(aktualisiert im Mai 2017)
Wenn die relativistische Zeitdilatation nur ein Scheineffekt ist, dann sind Zeitreisen unmöglich und Einsteins Theorie ist hinfällig. Einstein selbst hat nicht erklärt, warum er die Zeitdilatation (im Gegensatz zur Längenkontraktion) für real hält. Eine mögliche Erklärung liegt in der Erkenntnistheorie von Ernst Mach, die in dem Satz gipfelt: Die Beobachtung ist unsere einzige Wirklichkeit. In einem von Werner Heisenberg nach dem Gedächtnis aufgezeichneten Gespräch sagt Einstein im Jahr 1926: "Vielleicht habe ich diese Art von Philosophie benützt, aber sie ist trotzdem Unsinn."
Der heutige Relativismus begründet die Wirklichkeit der Zeitdilatation vor allem mit zwei Argumenten. Erstens sei die Zeitdilatation nicht durch wechselnde Lichtlaufzeiten zwischen Objekt und Beobachter verursacht. Nur in diesem Fall wäre sie ein Scheineffekt. Zweitens beruhen unsere Sinneseindrücke nicht auf Einbildung, sondern sie sind real.
Dagegen ist einzuwenden: Einstein erklärt in § 2 seines Textes von 1905 die Relativität von Zeit und Gleichzeitigkeit anhand der zeitlich unterschiedlichen Wahrnehmungen von bewegten und ruhenden Beobachtern. Die zeitlichen Unterschiede resultieren aus unterschiedlichen Lichtlaufzeiten. In § 3 des Textes kommt das Wort "Beobachter" nicht vor. Einstein verwendet hier ruhende und bewegte Koordinatensysteme. Das Licht auf der y-Achse des bewegten Systems habe "vom ruhenden System aus betrachtet" stets die Geschwindigkeit V¯c² - v² . Eine mathematisch korrekte Transformation dieses Lichtstrahls in das ruhende Koordinatensystem ergibt aber, dass der schräg von A nach C laufende Lichtstrahl (wenn wir uns auf das bekannte rechtwinklige Dreieck ABC beziehen), die Geschwindigkeit V¯c² + v² hat. Bei der Größe V¯c² - v² handelt es sich um nichts anderes als um die effektive Lichtgeschwindigkeit zwischen Lichtquelle und Beobachter, die aus dem Michelson-Morley -Versuch bekannt ist. Dort ist eine vergleichbare geometrische Situation gegeben. Der Beobachter bewegt sich in dem rechtwinkligen Dreieck von B nach C, sodass die effektive Lichtgeschwindigkeit kleiner als c ist, weil das Lichtsignal beim Beobachter später eintrifft. Wer in Einsteins Text von 1905 die Erläuterungen zu den Gleichungen genau liest, der sieht dass Einstein willkürlich das bewegte Koordinatensystem als Ganzes zur Lichtquelle und das ruhende Koordinatensystem zum Beobachter macht. Siehe dazu den Artikel "Beobachter oder Koordinatensysteme?"
Das relativistische Argument, wonach unsere Sinneseindrücke wirklich sind, ist in diesem Zusammenhang ein Scheinargument. Selbstverständlich sieht ein Beobachter auf der Erde den Mond "wirklich" nur als kleine Scheibe. Aber die außerhalb unserer Sinnesorgane existierende physikalische Wirklichkeit besteht doch darin, dass der Mond einen Durchmesser von 3476 km hat.
Doch jenseits aller umstrittenen Fragen über Beobachter, Koordinatensysteme und Sinneseindrücke gilt eine einfache logische Überlegung: Nach dem für die Relativitätstheorie grundlegenden Postulat hat das Licht im bewegten System die Geschwindigkeit c. Wenn dieses Licht aus Sicht des ruhenden Systems - gleich aus welchen Gründen - irgend eine andere Geschwindigkeit als c hat, so weicht dies von der als Wirklichkeit postulierten Größe c ab. Es gibt aber nur eine physikalische Wirklichkeit. Folglich handelt es sich um einen Scheineffekt.
Donnerstag, 4. Mai 2017
Mittwoch, 19. April 2017
Beobachter oder Koordinatensysteme?
(aktualisiert im Mai 2017)
Nach herrschender relativistischer Auffassung gibt es in der Mathematik der speziellen Relativitätstheorie keinen Beobachter. Statt dessen beschreibt die spezielle Relativität angeblich eine allgemeine, beobachter-unabhängige mathematische Beziehung zwischen unterschiedlich bewegten Systemen. Dies ist auch eine Begründung dafür, dass die relativistische Zeitdilatation kein durch die wechselnde Lichtlaufzeit zwischen Objekt und Beobachter verursachter Scheineffekt , sondern real sein soll. Tatsächlich verwendet Einstein für das mathematische Szenarium in § 3 seines Textes von 1905 (der sog. Herleitung der Lorentz-Transformation) ruhende und bewegte Koordinatensysteme. Doch wer Einsteins Erläuterungen zu den Gleichungen aufmerksam liest, der sieht, dass Einsteins Mathematik das bewegte Koordinatensystem als eine Lichtquelle und das ruhende Koordinatensystem als einen Beobachter behandelt.
Nach Einstein hat das Licht auf der y-Achse des bewegten Koordinatensystems "vom ruhenden System aus betrachtet" stets die Geschwindigkeit V¯c² - v² (Seite 899 des Textes von 1905). Diese ungenaue Formulierung lässt zunächst offen, ob es im ruhenden Koordinatensystem einen Beobachter gibt oder ob Einstein die Lichtgeschwindigkeit c vom bewegten in das ruhende Koordinatensystem transformiert. Doch wenn es Einstein um die zeitlich relativen optischen Sinneseindrücke von Beobachtern ginge, so käme es dabei entscheidend auf die Position des Beobachters im Verhältnis zur Lichtquelle an. Nimmt die Distanz zwischen Lichtquelle und Beobachter bewegungsbedingt ab, so ist die effektive Lichtgeschwindigkeit zwischen Lichtquelle und Beobachter größer als c, wodurch das Signal beim Empfänger früher eintrifft. Wächst die Distanz, so ist die effektive Lichtgeschwindigkeit kleiner als c. In diesem Fall ist die Relativität ein leicht erklärbarer Scheineffekt. Doch dies ist offenbar nicht der theoretische Ansatz Einsteins.
Statt dessen versucht er, eine allgemeine mathematische Beziehung zwischen unterschiedlich bewegten Systemen zu konstruieren. Aber im Widerspruch zur Überschrift von § 3 ("Theorie der Koordinaten- und Zeittransformation von dem ruhenden auf ein relativ zu diesem in gleichförmiger Translationsbewegung befindlichen System") transformiert Einstein nicht die Geschwindigkeit der Lichtstrahlen vom einen in das andere Koordinatensystem, sondern er rechnet mit der Größe V¯c² - v² , also mit der aus dem Michelson-Morley-Versuch bekannten effektiven Lichtgeschwindigkeit zwischen Lichtquelle und Beobachter.
Für die relativistische Zeitdilatation ist der senkrechte Lichtstrahl auf der y-Achse des bewegten Systems maßgeblich. Die einfache geometrische Transformation dieses Lichtstrahls in ein ruhendes Koordinatensystem ergibt, dass der Lichtstrahl im ruhenden System schräg verläuft und nach dem Satz des Pythagoras bzw. als Summe der Vektoren c und v die Geschwindigkeit V¯c² + v² hat. Die Folge: Es gibt keine relativistische Zeitdilatation, weil der Lichtstrahl in B und C gleichzeitig eintrifft. Denn er hat im bewegten Koordinatensystem die Geschwindigkeit c, im ruhenden Koordinatensystem auf der längeren Strecke AC die größere Geschwindigkeit V¯c² + v² .
Wie kommt Einstein dazu, statt dessen mit dem Wert V¯c² - v² zu rechnen? Darauf sind mehrere Antworten möglich.
Die erste mögliche Antwort:
Einstein übernimmt die Größe V¯c² - v² aus der Mathematik zum Michelson-Morley-Versuch. Hier haben wir ein geometrisch entsprechendes Szenarium. Der Beobachter bewegt sich von B nach C. Dadurch wird seine Distanz zur Lichtquelle A größer. Entsprechend wird die effektive Lichtgeschwindigkeit zwischen Lichtquelle und Beobachter kleiner als c, nämlich V¯c² - v².
Einstein kann dabei auf die mathematischen Überlegungen von Hendrik Lorentz zum Michelson-Morley-Versuch zurückgreifen einschließlich des Gamma-Faktors, der später als Lorentz-Faktor bezeichnet wurde. Darauf beruht der von vielen Kritikern erhobene Plagiats-Vorwurf gegen Einstein. (Daneben wird ihm auch vorgeworfen, die Methode der Uhrensynchronisierung mittels Lichtstrahlen von Henri Poincare übernommen zu haben, ohne dessen Namen zu nennen).
Die zweite mögliche Antwort:
Es ist die relativistische Antwort. Es gibt keine größere Geschwindigkeit als c. Der senkrechte Lichtstrahl AB im bewegten System läuft im ruhenden System schräg von A nach C, behält aber seine Geschwindigkeit c. Daraus folgt V¯c² - v² für den senkrechten Lichtstrahl AB. Jedoch nach Einsteins Postulat des speziellen Relativitätsprinzips hat der senkrechte Lichtstrahl AB im bewegten System in Wirklichkeit die Geschwindigkeit c. Folglich handelt es sich bei V¯c² - v² um einen Scheineffekt.
