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Was soll der Quatsch des Einsteinschen Lichtäthers, der vorhanden ist und die gravitiven, wie elektromagnetischen Wirkungen beeinflußt, und trotzdem nicht erfaßbar sein soll.
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Das Licht hängt mit einem Bein an der Materie und mit dem anderen Bein am Äther.
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Ich bleibe dabei, die Relativitätstheorie falsch, sie ist bereits bei der Herleitung falsch.
Hahahaha, meine Damen und Herren! Ein wahrer Einstein Nachfolger unter uns! Bei den phsyikalischen Grundlagen haperts noch, aber jeder fängt ja damit an, die Relativitätstheorie zu widerlegen.
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Nur eine Frage hast Du je Orginalveröffentlichungen von Einstein gelesen. Diese sind äußerst lehrreich.
Der Quatsch stammt von Einstein selbst (Rede 1920 auf der Reichsuniversität zu Leiden)
Um den Quasch zusamenzufassen nun Alles in geballter Form
Die Relativitätstheorie ist ein Irrtum
Hierzu der Beweis
:
0 Gliederung
1 Präampel
2 Die Begründung der Relativitätstheorie
3 Der Versuch von Fizeau
4 Der Lock-in-Effekt
5 Der Einsteinsche Lichtäther
6 Das Licht der Relativitätstheorie
7 Das Licht in der Quantenphysik
8 Das Licht von Doppelsternen
9 Der Sagnac – Effekt
10 Das Foukault’sche Pendel und der Sagnac - Effekt
11 Die transversale Beschleunigung
1 Präampel
Es ist schon ein Jammer. Um das Weltall zu begreifen, muß man die Relativitätstheorie begriffen haben. Diese ist jedoch nicht zu begreifen, denn diese ist falsch.
Deshalb die Mühe, den Beweis für die Nichtrichtigkeit der Relativitätstheorie anzutreten
Um die Relativitätstheorie zu widerlegen, ist es es nicht sinnvoll einzelne Aussagen in Frage zu stellen. Die Relativitätstheorie ist derart kompliziert und komplex, dass mit ihrer Hilfe nahezu jedes physikalische Experiment begründetn läßt. Auch, wenn an der Richtigkeit der Aussage Zweifel bestehen, so haben die Vertreter der Relativitätstheorie den unumstrittenen Platzvorteil: Ihre Theorie ist als richtig anerkannt und im Zweifelsfalle wird nach der allgemein anerkannten Theorie entschieden. Es scheint bei der Komplexität der physikalischen Vorgänge nur eine Frage der Zeit, wann die Relativitätstheorie auch zu den abwegigsten physikalischen Effekten eine relativistische Erklärung findet. Auch, wenn diese Erklärung nicht der Logik entspricht, so wird auf die Relativitätstheorie verwiesen, die ja nicht logisch erfaßbar ist und nur verstanden werden kann, durch die konsequente Anwendung der Relativitätsprinzipien.
Der Beweis für den Irrtum Relativitätstheorie kann also nur mit grundsätzlichen Fehlern oder Irrtümern bei der Herleitung bzw. Begründung erfolgversprechend durchgeführt werden.
Dies soll im Folgendem versucht werden.
Der Beweis begründet sich im Wesentlichen auf die veröffentlichungen von Einstein und Fizeau.
Zunächst, sollte die Spezielle Relativitätstheorie von Anfang an falsch sein, so sind damit alle daraus abgeleiteten Schlußfolgerungen in Frage gestellt. Inwieweit die Allgemeine Relativitätstheorie davon beeinträchtig wird, entzieht sich meiner Kenntnis. Zumindest muß diese unter dem Aspekt der Nichtrichtigkeit der SRT gründlich überarbeitet werden. Dies soll nicht Bestandteil dieser Arbeit werden.
