern ein festes Maß. Der Raum krümmt sich nicht, sondern die Dinge verändern ihre Position im Raum. Zwar lässt sich eine Raumzeit konstruieren, weil der mathematischen Phantasie keine Grenzen gesetzt sind. Tatsächlich aber bilden Raum und Zeit nicht physikalisch, sondern nur in unserem Erleben eine Einheit. Unser Verstand fügt unbewusst und ohne unser Zutun das räumliche Nebeneinander und das zeitliche Nacheinander der Dinge zu einem einheitlichen Erleben zusammen. Nichts anderes meinte der in Göttingen lehrende Philosoph Melchior Palagyi mit seinem Begriff der Raumzeit. Allerdings verwendete er dabei geometrische Vergleiche, die den Mathematiker Hermann Minkowski dazu anregten, die Raumzeit auf die Physik zu übertragen. Konsequent war dies nach damaligem Stand der Wissenschaft insofern, als auch in der Physik der Subjektivismus Einzug gehalten hatte.

Nicht mit dem Urknall sind Raum und Zeit entstanden, sondern mit der Fähigkeit des Verstandes, das Nebeneinander und das Nacheinander der Dinge zu beschreiben. Raum und Zeit sind angeborene Werkzeuge des Verstandes, mit denen wir uns in der Welt orientieren.

Subjektive und objektive Räume

Der Raum als Koordinatensystem des Individuums ist subjektiv. Allein schon Lageveränderung und Bewegung des Individuums führen zu einer anderen Anordnung der Dinge im Raum. Subjektiv erscheinen uns die Relationen der Dinge relativ. Ein Haus mag groß sein, doch aus der Ferne erscheint es klein wie ein Spielzeug. Aber der Verstand lässt sich durch die Perspektive nicht täuschen, sondern erkennt die wahren Größenverhältnisse. Der Mensch hat das Bedürfnis und die Fähigkeit, den Raum zu objektivieren. Der Raum wird objektiv, indem er an bestimmten Merkmalen der Außenwelt festgemacht wird. Solche Merkmale sind zunächst der Boden unter den Füßen, dann die Schwerkraft und der Lauf der Sonne von Ost nach West. Alle Menschen sind sich von Natur aus darin einig, dass unten da ist, wohin die Schwerkraft wirkt. Durch den Lauf der Sonne wird zugleich Norden und Süden festgelegt.

Die Vorstellung von einem objektiven, allen irdischen Wesen gemeinsamen Raum wird erschüttert durch die Erkenntnis, dass die Erde keine Scheibe ist, sondern eine Kugel, die sich um die Sonne dreht. Durch diese Erkenntnis ist oben und unten nicht mehr dieselbe Richtung in allen Erdteilen. Der Mensch erschaudert vor einer bodenlosen Welt ohne Oben und Unten, ohne Ost und West. Doch auch in dieser neuen Situation bemüht sich der Mensch um die Objektivierung des Raumes. Die Astronomie verwendet unterschiedliche Koordinatensysteme zur Orientierung. So dient die Ebene der Erdbahn um die Sonne als Orientierung. Für das galaktische System wird die Ebene der Milchstraße als Grundebene verwendet, wobei die Richtung zum Zentrum unserer Galaxie als Nullmeridian dient.

Die Objektivierung des Raumes durch Orientierung an Merkmalen der Außenwelt gibt uns Halt in einer bodenlosen Welt. Doch die Befestigung des Raumes an Dingen der Außenwelt befördert unser angeborenes Vorurteil, dass sich der Raum nicht im Verstand, sondern in der Außenwelt befindet.


Sonntag, 9. Dezember 2018

Einsteins Rechenfehler

(zuletzt bearbeitet im Juni 2022)

1. In Einsteins mathematischen Szenarium zur speziellen Relativitätstheorie wird in einem auf der x-Achse mit der Geschwindigkeit v bewegten Koordinatensystem ein Lichtblitz gezündet. Dann stellt Einstein die Frage, welche Geschwindigkeit dieses Licht im ruhenden Koordinatensystem hat.

Hierbei ist zu beachten, dass Einstein zwei Voraussetzungen postuliert. Erstens wird die Lichtgeschwindigkeit nicht durch die Bewegung der Lichtquelle beeinflusst. Zweitens hat das Licht in allen gleichmäßig geradlinig bewegten Systemen dieselbe Geschwindigkeit, gleich in welchem System die Lichtquelle sitzt.