Trotzdem sollen Zeitreisen möglich sein? Der Relativismus bestreitet, dass es nur eine physikalische Wirklichkeit gibt. Der Relativismus beruht darauf, dass jeder Beobachter seine eigene Wirklichkeit hat. Daher lebt der Relativismus von Scheineffekten und behauptet bei Bedarf, dass diese wirklich seien.
Die dritte mögliche Antwort:
Sie ist anhand von Einsteins Text von 1905 belegbar. Einstein macht die Beziehung zwischen der Lichtquelle und dem relativ dazu bewegten Beobachter zu einer Beziehung zwischen unterschiedlich bewegten Koordinatensystemen. Weil er die Relativität der Zeit beweisen will, erklärt er willkürlich jedes der Koordinatensysteme zu einer Zeitzone mit eigener Zeit. Dadurch entsteht der Eindruck, dass es keinen Beobachter gibt. Einstein auf Seite 898: "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." (Mit dem griechischen Buchstaben tau bezeichnet Einstein die Zeit im bewegten Koordinatensystem k). Und folgerichtig auf Seite 899: "Es ist zu bemerken, dass wir statt des Koordinatenursprunges jeden anderen Punkt als Ausgangspunkt des Lichtstrahles hätten wählen können...".
Durch den willkürlichen Kunstgriff mit den Zeitzonen ist es, jedenfalls hinsichtlich der Zeit, plötzlich gleichgültig, an welchem Ort genau sich Lichtquelle und Beobachter befinden. Einstein macht das bewegte Koordinatensystem als ein Ganzes zur Lichtquelle, das ruhende Koordinatensystem als ein Ganzes wird zum Beobachter. Für jeden beliebigen Punkt im bewegten System gilt, dass sich durch die parallele Seitwärtsbewegung die Distanz zu einem zunächst genau gegenüber liegenden Punkt des ruhenden Systems vergrößert. Die effektive Lichtgeschwindigkeit zwischen den beiden Punkten und damit zwischen den beiden Systemen hat die Größe V¯c² - v²,
Übrigens gibt es in der Natur keine unterschiedlichen Zeitzonen, denn diese sind, wenn auch durch den Lauf der Sonne veranlasst, eine zivilisationstechnische Einrichtung, um einheitliche Fahrpläne und Termine planen zu können. Dass unterschiedlich bewegte Systeme unterschiedliche Zeitzonen sein sollen, in denen noch dazu die Uhren unterschiedlich gehen, ist eine willkürliche Idee, Weil aber die Naturwissenschaft weder um 1900 noch heute eine zutreffende Vorstellung von Zeit hat, hält man die mathematische Relativierung der Zeit für eine neue Erkenntnis über die Natur.
Nach herrschender relativistischer Auffassung gibt es in der Mathematik der speziellen Relativitätstheorie keinen Beobachter. Statt dessen beschreibt die spezielle Relativität angeblich eine allgemeine, beobachter-unabhängige mathematische Beziehung zwischen unterschiedlich bewegten Systemen. Dies ist auch eine Begründung dafür, dass die relativistische Zeitdilatation kein durch die wechselnde Lichtlaufzeit zwischen Objekt und Beobachter verursachter Scheineffekt , sondern real sein soll. Tatsächlich verwendet Einstein für das mathematische Szenarium in § 3 seines Textes von 1905 (der sog. Herleitung der Lorentz-Transformation) ruhende und bewegte Koordinatensysteme. Doch wer Einsteins Erläuterungen zu den Gleichungen aufmerksam liest, der sieht, dass Einsteins Mathematik das bewegte Koordinatensystem als eine Lichtquelle und das ruhende Koordinatensystem als einen Beobachter behandelt.
Nach Einstein hat das Licht auf der y-Achse des bewegten Koordinatensystems "vom ruhenden System aus betrachtet" stets die Geschwindigkeit V¯c² - v² (Seite 899 des Textes von 1905). Diese ungenaue Formulierung lässt zunächst offen, ob es im ruhenden Koordinatensystem einen Beobachter gibt oder ob Einstein die Lichtgeschwindigkeit c vom bewegten in das ruhende Koordinatensystem transformiert. Doch wenn es Einstein um die zeitlich relativen optischen Sinneseindrücke von Beobachtern ginge, so käme es dabei entscheidend auf die Position des Beobachters im Verhältnis zur Lichtquelle an. Nimmt die Distanz zwischen Lichtquelle und Beobachter bewegungsbedingt ab, so ist die effektive Lichtgeschwindigkeit zwischen Lichtquelle und Beobachter größer als c, wodurch das Signal beim Empfänger früher eintrifft. Wächst die Distanz, so ist die effektive Lichtgeschwindigkeit kleiner als c. In diesem Fall ist die Relativität ein leicht erklärbarer Scheineffekt. Doch dies ist offenbar nicht der theoretische Ansatz Einsteins.
Statt dessen versucht er, eine allgemeine mathematische Beziehung zwischen unterschiedlich bewegten Systemen zu konstruieren. Aber im Widerspruch zur Überschrift von § 3 ("Theorie der Koordinaten- und Zeittransformation von dem ruhenden auf ein relativ zu diesem in gleichförmiger Translationsbewegung befindlichen System") transformiert Einstein nicht die Geschwindigkeit der Lichtstrahlen vom einen in das andere Koordinatensystem, sondern er rechnet mit der Größe V¯c² - v² , also mit der aus dem Michelson-Morley-Versuch bekannten effektiven Lichtgeschwindigkeit zwischen Lichtquelle und Beobachter.
Für die relativistische Zeitdilatation ist der senkrechte Lichtstrahl auf der y-Achse des bewegten Systems maßgeblich. Die einfache geometrische Transformation dieses Lichtstrahls in ein ruhendes Koordinatensystem ergibt, dass der Lichtstrahl im ruhenden System schräg verläuft und nach dem Satz des Pythagoras bzw. als Summe der Vektoren c und v die Geschwindigkeit V¯c² + v² hat. Die Folge: Es gibt keine relativistische Zeitdilatation, weil der Lichtstrahl in B und C gleichzeitig eintrifft. Denn er hat im bewegten Koordinatensystem die Geschwindigkeit c, im ruhenden Koordinatensystem auf der längeren Strecke AC die größere Geschwindigkeit V¯c² + v² .
Wie kommt Einstein dazu, statt dessen mit dem Wert V¯c² - v² zu rechnen? Darauf sind mehrere Antworten möglich.
Die erste mögliche Antwort:
Einstein übernimmt die Größe V¯c² - v² aus der Mathematik zum Michelson-Morley-Versuch. Hier haben wir ein geometrisch entsprechendes Szenarium. Der Beobachter bewegt sich von B nach C. Dadurch wird seine Distanz zur Lichtquelle A größer. Entsprechend wird die effektive Lichtgeschwindigkeit zwischen Lichtquelle und Beobachter kleiner als c, nämlich V¯c² - v².
Einstein kann dabei auf die mathematischen Überlegungen von Hendrik Lorentz zum Michelson-Morley-Versuch zurückgreifen einschließlich des Gamma-Faktors, der später als Lorentz-Faktor bezeichnet wurde. Darauf beruht der von vielen Kritikern erhobene Plagiats-Vorwurf gegen Einstein. (Daneben wird ihm auch vorgeworfen, die Methode der Uhrensynchronisierung mittels Lichtstrahlen von Henri Poincare übernommen zu haben, ohne dessen Namen zu nennen).
Die zweite mögliche Antwort:
Es ist die relativistische Antwort. Es gibt keine größere Geschwindigkeit als c. Der senkrechte Lichtstrahl AB im bewegten System läuft im ruhenden System schräg von A nach C, behält aber seine Geschwindigkeit c. Daraus folgt V¯c² - v² für den senkrechten Lichtstrahl AB. Jedoch nach Einsteins Postulat des speziellen Relativitätsprinzips hat der senkrechte Lichtstrahl AB im bewegten System in Wirklichkeit die Geschwindigkeit c. Folglich handelt es sich bei V¯c² - v² um einen Scheineffekt.
Trotzdem sollen Zeitreisen möglich sein? Der Relativismus bestreitet, dass es nur eine physikalische Wirklichkeit gibt. Der Relativismus beruht darauf, dass jeder Beobachter seine eigene Wirklichkeit hat. Daher lebt der Relativismus von Scheineffekten und behauptet bei Bedarf, dass diese wirklich seien.
Die dritte mögliche Antwort:
Sie ist anhand von Einsteins Text von 1905 belegbar. Einstein macht die Beziehung zwischen der Lichtquelle und dem relativ dazu bewegten Beobachter zu einer Beziehung zwischen unterschiedlich bewegten Koordinatensystemen. Weil er die Relativität der Zeit beweisen will, erklärt er willkürlich jedes der Koordinatensysteme zu einer Zeitzone mit eigener Zeit. Dadurch entsteht der Eindruck, dass es keinen Beobachter gibt. Einstein auf Seite 898: "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." (Mit dem griechischen Buchstaben tau bezeichnet Einstein die Zeit im bewegten Koordinatensystem k). Und folgerichtig auf Seite 899: "Es ist zu bemerken, dass wir statt des Koordinatenursprunges jeden anderen Punkt als Ausgangspunkt des Lichtstrahles hätten wählen können...".