2 Die Begründung der Relativitätstheorie
Auf seiner Rede in Prag hat Einstein 1905 seine Gedanken zur Relativitätstheorie vorgetragen. ([
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Ich beziehe mich hier nur auf die erste Seite, in der Einstein sich auf den genialen Physiker Fizeau beruft, der ein Experiment von fundamentaler Wichtigkeit durchgeführt hat.
Fizeau hat darin die Mitnahme von Licht durch bewegte Flüssigkeiten untersucht. Dabei kam er zu der Schlußfolgerung, dass bewegte Materie das Licht nur zum Teil mitnimmt. Diese Teilmitnahme begründet Fizeau damit, dass das Licht nur zum Teil an der bewegten Materie und zum anderen Teil an einem Äther hängt.
Unter der Voraussetzung, dass Licht immer und überall und unter allen Bedingungen sowohl vom Betrachter, als auch der Quelle immer die geiche Lichtgeschwindigkeit aufweist, hat Fresnel eine Mitnahmeformel erstellt.
Nach Fizeaus Meinung wird diese den Messergebnissen am ehesten gerecht.
Genau mit dieser Mitnahmeformel begründet Einstein seine Relativitätstheorie und schlußfolgert,
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Aus diesem Resultat geht hervor, daß die Hypothese unhaltbar ist, nach welcher der Lichtäther die Bewegungen der Materie einfach mitmacht. Man entnimmt der angegebenen Formel die interessante Folgerung, daß eine Flüssigkeit, welche das Licht ungebrochen ließe (n = 1), die Ausbreitung des sie durchsetzenden Lichtes auch dann nicht beeinflussen würde, wenn sie bewegt ist
Mit der Anwendung dieser Formel gelangt die Systeminvarianz des Lichtes in die Relativitätstheorie.
Einstein selbst spricht in diesem Zusammenhang sehr salomonisch von einem Äther. Er geht aber nicht auf den Äther ein, den Fizeau veranlasste, die Fresnelsche Mitnahmeformel zu favorisieren.
3 Der Versuch von Fizeau
In der Begründung der Relativitätstheorie bezeichnet Einstein den Versuch des genialen Physiker Fizeau von fundamentaler Wichtigkeit. /www.wikilivres.info/wiki/Die_Relativitätstheorie /
Angenommen, der Lichtäther beteilige sich an den Bewegungen der Materie, also hier an der Bewegung des Wassers, so war folgendes zu erwarten für den Fall, daß das Wasser auf der Strecke a im Sinne der Lichtfortpflanzung mit der Geschwindigkeit v strömt. Die Geschwindigkeit der Lichtfortpflanzung relativ zu dem Wasser wäre immer gleich derselben Größe V0, ob das Wasser strömt oder nicht. Die Lichtgeschwindigkeit V relativ zur Röhre müßte aber um die Strömungsgeschwindigkeit v des Wassers größer sein als V0. Es wäre also zu erwarten
V - V0 = v.
Da V - V0 aus der Verschiebung der Interferenzfransen bestimmbar, die Wassergeschwindigkeit v aber unmittelbar bekannt war, so erlaubte das Fizeausche Experiment eine Prüfung dieser Formel. Letztere wurde aber vom Experiment nicht bestätigt. Es ergab sich, daß die Differenz V - V0 kleiner ist als v. Versuche mit verschiedenen Flüssigkeiten zeigten, daß diese Differenz nicht nur von v, sondern auch vom Brechungsindex n der Flüssigkeit abhänge gemäß der Formel
V - V0 = v(1- 1/n2 )
Aus diesem Resultat geht hervor, daß die Hypothese unhaltbar ist, nach welcher der Lichtäther die Bewegungen der Materie einfach mitmacht. Man entnimmt der angegebenen Formel die interessante Folgerung, daß eine Flüssigkeit, welche das Licht ungebrochen ließe (n = 1), die Ausbreitung des sie durchsetzenden Lichtes auch dann nicht beeinflussen würde, wenn sie bewegt ist
Hierin wird der Versuch von Fizeau zur Ausbreitung von Licht in bewegten Medien vorgestellt und die Meßergebnisse im Sinne der Herleitung der Relativitätstheorie interpretiert. Einstein gesteht zwar das Mittragen von Licht bei einem Medium, welches eine Brechzahl oberhalb von n = 1 aufweist zu, jedoch bei einer Brechzahl von n = 1 erfolgt nach seiner Logik kein Mittragen des Lichtes.