Einsteins daraus resultierende Überlegungen für den senkrecht auf der y-Achse laufenden Lichtstrahl sind in der Literatur anhand des bekannten rechtwinkligen Dreiecks ABC beschrieben. Der Lichtstrahl, der im bewegten System die Geschwindigkeit c hat, hat aus Sicht eines ruhenden Beobachters die Geschwindigkeit
V¯c² - v², wenn man Einsteins Postulate voraussetzt und der Einstein-Logik folgt.


2. Betrachten wir nun die auf der x-Achse, parallel zur Bewegungsrichtung des Systems, laufenden Lichtstrahlen.

B'..........C'..................A............................B.......C

Der von der Lichtquelle A in Bewegungsrichtung nach B laufende Lichtstrahl ist im ruhenden System ein Lichtstrahl A-C, der in die Gegenrichtung laufende Lichtstrahl A-B' ist im ruhenden System ein Lichtstrahl A-C'. Die Lichtgeschwindigkeit als Summe der Vektoren c und v beträgt im ersten Fall c + v, im zweiten Fall c -v.

Beachtet man jedoch die Postulate Einsteins, so hat im ruhenden System der Lichtstrahl A-C die Geschwindigkeit c, woraus der ruhende Beobachter für den Lichtstrahl A-B im bewegten System die Geschwindigkeit c - v errechnet. Die entsprechende Rechnung für den Lichtstrahl in der Gegenrichtung ergibt c + v.  Siehe hierzu die Gleichungen in Einsteins Text von 1905 (Seite 898 unten bis Seite 900 oben), wo Einstein mit den Lichtgeschwindigkeiten c - v und c + v rechnet.


3. Einsteins Rechenfehler 
Gleich wie man es dreht und wendet, die beiden Lichtstrahlen auf der x-Achse haben "aus Sicht" des anderen Koordinatensystems unterschiedliche Geschwindigkeiten, nämlich  c - v und c + v, wie Einstein selbst als Zwischenergebnis ermittelt . Daraus kann niemals das von Einstein erzielte einheitliche Ergebnis von V¯c² - v²  für jeden der beiden Lichtstrahlen resultieren.

In der relativistischen Literatur findet man unterschiedliche Wege, die zum Ergebnis führen, dass aus Sicht des ruhenden Systems das Licht auf der x-Achse des bewegten Systems die einheitliche Geschwindigkeit V¯c² - v² hat. Dabei wird meist Einsteins Szenarium zugrunde gelegt, in welchem der Lichtstrahl A - B reflektiert wird, und man nimmt aus c - v und c + v den Durchschnitt c. Anschließend greift man auf die spezielle Messvorschrift Einsteins zurück: Die Zeitdehnung führt zur scheinbaren Längenkontrakion auf der x-Achse, wodurch c zu V¯c² - v² wird.

Diese abwegige Gedankenakrobatik täuscht darüber hinweg, dass die gegenläufigen Lichtstrahlen A - B und A - B' aus Sicht des ruhenden Systems unterschiedliche Geschwindigkeiten haben. Die rechnerische  Durchschnittsgeschwindigkeit von zwei gegenläufigen Lichtstrahlen ist aber ohne Interesse für die Transformation der bewegten Lichtkugelwelle in das ruhende System. Einstein hat sein Szenarium vermutlich aus der Mathematik zum Michelson-Morley-Experiment übernommen, wo der Lichtstrahl AB tatsächlich reflektiert wird. Will man aber, wie Einstein, die einzelnen Lichtstrahlen in das andere Koordinatensystem transformieren, dann muss das für jeden Lichtstrahl getrennt erfolgen. 

Randbemerkung: Die Lichtgeschwindigkeit V¯c² - v² soll laut Literatur auf der y-Achse ein realer Effekt sein, die Längenkontraktion auf der x-Achse und somit die daraus folgende Lichtgeschwindigkeit V¯c² - v² auf der x-Achse nur ein Scheineffekt.   

Den Hinweis, dass Einstein die bewegte Lichtkugelwelle fehlerhaft in das ruhende System transformiert, verdanke ich der Mathematikerin Gertrud Walton.