Durch den willkürlichen Kunstgriff mit den Zeitzonen ist es, jedenfalls hinsichtlich der Zeit, plötzlich gleichgültig, an welchem Ort genau sich Lichtquelle und Beobachter befinden. Einstein macht das bewegte Koordinatensystem als ein Ganzes zur Lichtquelle, das ruhende Koordinatensystem als ein Ganzes wird zum Beobachter. Für jeden beliebigen Punkt im bewegten System gilt, dass sich durch die parallele Seitwärtsbewegung die Distanz zu einem zunächst genau gegenüber liegenden Punkt des ruhenden Systems vergrößert. Die effektive Lichtgeschwindigkeit zwischen den beiden Punkten und damit zwischen den beiden Systemen hat die Größe V¯c² - v²,
Übrigens gibt es in der Natur keine unterschiedlichen Zeitzonen, denn diese sind, wenn auch durch den Lauf der Sonne veranlasst, eine zivilisationstechnische Einrichtung, um einheitliche Fahrpläne und Termine planen zu können. Dass unterschiedlich bewegte Systeme unterschiedliche Zeitzonen sein sollen, in denen noch dazu die Uhren unterschiedlich gehen, ist eine willkürliche Idee, Weil aber die Naturwissenschaft weder um 1900 noch heute eine zutreffende Vorstellung von Zeit hat, hält man die mathematische Relativierung der Zeit für eine neue Erkenntnis über die Natur.
Mittwoch, 27. Juli 2016
Einstein beschreibt nur einen Scheineffekt - und noch dazu unvollständig.
Es geht in der speziellen Relativitätstheorie um eine Parallelbewegung zwischen zwei geradlinig gleichmäßig bewegten Systemen. Weil Bewegung relativ ist, kann man eines der beiden Systeme als bewegt, das andere als ruhend betrachten. Dies ist außerdem die einzige Möglichkeit, die einschlägigen mathematischen Überlegungen unkompliziert darzustellen.
In der folgenden Darstellung betrachten wir die Lichtquelle A als ruhend und den Beobachter B als bewegt. Wir könnten auch den Beobachter als ruhend und die Lichtquelle als bewegt betrachten, weil Einstein voraussetzt, dass sich das Licht in einem bewegten System genau so ausbreitet wie in einem ruhenden System, nämlich gleichmäßig nach allen Seiten mit der Geschwindigkeit c.
A
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- > v
B1 B2 B3 B4 B5
(B) (C)
Die Punkte B1 bis B5 bezeichnen unterschiedliche Positionen des Beobachters, während er sich mit der gleichmäßigen Geschwindigkeit v auf einer geraden Linie an der Lichtquelle A vorbei bewegt.
So lange sich der Beobachter der Lichtquelle nähert (Bewegung von B1 nach B3), ist die effektive Lichtgeschwindigkeit zwischen A und dem Beobachter größer als c. Sobald der Beobachter den Punkt B3 überschreitet und sich weiter nach B5 bewegt, entfernt sich der Beobachter von A, so dass die effektive Lichtgeschwindigkeit zwischen A und dem Beobachter kleiner als c ist.
Einsteins Mathematik beschränkt sich auf einen kleinen Ausschnitt aus diesem Gesamtbild, nämlich auf das rechtwinklige Dreieck A-B3-B4. Die Relativitätstheorie betrachtet nur die Zeitspanne, in der das Licht auf der kürzesten Strecke von A nach B3 läuft, und in derselben Zeitspanne bewegt sich der Beobachter von B3 nach B4. Der Punkt B3 wird in der relativistischen Literatur mit B bezeichnet, B4 wird mit C bezeichnet, so dass das rechtwinklige Dreieck mit ABC bezeichnet wird.
In dem Ausschnitt, auf den sich die Relativitätstheorie beschränkt, nämlich das rechtwinklige Dreieck ABC, beträgt die effektive Lichtgeschwindigkeit zwischen der Lichtquelle und dem von B nach C bewegten Beobachter V¯c² - v² (wie im senkrechten Messarm beim Michelson-Morley-Versuch). Da Einsteins Szenarium erst in dem Augenblick beginnt, in dem A und B direkt gegenüber stehen, gilt V ¯c² - v² in jedem Fall, gleich ob sich der Beobachter nach links oder nach rechts bewegt.
Unser Gesamtbild zeigt aber, dass der Beobachter auf dem Weg von B2 nach B3 der Lichtquelle A näherkommt, so dass die effektive Lichtgeschwindigkeit zwischen Lichtquelle und Beobachter
V¯c² + v² beträgt. Diesen Fall blendet Einstein jedoch von seiner Betrachtung aus. Ebenso blendet die Relativitätstheorie aus, dass auf der gesamten Strecke B1 - B3 die effektive Lichtgeschwindigkeit zwischen A und dem Beobachter größer als c ist. Nach relativistischer Logik müsste daraus nicht Zeitdehnung, sondern Zeitverkürzung folgen.
Die Relativitätstheorie behauptet, aus dem rechtwinkligen Dreieck A - B3 - B4 bzw. ABC eine allgemein gültige, beobachter-unabhängige mathematische Beziehung zwischen bewegten Systemen herzuleiten, obwohl die Größe V¯c² - v² nichts anderes ist als die effektive Lichtgeschwindigkeit zwischen A und dem Beobachter. Würde Einstein den senkrechten Lichtstrahl AB korrekt zwischen den Koordinatensystemen transformieren, so würde sich zeigen, dass der senkrechte Lichtstrahl AB im anderen Koordinatensystem schräg von A nach C läuft (was auch Einstein sagt), aber dort die aus den Vektoren c und v resultierende Geschwindigkeit V¯c² + v² hat (Einstein sagt V¯c² - v²).
Der unzutreffende Eindruck, dass Einsteins Mathematik ohne Beobachter auskommt, entsteht dadurch, dass der Lichtquelle und dem Beobachter je ein Koordinatensystem zugeordnet wird. Dadurch wird die Berechnung schwer durchschaubar und führt zu Irrtümern.
In der folgenden Darstellung betrachten wir die Lichtquelle A als ruhend und den Beobachter B als bewegt. Wir könnten auch den Beobachter als ruhend und die Lichtquelle als bewegt betrachten, weil Einstein voraussetzt, dass sich das Licht in einem bewegten System genau so ausbreitet wie in einem ruhenden System, nämlich gleichmäßig nach allen Seiten mit der Geschwindigkeit c.
A
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- > v
B1 B2 B3 B4 B5
(B) (C)
Die Punkte B1 bis B5 bezeichnen unterschiedliche Positionen des Beobachters, während er sich mit der gleichmäßigen Geschwindigkeit v auf einer geraden Linie an der Lichtquelle A vorbei bewegt.
So lange sich der Beobachter der Lichtquelle nähert (Bewegung von B1 nach B3), ist die effektive Lichtgeschwindigkeit zwischen A und dem Beobachter größer als c. Sobald der Beobachter den Punkt B3 überschreitet und sich weiter nach B5 bewegt, entfernt sich der Beobachter von A, so dass die effektive Lichtgeschwindigkeit zwischen A und dem Beobachter kleiner als c ist.
Einsteins Mathematik beschränkt sich auf einen kleinen Ausschnitt aus diesem Gesamtbild, nämlich auf das rechtwinklige Dreieck A-B3-B4. Die Relativitätstheorie betrachtet nur die Zeitspanne, in der das Licht auf der kürzesten Strecke von A nach B3 läuft, und in derselben Zeitspanne bewegt sich der Beobachter von B3 nach B4. Der Punkt B3 wird in der relativistischen Literatur mit B bezeichnet, B4 wird mit C bezeichnet, so dass das rechtwinklige Dreieck mit ABC bezeichnet wird.
In dem Ausschnitt, auf den sich die Relativitätstheorie beschränkt, nämlich das rechtwinklige Dreieck ABC, beträgt die effektive Lichtgeschwindigkeit zwischen der Lichtquelle und dem von B nach C bewegten Beobachter V¯c² - v² (wie im senkrechten Messarm beim Michelson-Morley-Versuch). Da Einsteins Szenarium erst in dem Augenblick beginnt, in dem A und B direkt gegenüber stehen, gilt V ¯c² - v² in jedem Fall, gleich ob sich der Beobachter nach links oder nach rechts bewegt.
Unser Gesamtbild zeigt aber, dass der Beobachter auf dem Weg von B2 nach B3 der Lichtquelle A näherkommt, so dass die effektive Lichtgeschwindigkeit zwischen Lichtquelle und Beobachter
V¯c² + v² beträgt. Diesen Fall blendet Einstein jedoch von seiner Betrachtung aus. Ebenso blendet die Relativitätstheorie aus, dass auf der gesamten Strecke B1 - B3 die effektive Lichtgeschwindigkeit zwischen A und dem Beobachter größer als c ist. Nach relativistischer Logik müsste daraus nicht Zeitdehnung, sondern Zeitverkürzung folgen.
Die Relativitätstheorie behauptet, aus dem rechtwinkligen Dreieck A - B3 - B4 bzw. ABC eine allgemein gültige, beobachter-unabhängige mathematische Beziehung zwischen bewegten Systemen herzuleiten, obwohl die Größe V¯c² - v² nichts anderes ist als die effektive Lichtgeschwindigkeit zwischen A und dem Beobachter. Würde Einstein den senkrechten Lichtstrahl AB korrekt zwischen den Koordinatensystemen transformieren, so würde sich zeigen, dass der senkrechte Lichtstrahl AB im anderen Koordinatensystem schräg von A nach C läuft (was auch Einstein sagt), aber dort die aus den Vektoren c und v resultierende Geschwindigkeit V¯c² + v² hat (Einstein sagt V¯c² - v²).
Der unzutreffende Eindruck, dass Einsteins Mathematik ohne Beobachter auskommt, entsteht dadurch, dass der Lichtquelle und dem Beobachter je ein Koordinatensystem zugeordnet wird. Dadurch wird die Berechnung schwer durchschaubar und führt zu Irrtümern.
Dienstag, 26. Juli 2016
Wo der (mathematische) Hund begraben liegt
Zwei Koordinatensysteme werden auf der gemeinsamen x-Achse gegeneinander bewegt. Einsteins zündet den Lichtblitz im bewegten Koordinatensystem genau dann, wenn die Nullpunkte der beiden Koordinatensysteme übereinander liegen.
Was vorher war, blendet Einstein in seinem mathematischen Szenarium aus. Vorher haben sich die Nullpunkte der beiden Koordinatensysteme aufeinander zu bewegt. So lange sie sich aufeinander zu bewegen, hat der Lichtstrahl auf der y-Achse des bewegten Systems "vom ruhenden System aus betrachtet" (Einstein, Seite 899 des Urtextes von 1905) aber nicht die von Einstein verwendete Geschwindigkeit V¯c² - v², sondern
V¯c² + v².
Daraus würde nach relativistischer Logik nicht Zeitdehnung, sondern Zeitverkürzung folgen. Dafür interessiert sich Einstein nicht. Seine Mathematik beginnt in dem Augenblick, in dem sich die Nullpunkte der beiden Koordinatensystem treffen. Von diesem Zeitpunkt an kann die Distanz zwischen den beiden Nullpunkten nur größer werden, gleich ob die Seitwärtsbewegung nach links oder nach rechts erfolgt. Aus diesem Grund beträgt die effektive Lichtgeschwindigkeit zwischen den beiden Nullpunkten, die für Lichtquelle und Beobachter stehen, in jedem Fall V¯c² - v².
Mit der Größe V¯c² - v² beschreibt Einstein lediglich die effektive Lichtgeschwindigkeit zwischen Lichtquelle und Beobachter, und zwar für den Fall, dass die Distanz zwischen Lichtquelle und Beobachter durch die Seitwärtsbewegung auf der x-Achse größer wird.
Es wird zu unrecht behauptet,
a) dass die spezielle Relativitätstheorie eine allgemeine mathematische, beobachter-unabhängige Beziehung zwischen bewegten Systemen beschreibt. Tatsächlich handelt es sich dabei um die effektive Lichtgeschwindigkeit zwischen Objekt und Beobachter, und dies nur für die Zeitspanne, in welcher der Lichtstrahl von A nach B läuft und sich gleichzeitig der Beobachter senkrecht zum Lichtstrahl von B nach C bewegt,
b) dass der Lichtstrahl auf der y-Achse des bewegten Koordinatensystems aus Sicht des ruhenden Koordinatensystems bzw. aus Sicht des ruhenden Beobachters stets die Geschwindigkeit V¯c² - v² hat. Dies trifft nur dann zu, wenn sich die Mittelpunkte der Koordinatensysteme voneinander entfernen. Wenn sie sich aufeinander zu bewegen, gilt V¯c² + v² .
Schon an anderer Stelle habe ich wiederholt dargelegt, dass bei mathematisch korrekter Transformation der bewegten Lichtkugelwelle in ein ruhendes Koordinatensystem der Lichtstrahl auf der y-Achse des bewegten Systems nicht die Geschwindigkeit V¯c² - v², sondern V¯c² + v² erhält. Einstein gibt seinem § 3 im Urtext von 1905 die Überschrift "Theorie der Koordinaten- und Zeittransformation von dem ruhenden auf ein relativ zu diesem in gleichförmiger Translationsbewegung befindlichen System". Aber er transformiert die Lichtstrahlen zwischen den Systemen nicht, sondern tatsächlich rechnet er mit der effektiven Lichtgeschwindigkeit zwischen Lichtquelle und Beobachter (die auch für die Überlegungen beim Michelson-Morley-Versuch maßgeblich ist).
Was vorher war, blendet Einstein in seinem mathematischen Szenarium aus. Vorher haben sich die Nullpunkte der beiden Koordinatensysteme aufeinander zu bewegt. So lange sie sich aufeinander zu bewegen, hat der Lichtstrahl auf der y-Achse des bewegten Systems "vom ruhenden System aus betrachtet" (Einstein, Seite 899 des Urtextes von 1905) aber nicht die von Einstein verwendete Geschwindigkeit V¯c² - v², sondern
V¯c² + v².
Daraus würde nach relativistischer Logik nicht Zeitdehnung, sondern Zeitverkürzung folgen. Dafür interessiert sich Einstein nicht. Seine Mathematik beginnt in dem Augenblick, in dem sich die Nullpunkte der beiden Koordinatensystem treffen. Von diesem Zeitpunkt an kann die Distanz zwischen den beiden Nullpunkten nur größer werden, gleich ob die Seitwärtsbewegung nach links oder nach rechts erfolgt. Aus diesem Grund beträgt die effektive Lichtgeschwindigkeit zwischen den beiden Nullpunkten, die für Lichtquelle und Beobachter stehen, in jedem Fall V¯c² - v².
Mit der Größe V¯c² - v² beschreibt Einstein lediglich die effektive Lichtgeschwindigkeit zwischen Lichtquelle und Beobachter, und zwar für den Fall, dass die Distanz zwischen Lichtquelle und Beobachter durch die Seitwärtsbewegung auf der x-Achse größer wird.
Es wird zu unrecht behauptet,
a) dass die spezielle Relativitätstheorie eine allgemeine mathematische, beobachter-unabhängige Beziehung zwischen bewegten Systemen beschreibt. Tatsächlich handelt es sich dabei um die effektive Lichtgeschwindigkeit zwischen Objekt und Beobachter, und dies nur für die Zeitspanne, in welcher der Lichtstrahl von A nach B läuft und sich gleichzeitig der Beobachter senkrecht zum Lichtstrahl von B nach C bewegt,
b) dass der Lichtstrahl auf der y-Achse des bewegten Koordinatensystems aus Sicht des ruhenden Koordinatensystems bzw. aus Sicht des ruhenden Beobachters stets die Geschwindigkeit V¯c² - v² hat. Dies trifft nur dann zu, wenn sich die Mittelpunkte der Koordinatensysteme voneinander entfernen. Wenn sie sich aufeinander zu bewegen, gilt V¯c² + v² .
Schon an anderer Stelle habe ich wiederholt dargelegt, dass bei mathematisch korrekter Transformation der bewegten Lichtkugelwelle in ein ruhendes Koordinatensystem der Lichtstrahl auf der y-Achse des bewegten Systems nicht die Geschwindigkeit V¯c² - v², sondern V¯c² + v² erhält. Einstein gibt seinem § 3 im Urtext von 1905 die Überschrift "Theorie der Koordinaten- und Zeittransformation von dem ruhenden auf ein relativ zu diesem in gleichförmiger Translationsbewegung befindlichen System". Aber er transformiert die Lichtstrahlen zwischen den Systemen nicht, sondern tatsächlich rechnet er mit der effektiven Lichtgeschwindigkeit zwischen Lichtquelle und Beobachter (die auch für die Überlegungen beim Michelson-Morley-Versuch maßgeblich ist).
Montag, 2. Mai 2016
Die Spezielle Relativität ist am Ende
Geändert am 26. Juli 2016
Nach Einstein breitet sich ein Lichtblitz in einem gleichmäßig geradlinig bewegten System nach allen Seiten gleichmäßig mit der Geschwindigkeit c aus. Wenn man zeigt, dass Einstein diese bewegte Lichtkugelwelle (das heißt die Geschwindigkeit ihrer in unterschiedliche Richtungen gehenden Lichtstrahlen) mathematisch fehlerhaft in das ruhende Koordinatensystem transformiert, dann wird das Postulat der konstanten Lichtgeschwindigkeit dagegen gehalten. Dass ein und derselbe Lichtstrahl für unterschiedlich bewegte Beobachter die selbe Geschwindigkeit hat, ist aber eine mathematisch und logisch unhaltbare Annahme. Doch für Einsteins Anhänger ist es ein Dogma, gegen das logische und mathematische Argumente machtlos sind. Wenn das Dogma als Rechenfehler sichtbar wird, dann wird gesagt, dass Einsteins Rechnung stimmt, sofern man das Prinzip der konstanten Lichtgeschwindigkeit voraussetzt.
Darüber geraten andere Argumente in den Hintergrund. Einsteins mathematisches Szenarium (§ 3 des Urtextes von 1905) ist so angelegt, dass der Lichtblitz genau in dem Augenblick gezündet wird, in dem die Nullpunkte der beiden Koordinatensysteme deckungsgleich sind. Die Folge: von diesem Augenblick an entfernen sich die Nullpunkte der beiden Koordinatensysteme voneinander, wodurch die effektive Lichtgeschwindigkeit zwischen den beiden Nullpunkten kleiner als c ist, nämlich V¯c² - v² in Einsteins Szenarium. Was vorher war, wird durch die Wahl des Zeitpunkts für die Blitzzündung ausgeblendet. Vor der Zündung des Blitzes bewegen sich die Nullpunkte der beiden Koordinatensysteme aufeinander zu, wodurch die effektive Lichtgeschwindigkeit zwischen den Nullpunkten größer als c ist. Für den Lichtstrahl auf der y-Achse gilt in diesem Fall V¯c² + v². Nach relativistischer Logik müsste daraus nicht Zeitdehnung, sondern Zeitbeschleunigung folgen.
Laut Einstein und seinen Anhängern gibt es in § 3 des Urtextes von 1905 keinen Beobachter, sondern nur Koordinatensysteme. Folglich steht die Größe V¯c² - v² angeblich nicht für die effektive Lichtgeschwindigkeit zwischen Objekt und Beobachter, sondern für eine allgemeine mathematische Beziehung zwischen bewegten Systemen. Aber wo bleibt V¯c ² + v² (siehe oben), wenn es um eine allgemeine mathematische Beziehung geht?
Einsteins Mathematik kommt nur scheinbar ohne Beobachter aus. Dieser Eindruck entsteht dadurch, dass Einstein der Lichtquelle und dem Beobachter je ein Koordinatensystem zuordnet. Dadurch wird seine Mathematik unübersichtlich und schwer durchschaubar. Tatsächlich beschreibt aber die Größe V¯c² - v² lediglich die effektive Lichtgeschwindigkeit zwischen Lichtquelle und Beobachter, wenn sich im rechtwinkligen Dreieck ABC der Beobachter von B nach C bewegt. Und auch dies ist nur ein zeitlich begrenzter Ausschnitt aus der Wirklichkeit.
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Viele Wissenschaftler im ausgehenden 19. Jahrhundert glaubten, dass grundlegende philosophische Fragen - auch die Frage, was Raum und Zeit sind - mathematisch lösbar seien. Auch Einstein war da keine Ausnahme, auch wenn er einmal gesagt hat, dass Mathematik die sicherste Methode ist, um sich selbst an der Nase herumzuführen. Nur dadurch konnte die abwegige Idee entstehen, der Verlauf der Zeit habe etwas mit Licht- und Beobachtergeschwindigkeiten zu tun. Ebenso könnte man behaupten, dass Zeit und Gleichzeitigkeit von der Schallgeschwindigkeit abhängen, was sich ebenfalls mathematisch "beweisen" lässt.
Der gleichmäßige Verlauf der Zeit hängt nicht von Licht-, System- oder Beobachtergeschwindigkeiten ab. Zeit ist keine Funktion der Geschwindigkeit, sondern es ist umgekehrt. Die Zeit ist das Maß für Dauer und Geschwindigkeit. Ohne das Gleichmaß der Zeit können unterschiedliche Geschwindigkeiten gar nicht beschrieben werden. Aus diesem Grund ist die Sekunde als Maßeinheit durch internationale Vereinbarungen exakt definiert. Einsteins Zeitbegriff stellt Logik und Wissenschaft auf den Kopf. Die Physik scheint sich im Kopfstand wohl zu fühlen, weil sie dadurch den Nimbus einer Superwissenschaft erhält, deren Grundlagentheorien für gewöhnliche Sterbliche unverständlich sind.
Nach Einstein breitet sich ein Lichtblitz in einem gleichmäßig geradlinig bewegten System nach allen Seiten gleichmäßig mit der Geschwindigkeit c aus. Wenn man zeigt, dass Einstein diese bewegte Lichtkugelwelle (das heißt die Geschwindigkeit ihrer in unterschiedliche Richtungen gehenden Lichtstrahlen) mathematisch fehlerhaft in das ruhende Koordinatensystem transformiert, dann wird das Postulat der konstanten Lichtgeschwindigkeit dagegen gehalten. Dass ein und derselbe Lichtstrahl für unterschiedlich bewegte Beobachter die selbe Geschwindigkeit hat, ist aber eine mathematisch und logisch unhaltbare Annahme. Doch für Einsteins Anhänger ist es ein Dogma, gegen das logische und mathematische Argumente machtlos sind. Wenn das Dogma als Rechenfehler sichtbar wird, dann wird gesagt, dass Einsteins Rechnung stimmt, sofern man das Prinzip der konstanten Lichtgeschwindigkeit voraussetzt.
Darüber geraten andere Argumente in den Hintergrund. Einsteins mathematisches Szenarium (§ 3 des Urtextes von 1905) ist so angelegt, dass der Lichtblitz genau in dem Augenblick gezündet wird, in dem die Nullpunkte der beiden Koordinatensysteme deckungsgleich sind. Die Folge: von diesem Augenblick an entfernen sich die Nullpunkte der beiden Koordinatensysteme voneinander, wodurch die effektive Lichtgeschwindigkeit zwischen den beiden Nullpunkten kleiner als c ist, nämlich V¯c² - v² in Einsteins Szenarium. Was vorher war, wird durch die Wahl des Zeitpunkts für die Blitzzündung ausgeblendet. Vor der Zündung des Blitzes bewegen sich die Nullpunkte der beiden Koordinatensysteme aufeinander zu, wodurch die effektive Lichtgeschwindigkeit zwischen den Nullpunkten größer als c ist. Für den Lichtstrahl auf der y-Achse gilt in diesem Fall V¯c² + v². Nach relativistischer Logik müsste daraus nicht Zeitdehnung, sondern Zeitbeschleunigung folgen.
Laut Einstein und seinen Anhängern gibt es in § 3 des Urtextes von 1905 keinen Beobachter, sondern nur Koordinatensysteme. Folglich steht die Größe V¯c² - v² angeblich nicht für die effektive Lichtgeschwindigkeit zwischen Objekt und Beobachter, sondern für eine allgemeine mathematische Beziehung zwischen bewegten Systemen. Aber wo bleibt V¯c ² + v² (siehe oben), wenn es um eine allgemeine mathematische Beziehung geht?
Einsteins Mathematik kommt nur scheinbar ohne Beobachter aus. Dieser Eindruck entsteht dadurch, dass Einstein der Lichtquelle und dem Beobachter je ein Koordinatensystem zuordnet. Dadurch wird seine Mathematik unübersichtlich und schwer durchschaubar. Tatsächlich beschreibt aber die Größe V¯c² - v² lediglich die effektive Lichtgeschwindigkeit zwischen Lichtquelle und Beobachter, wenn sich im rechtwinkligen Dreieck ABC der Beobachter von B nach C bewegt. Und auch dies ist nur ein zeitlich begrenzter Ausschnitt aus der Wirklichkeit.
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Viele Wissenschaftler im ausgehenden 19. Jahrhundert glaubten, dass grundlegende philosophische Fragen - auch die Frage, was Raum und Zeit sind - mathematisch lösbar seien. Auch Einstein war da keine Ausnahme, auch wenn er einmal gesagt hat, dass Mathematik die sicherste Methode ist, um sich selbst an der Nase herumzuführen. Nur dadurch konnte die abwegige Idee entstehen, der Verlauf der Zeit habe etwas mit Licht- und Beobachtergeschwindigkeiten zu tun. Ebenso könnte man behaupten, dass Zeit und Gleichzeitigkeit von der Schallgeschwindigkeit abhängen, was sich ebenfalls mathematisch "beweisen" lässt.
Der gleichmäßige Verlauf der Zeit hängt nicht von Licht-, System- oder Beobachtergeschwindigkeiten ab. Zeit ist keine Funktion der Geschwindigkeit, sondern es ist umgekehrt. Die Zeit ist das Maß für Dauer und Geschwindigkeit. Ohne das Gleichmaß der Zeit können unterschiedliche Geschwindigkeiten gar nicht beschrieben werden. Aus diesem Grund ist die Sekunde als Maßeinheit durch internationale Vereinbarungen exakt definiert. Einsteins Zeitbegriff stellt Logik und Wissenschaft auf den Kopf. Die Physik scheint sich im Kopfstand wohl zu fühlen, weil sie dadurch den Nimbus einer Superwissenschaft erhält, deren Grundlagentheorien für gewöhnliche Sterbliche unverständlich sind.
Dienstag, 16. Februar 2016
"Die Sensation aus dem Weltall !"
"Am 15. September 2015 erzitterte die Raumzeit" , so meldete die Deutsche Presseagentur vor wenigen Tagen. Wieder einmal ging eine Sensationsmeldung aus der Wissenschaft um die Welt. Durch die direkte Beobachtung von Gravitationswellen sei Einsteins allgemeine Relativitätstheorie bestätigt worden.
Zwar ist nicht nachvollziehbar, wie eine winzige, nur mit milliardenteuren Einrichtungen feststellbare Erschütterung als Bestätigung der Relativitätstheorie gewertet werden kann. Aber wer in seinem Denken auf relativistische Vorstellungen wie Zeitdehnung, Raumzeit und Raumkrümmung fixiert ist, der wird das Messergebnis mit "Stauchung und Streckung des Raumes durch Gravitationswellen" erklären. Schließlich will die Öffentlichkeit wissen, wofür das viele Geld ausgegeben wird..
Schon vor vielen Jahrzehnten lehrte der Philosoph Karl Popper, dass die Deutung einer Beobachtung von der Theorie abhängt. Daraus folgt, dass eine Theorie durch Beobachtungen/Experimente nicht positiv bewiesen werden kann. Denn wer eine Theorie beweisen will, wird die Beobachtung in seinem Sinn deuten. Daher können wissenschaftliche Theorien nur falsifiziert werden. Wissenschaft besteht in der Überwindung von Irrtümern, worauf der wissenschaftliche Fortschritt beruht, so Poppers Analyse.
Eine komplizierte Theorie wie die allgemeine Relativitätstheorie besteht aus vielen Elementen, von denen jedes im Grunde eine eigene Theorie ist. Die Behauptung, die Zeit verlaufe in Gravitationsfeldern langsamer, ist ein Irrtum, der auf der unhaltbaren Auffassung beruht, der Verlauf der Zeit hänge vom Gang der Uhren ab. Einstein hatte 1905 mit seiner relativen Zeit bei einigen namhaften Physikern Zustimmung gefunden. Deshalb ging er diesen Weg weiter, obwohl seine allgemeine Relativitätstheorie im wesentlichen eine Gravitationstheorie ist.
Zwar ist nicht nachvollziehbar, wie eine winzige, nur mit milliardenteuren Einrichtungen feststellbare Erschütterung als Bestätigung der Relativitätstheorie gewertet werden kann. Aber wer in seinem Denken auf relativistische Vorstellungen wie Zeitdehnung, Raumzeit und Raumkrümmung fixiert ist, der wird das Messergebnis mit "Stauchung und Streckung des Raumes durch Gravitationswellen" erklären. Schließlich will die Öffentlichkeit wissen, wofür das viele Geld ausgegeben wird..
Schon vor vielen Jahrzehnten lehrte der Philosoph Karl Popper, dass die Deutung einer Beobachtung von der Theorie abhängt. Daraus folgt, dass eine Theorie durch Beobachtungen/Experimente nicht positiv bewiesen werden kann. Denn wer eine Theorie beweisen will, wird die Beobachtung in seinem Sinn deuten. Daher können wissenschaftliche Theorien nur falsifiziert werden. Wissenschaft besteht in der Überwindung von Irrtümern, worauf der wissenschaftliche Fortschritt beruht, so Poppers Analyse.
Eine komplizierte Theorie wie die allgemeine Relativitätstheorie besteht aus vielen Elementen, von denen jedes im Grunde eine eigene Theorie ist. Die Behauptung, die Zeit verlaufe in Gravitationsfeldern langsamer, ist ein Irrtum, der auf der unhaltbaren Auffassung beruht, der Verlauf der Zeit hänge vom Gang der Uhren ab. Einstein hatte 1905 mit seiner relativen Zeit bei einigen namhaften Physikern Zustimmung gefunden. Deshalb ging er diesen Weg weiter, obwohl seine allgemeine Relativitätstheorie im wesentlichen eine Gravitationstheorie ist.
Sonntag, 7. Februar 2016
Nicht die Zeit ist relativ, sondern die Zeitmessung
Einsteins Mathematik setzt schon voraus, was sie angeblich beweist. Nämlich dass das Licht in unterschiedlich bewegten Systemen die selbe Geschwindigkeit hat, auch wenn die Lichtquelle in einem anderen System sitzt.
1. Die Initiatoren des genial erdachten Michelson-Morley-Experiments (1887) hatten gehofft, die Existenz des Lichtäthers nachweisen zu können. Ein Lichtstrahl in Bewegungsrichtung der Erde sollte eine andere Geschwindigkeit (c - v bzw. c + v) haben als ein senkrecht dazu verlaufender Lichtstrahl (V¯c² - v²). Bei langsamem Drehen des ganzen Apparates sollte Interferenz zwischen den beiden Lichtstrahlen auftreten. Doch der Nachweis gelang nicht.
Mit Einsteins spezieller Relativitätstheorie (1905) glaubt die Physik eine Erklärung für dieses Ergebnis zu besitzen. Doch Einstein erklärt nichts. Er geht von fragwürdigen Voraussetzungen aus und zieht daraus unlogische und unzutreffende Folgerungen. Eine dieser Voraussetzungen besteht darin, dass das Licht in Bezug auf unterschiedliche Systeme stets die selbe Geschwindigkeit c hat (spezielles Relativitätsprinzip). Die herrschende Meinung hält dies durch das Michelson-Morley-Experiment für bewiesen.
Aber wie kann die Lichtgeschwindigkeit für unterschiedlich bewegte Beobachter oder Systeme gleich sein? Sie kann es nicht. Nur wenn man willkürlich Raum und Zeit zu mathematischen Funktionen der Bewegung macht, dann kann die Lichtgeschwindigkeit für unterschiedlich bewegte Beobachter stets 300000 km/sec. sein. Kritiker haben sei jeher die Frage gestellt, wozu eine Physik mit variablen Maßeinheiten gut sein soll.
2. Am Ende dieser Erörterung wird sich zeigen, dass man mit den von Einstein verwendeten Formeln unterschiedliche Inhalte verbinden kann. Das lässt sich anschaulich an dem rechtwinkligen Dreieck ABC zeigen. A ist die Lichtquelle in dem mit der Geschwindigkeit v bewegten System, von der ein Lichtstrahl senkrecht zur Bewegungsrichtung nach B läuft. In Bezug auf ein ruhendes Koordinatensystem läuft der Lichtstrahl von A nach C.
A Pythagoras: [AB]² + [BC]² = [AC]²
|
|
c
|
|
B....v....C
Einstein setzt das spezielle Relativitätsprinzip voraus und beantwortet die Frage, welche Geschwindigkeit der Lichtstrahl AB aus Sicht des ruhenden Systems hat, mit V¯c² - v². Mathematisch korrekt wäre V¯c² + v². Ist damit die Relativitätstheorie widerlegt?
Selbstverständlich wird dies durch die herrschenden Meinung zurückgewiesen. Denn nach Einstein darf es keine größere Geschwindigkeit als c geben. Allerdings ignoriert man dabei, dass Einstein selbst auf der x-Achse seiner Koordinatensysteme mit der Überlichtgeschwindigkeit c + v rechnet. Man ignoriert auch die einfache Logik, dass die Größe einer jeden Geschwindigkeit vom gewählten Bezugssystem abhängt, woraus zwangsläufig Lichtgeschwindigkeiten folgen, die größer oder kleiner als c sind. Ebenso ignoriert man, dass auch c - v und V¯c² - v² nicht geht, wenn die Lichtgeschwindigkeit c eine Naturkonstante ist, die für unterschiedlich bewegte Beobachter gleich ist. - Schon die Frage ist bei Einstein unklar formuliert. Meint er die effektive Lichtgeschwindigkeit zwischen A und dem Beobachter, der sich von B nach C bewegt, dann wäre V¯c² - v² korrekt. Aber angeblich geht es in der speziellen Relativität gar nicht um die Lichtgeschwindigkeit zwischen Objekt und Beobachter, sondern um die Geschwindigkeit des Lichtes im ruhenden Koordinatensystem, das im bewegten Koordinatensystem die Geschwindigkeit c hat. In diesem Fall gilt V¯c² + v² .
3. Trotzdem gilt nach herrschender Lehre, dass ein Lichtstrahl, wenn er im bewegten System mitgeführt wird, in Bezug auf ein ruhendes Koordinatensystem nicht die aus c und v resultierende Geschwindigkeit, sondern wiederum die Geschwindigkeit c hat. Wenn man diese unglaubwürdige Voraussetzung akzeptiert, dann läuft der Lichtstrahl AB in Bezug auf das ruhende Koordinatensystem zwar von A nach C, aber entgegen jeder mathematischen und anschaulichen Logik mit der Geschwindigkeit c.
Weil unter dieser Voraussetzung der in dem bewegten System mitgeführte Lichtstrahl im ruhenden System die Geschwindigkeit c beibehält, soll der ruhende Beobachter glauben, dass der Lichtstrahl AB im bewegten System die Geschwindigkeit V¯c² - v² hat. Dieses Ergebnis steht allerdings im Widerspruch zu der Vorgabe Einsteins, wonach das Licht im bewegten System die Geschwindigkeit c hat. Offenbar erkennt der ruhenden Beobachter nicht die wirklichen Verhältnisse, wie sie nach Einstein sein müssten. Aber Einstein schreibt trotzdem vor, den Wert V¯c² - v² als einzige erkennbare Wirklichkeit zu nehmen. Das Verhältnis c : V¯c² - v² entspricht umgerechnet dem bekannten Lorentzfaktor 1 : V¯1 - v²/c². Dieser Faktor ist nach Einstein eine allgemeine mathematische Beziehung zwischen unterschiedlich bewegten Systemen. Er soll für die Zeitdehnung und die Längenkontraktion gelten und hat angeblich nichts mit der infolge der Seitwärtsbewegung zunehmenden Lichtlaufzeit zwischen Objekt und Beobachter zu tun.
4. Dass nach Einstein ein und derselbe Lichtstrahl an ein und demselben Ort zu unterschiedlichen Zeiten eintrifft, ist nicht nachvollziehbar. B und C sind identisch aus folgendem Grund: In der selben Zeitspanne, in welcher der Lichtstrahl von A nach B läuft, bewegt sich B nach C. Beim Eintreffen des Lichtstrahls sind B und C deckungsgleich (was aus dem statischen Dreieck ABC nicht auf den ersten Blick zu sehen ist).
Dass ein Lichtstrahl am selben Ort zu unterschiedlichen Zeiten eintrifft, sollte beim unvoreingenommenen Leser eigentlich Zweifel an Einsteins mathematischen Gedankenspielen wecken. Doch nach 110 Jahren Relativitätstheorie ahnt man des Rätsels Lösung, nämlich die Relativität der Zeit. Diese lässt sich mathematisch nicht beweisen, weil die Frage, was Zeit ist, nicht durch die Physik entschieden werden kann. Wer die Relativitätstheorie verteidigt, muss an die von Einstein vorausgesetzten, in § 1/§ 2 des Urtextes umständlich beschriebenen und im Gewand einer physikalischen Erörterung verkleideten philosophischen Prämissen glauben, nämlich
- die Gleichzeitigkeit von zwei Ereignissen ist kein physikalisch realer Sachverhalt, sondern hängt von den Sinneseindrücken der jeweiligen Beobachter ab (?)
und
- der Verlauf der Zeit hängt vom Gang der Uhren ab (?).
Beide Behauptungen stehen im Widerspruch zu Vernuft und Verstandeslogik. Diese seltsamen Grundsätze leitet der junge Einstein aus einer obsoleten Erkenntnistheorie her, die zu Anfang des 20. Jahrhunderts unter den Intellektuellen zu einer verbreiteten Mode wurde (Empiriokritizismus, damals auch als "Machismus" bezeichnet nach Ernst Mach). Danach ist die Beobachtung unsere einzige Wirklichkeit. Wenn man sich die verfehlte Auffassung Einsteins von Zeit und Gleichzeitigkeit zu eigen macht, dann gilt folgendes: Der ruhende Beobachter sieht infolge der langsameren Lichtgeschwindigkeit im bewegten System, dass dort die Uhren im Verhältnis c : V¯c² - v² (oder 1 : V¯1 - v²/c²) langsamer gehen. Obwohl dies nur ein Scheineffekt ist (denn in Wirklichkeit beträgt laut Einstein die Lichtgeschwindigkeit im bewegten System nicht V¯c² - v², sondern c !), hat der Beobachter dies als Wirklichkeit zu nehmen. Und wenn die Uhren langsamer gehen, dann verläuft, jedenfalls nach Einstein, die Zeit langsamer. Dass es sich um einen wechselseitigen Effekt handelt, weil das bewegte und das ruhende System gegeneinander austauschbar sind, ignoriert Einstein. Obwohl Bewegung relativ ist, soll eine bewegte Uhr physikalisch langsamer gehen, und schon sind Zeitreisen theoretisch möglich. Verrückte Wissenschaft (um nicht zu sagen: was für ein Unsinn).
5. Weiter oben (Nr .2) habe ich gesagt, dass die Formeln der speziellen Relativität mit unterschiedlichen Inhalten verbunden werden können. Betrachtet man das rechtwinklige Dreieck ABC und Einsteins V¯c² - v² auf der y-Achse, und denkt man an das Michelson-Morley-Experiment als Ausgangspunkt der speziellen Relativität, so wird klar, welchen einfachen Sachverhalt Einsteins Mathematik beschreibt - unabhängig davon, was Einstein selbst dachte oder beweisen wollte. A ist die Lichtquelle, B der Beobachter. B bewegt sich seitwärts aus der direkten Sichtlinie zwischen Lichtquelle und Beobachter heraus nach C. Dadurch wird die Distanz zwischen Lichtquelle und Beobachter größer, die Effektivgeschwindigkeit des Lichtes zwischen A und C ist kleiner als c, nämlich V¯c² - v². Es ist die Mathematik zum Michelson-Morley-Experiment, die das mathematische Grundgerüst der speziellen Relativität bildet. *) Diese Mathematik beschreibt das Szenarium, wenn die Distanz zwischen Lichtquelle und Beobachter zunimmt. Der umgekehrte Fall, dass sich der Beobachter auf das Licht zu bewegt, interessiert im MM-Experiment nur auf der x-Achse, nicht aber auf der y-Achse. Er kommt auch in Einsteins Mathematik nicht vor. Sonst würde das scheinbare Nachgehen der Uhr wieder ausgeglichen, wenn sich Uhr und Beobachter aufeinander zu bewegen. Es gäbe keine wirkliche Zeitdehnung, keine Zeitreise, kein Uhren- und Zwillingsparadoxon.
Nicht die Zeit ist relativ, sondern die Zeitmessung. Ursache dafür sind wechselnde Lichtlaufzeiten bzw. Signalzeiten zwischen Objekt und Beobachter. Vergrößert sich während der Dauer der Beobachtung oder Messung die Distanz zwischen Objekt und Beobachter, so scheinen die sichtbaren Vorgänge langsamer zu verlaufen. Verkleinert sich die Distanz, so scheinen die Vorgänge schneller zu verlaufen. Um diesen simplen Sachverhalt zu erklären, bedarf es keiner komplizierten, schwer durchschaubaren und weltanschaulich belasteten Relativitätstheorie, die in absurden Phantasien über Zeitreisen gipfelt.
"Aber nicht weniger besudeln diejenigen die Mathematik und die Philosophie, die die wirklichen Größen mit ihren Relationen und den gemeinhin verwendeten Messwerten durcheinanderbringen" (Isaac Newton, Mathematische Grundlagen der Naturphilosophie, Hrsg. Ed Dellian, Hamburg 1988, S. 51)
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*) Die Mathematik der speziellen Relativitätstheorie ist in einem Punkt sogar einfacher als die Mathematik zum MM-Experiment. Beim MM-Experiment hat das Licht auf der x-Achse die Geschwindigkeiten c - v und zurück c + v. Daraus resultiert jedoch entgegen dem ersten Anschein als Durchschnittsgeschwindigkeit nicht c, sondern ein etwas kleinerer Wert als c. Dagegen folgt im Szenarium Einsteins aus c - v und c + v eindeutig die Durchschnittsgeschwindigkeit c, weil Einstein voraussetzt, dass das Licht im bewegten System mitgeführt wird, so dass es hin und zurück für die selbe Strecke innerhalb des bewegten Systems die selbe Zeit benötigt.
1. Die Initiatoren des genial erdachten Michelson-Morley-Experiments (1887) hatten gehofft, die Existenz des Lichtäthers nachweisen zu können. Ein Lichtstrahl in Bewegungsrichtung der Erde sollte eine andere Geschwindigkeit (c - v bzw. c + v) haben als ein senkrecht dazu verlaufender Lichtstrahl (V¯c² - v²). Bei langsamem Drehen des ganzen Apparates sollte Interferenz zwischen den beiden Lichtstrahlen auftreten. Doch der Nachweis gelang nicht.
Mit Einsteins spezieller Relativitätstheorie (1905) glaubt die Physik eine Erklärung für dieses Ergebnis zu besitzen. Doch Einstein erklärt nichts. Er geht von fragwürdigen Voraussetzungen aus und zieht daraus unlogische und unzutreffende Folgerungen. Eine dieser Voraussetzungen besteht darin, dass das Licht in Bezug auf unterschiedliche Systeme stets die selbe Geschwindigkeit c hat (spezielles Relativitätsprinzip). Die herrschende Meinung hält dies durch das Michelson-Morley-Experiment für bewiesen.
Aber wie kann die Lichtgeschwindigkeit für unterschiedlich bewegte Beobachter oder Systeme gleich sein? Sie kann es nicht. Nur wenn man willkürlich Raum und Zeit zu mathematischen Funktionen der Bewegung macht, dann kann die Lichtgeschwindigkeit für unterschiedlich bewegte Beobachter stets 300000 km/sec. sein. Kritiker haben sei jeher die Frage gestellt, wozu eine Physik mit variablen Maßeinheiten gut sein soll.
2. Am Ende dieser Erörterung wird sich zeigen, dass man mit den von Einstein verwendeten Formeln unterschiedliche Inhalte verbinden kann. Das lässt sich anschaulich an dem rechtwinkligen Dreieck ABC zeigen. A ist die Lichtquelle in dem mit der Geschwindigkeit v bewegten System, von der ein Lichtstrahl senkrecht zur Bewegungsrichtung nach B läuft. In Bezug auf ein ruhendes Koordinatensystem läuft der Lichtstrahl von A nach C.
A Pythagoras: [AB]² + [BC]² = [AC]²
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c
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B....v....C
Einstein setzt das spezielle Relativitätsprinzip voraus und beantwortet die Frage, welche Geschwindigkeit der Lichtstrahl AB aus Sicht des ruhenden Systems hat, mit V¯c² - v². Mathematisch korrekt wäre V¯c² + v². Ist damit die Relativitätstheorie widerlegt?
Selbstverständlich wird dies durch die herrschenden Meinung zurückgewiesen. Denn nach Einstein darf es keine größere Geschwindigkeit als c geben. Allerdings ignoriert man dabei, dass Einstein selbst auf der x-Achse seiner Koordinatensysteme mit der Überlichtgeschwindigkeit c + v rechnet. Man ignoriert auch die einfache Logik, dass die Größe einer jeden Geschwindigkeit vom gewählten Bezugssystem abhängt, woraus zwangsläufig Lichtgeschwindigkeiten folgen, die größer oder kleiner als c sind. Ebenso ignoriert man, dass auch c - v und V¯c² - v² nicht geht, wenn die Lichtgeschwindigkeit c eine Naturkonstante ist, die für unterschiedlich bewegte Beobachter gleich ist. - Schon die Frage ist bei Einstein unklar formuliert. Meint er die effektive Lichtgeschwindigkeit zwischen A und dem Beobachter, der sich von B nach C bewegt, dann wäre V¯c² - v² korrekt. Aber angeblich geht es in der speziellen Relativität gar nicht um die Lichtgeschwindigkeit zwischen Objekt und Beobachter, sondern um die Geschwindigkeit des Lichtes im ruhenden Koordinatensystem, das im bewegten Koordinatensystem die Geschwindigkeit c hat. In diesem Fall gilt V¯c² + v² .
3. Trotzdem gilt nach herrschender Lehre, dass ein Lichtstrahl, wenn er im bewegten System mitgeführt wird, in Bezug auf ein ruhendes Koordinatensystem nicht die aus c und v resultierende Geschwindigkeit, sondern wiederum die Geschwindigkeit c hat. Wenn man diese unglaubwürdige Voraussetzung akzeptiert, dann läuft der Lichtstrahl AB in Bezug auf das ruhende Koordinatensystem zwar von A nach C, aber entgegen jeder mathematischen und anschaulichen Logik mit der Geschwindigkeit c.
Weil unter dieser Voraussetzung der in dem bewegten System mitgeführte Lichtstrahl im ruhenden System die Geschwindigkeit c beibehält, soll der ruhende Beobachter glauben, dass der Lichtstrahl AB im bewegten System die Geschwindigkeit V¯c² - v² hat. Dieses Ergebnis steht allerdings im Widerspruch zu der Vorgabe Einsteins, wonach das Licht im bewegten System die Geschwindigkeit c hat. Offenbar erkennt der ruhenden Beobachter nicht die wirklichen Verhältnisse, wie sie nach Einstein sein müssten. Aber Einstein schreibt trotzdem vor, den Wert V¯c² - v² als einzige erkennbare Wirklichkeit zu nehmen. Das Verhältnis c : V¯c² - v² entspricht umgerechnet dem bekannten Lorentzfaktor 1 : V¯1 - v²/c². Dieser Faktor ist nach Einstein eine allgemeine mathematische Beziehung zwischen unterschiedlich bewegten Systemen. Er soll für die Zeitdehnung und die Längenkontraktion gelten und hat angeblich nichts mit der infolge der Seitwärtsbewegung zunehmenden Lichtlaufzeit zwischen Objekt und Beobachter zu tun.
4. Dass nach Einstein ein und derselbe Lichtstrahl an ein und demselben Ort zu unterschiedlichen Zeiten eintrifft, ist nicht nachvollziehbar. B und C sind identisch aus folgendem Grund: In der selben Zeitspanne, in welcher der Lichtstrahl von A nach B läuft, bewegt sich B nach C. Beim Eintreffen des Lichtstrahls sind B und C deckungsgleich (was aus dem statischen Dreieck ABC nicht auf den ersten Blick zu sehen ist).
Dass ein Lichtstrahl am selben Ort zu unterschiedlichen Zeiten eintrifft, sollte beim unvoreingenommenen Leser eigentlich Zweifel an Einsteins mathematischen Gedankenspielen wecken. Doch nach 110 Jahren Relativitätstheorie ahnt man des Rätsels Lösung, nämlich die Relativität der Zeit. Diese lässt sich mathematisch nicht beweisen, weil die Frage, was Zeit ist, nicht durch die Physik entschieden werden kann. Wer die Relativitätstheorie verteidigt, muss an die von Einstein vorausgesetzten, in § 1/§ 2 des Urtextes umständlich beschriebenen und im Gewand einer physikalischen Erörterung verkleideten philosophischen Prämissen glauben, nämlich
- die Gleichzeitigkeit von zwei Ereignissen ist kein physikalisch realer Sachverhalt, sondern hängt von den Sinneseindrücken der jeweiligen Beobachter ab (?)
und
- der Verlauf der Zeit hängt vom Gang der Uhren ab (?).
Beide Behauptungen stehen im Widerspruch zu Vernuft und Verstandeslogik. Diese seltsamen Grundsätze leitet der junge Einstein aus einer obsoleten Erkenntnistheorie her, die zu Anfang des 20. Jahrhunderts unter den Intellektuellen zu einer verbreiteten Mode wurde (Empiriokritizismus, damals auch als "Machismus" bezeichnet nach Ernst Mach). Danach ist die Beobachtung unsere einzige Wirklichkeit. Wenn man sich die verfehlte Auffassung Einsteins von Zeit und Gleichzeitigkeit zu eigen macht, dann gilt folgendes: Der ruhende Beobachter sieht infolge der langsameren Lichtgeschwindigkeit im bewegten System, dass dort die Uhren im Verhältnis c : V¯c² - v² (oder 1 : V¯1 - v²/c²) langsamer gehen. Obwohl dies nur ein Scheineffekt ist (denn in Wirklichkeit beträgt laut Einstein die Lichtgeschwindigkeit im bewegten System nicht V¯c² - v², sondern c !), hat der Beobachter dies als Wirklichkeit zu nehmen. Und wenn die Uhren langsamer gehen, dann verläuft, jedenfalls nach Einstein, die Zeit langsamer. Dass es sich um einen wechselseitigen Effekt handelt, weil das bewegte und das ruhende System gegeneinander austauschbar sind, ignoriert Einstein. Obwohl Bewegung relativ ist, soll eine bewegte Uhr physikalisch langsamer gehen, und schon sind Zeitreisen theoretisch möglich. Verrückte Wissenschaft (um nicht zu sagen: was für ein Unsinn).
5. Weiter oben (Nr .2) habe ich gesagt, dass die Formeln der speziellen Relativität mit unterschiedlichen Inhalten verbunden werden können. Betrachtet man das rechtwinklige Dreieck ABC und Einsteins V¯c² - v² auf der y-Achse, und denkt man an das Michelson-Morley-Experiment als Ausgangspunkt der speziellen Relativität, so wird klar, welchen einfachen Sachverhalt Einsteins Mathematik beschreibt - unabhängig davon, was Einstein selbst dachte oder beweisen wollte. A ist die Lichtquelle, B der Beobachter. B bewegt sich seitwärts aus der direkten Sichtlinie zwischen Lichtquelle und Beobachter heraus nach C. Dadurch wird die Distanz zwischen Lichtquelle und Beobachter größer, die Effektivgeschwindigkeit des Lichtes zwischen A und C ist kleiner als c, nämlich V¯c² - v². Es ist die Mathematik zum Michelson-Morley-Experiment, die das mathematische Grundgerüst der speziellen Relativität bildet. *) Diese Mathematik beschreibt das Szenarium, wenn die Distanz zwischen Lichtquelle und Beobachter zunimmt. Der umgekehrte Fall, dass sich der Beobachter auf das Licht zu bewegt, interessiert im MM-Experiment nur auf der x-Achse, nicht aber auf der y-Achse. Er kommt auch in Einsteins Mathematik nicht vor. Sonst würde das scheinbare Nachgehen der Uhr wieder ausgeglichen, wenn sich Uhr und Beobachter aufeinander zu bewegen. Es gäbe keine wirkliche Zeitdehnung, keine Zeitreise, kein Uhren- und Zwillingsparadoxon.
Nicht die Zeit ist relativ, sondern die Zeitmessung. Ursache dafür sind wechselnde Lichtlaufzeiten bzw. Signalzeiten zwischen Objekt und Beobachter. Vergrößert sich während der Dauer der Beobachtung oder Messung die Distanz zwischen Objekt und Beobachter, so scheinen die sichtbaren Vorgänge langsamer zu verlaufen. Verkleinert sich die Distanz, so scheinen die Vorgänge schneller zu verlaufen. Um diesen simplen Sachverhalt zu erklären, bedarf es keiner komplizierten, schwer durchschaubaren und weltanschaulich belasteten Relativitätstheorie, die in absurden Phantasien über Zeitreisen gipfelt.
"Aber nicht weniger besudeln diejenigen die Mathematik und die Philosophie, die die wirklichen Größen mit ihren Relationen und den gemeinhin verwendeten Messwerten durcheinanderbringen" (Isaac Newton, Mathematische Grundlagen der Naturphilosophie, Hrsg. Ed Dellian, Hamburg 1988, S. 51)
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*) Die Mathematik der speziellen Relativitätstheorie ist in einem Punkt sogar einfacher als die Mathematik zum MM-Experiment. Beim MM-Experiment hat das Licht auf der x-Achse die Geschwindigkeiten c - v und zurück c + v. Daraus resultiert jedoch entgegen dem ersten Anschein als Durchschnittsgeschwindigkeit nicht c, sondern ein etwas kleinerer Wert als c. Dagegen folgt im Szenarium Einsteins aus c - v und c + v eindeutig die Durchschnittsgeschwindigkeit c, weil Einstein voraussetzt, dass das Licht im bewegten System mitgeführt wird, so dass es hin und zurück für die selbe Strecke innerhalb des bewegten Systems die selbe Zeit benötigt.
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