Nach den Versuchen von Fizeau wird das Licht durch unterschiedliche bewegte Flüssigkeit getragen. Der Versuch ist so aufgebaut, daß bei einer Lichtverschiebung von λ /2 = 250 nm (monochromatisches Licht mit 500nm Wellenlänge) die Durchflußmenge bestimmt wird
Dabei durchdringt das Licht eine Länge von l = 6 m. Bei verschiedenen Brechzahlen wurden unterschiedliche Fließgeschwindigkeiten benötigt, um die Bedingung von
λ /2 = 250 nm zu erfüllen.
Dankenswerterweise fand ich die orginalen Meßwerte von Fizeau in dem Lehrbuch Gertsen und Vogel / Physik/ Springer Verlag / Auflage 17 / S. 817 .
Flüssigkeit Brechzahl Lambda/2 -Geschwindigkeit
__________________________________________________ ______________
Wasser 1,33 15,9 m/s
Ethanol 1,36 14,8 m/s
Benzol 1,50 10,2 m/s
Schwefelkohlenstoff 1,63 7,4 m/s
Diese Meßwerte scheinen weder manipuliert noch in irgendeiner Weise verändert.
Wie genau Einstein die Wissenschaft nahm, zeigt sich bei seiner ersten Formel in seiner Begründung.
V - V0 = v.
Er spricht von der Lichtmitnahme bei Wasser, also von einem Medium mit einem Brechungsindex, und in der Geschwindigkeit steckt der Brechungsindex n, wodurch die obige Formel
V - V0 = v * n
lauten muß.
Auch hat er die Fresnelsche Formel benutzt, ohne deren Herkunft aufzuzeigen. Eine Ableiten wäre in Anbetracht der Wichtigkeit der Aussagen von fundamentalem Interesse.
Es geht letztendlich um die Frage:
1. Wird Licht von bewegter Materie vollständig mitgenommen oder
2. erfolgt nur eine Teilmitnahme.
Vollständige Lichtmitname
Bei einer vollständigen Lichtmitname ergibt sich die Geschwindigkeit in Abhängigkeit vom Brechungsindex zu.
v ( n ) = (Δ l / l) • c /n2 und mit c = c0/n zu
v ( n ) = (Δ l / l) c0 • /n2
Mit Umstellung nach der Phasendifferenz ergibt sich
Δ l = ( l • v / c0 ) • n2
Der Brechungsindex muß mit einbezogen werden, da zum einen der effektive Lichtweg sich genau um den Brechungsindex erhöht und die Geschwindigkeit des Lichtes gleichzeitig um den Brechungsindex verringert wird.
Teilmitnahme nach Fresnel
Geht man von einer Teilmitnahme des Lichtes durch bewegte Materie aus, wie dies Fresnel darlegt, so gelangt man zu der Formel
v ( n ) = ( Δ l / l) • c/ (1-1/n 2) und mit c = c0/n zu
v ( n ) = ( Δ l / l) • c0/ n • (1-1/n 2)
nach Umstellung zur Phasendifferenz erhält man
Δ l = ( l • v / c0 ) • n • (1-1/n 2)
Vergleich
Der Vergleich beruht auf den geometrischen Verhältnissen, welche von der Anordnung des Fizeau-Versuches festgelegt sind.
Mit
Δ l = 250 nm, l = 6m und c0 = 300000 km/s wird
(Δ l / l) • c0 = 12,5 m/s
Bei vollständiger Lichtmitnahme folgt
v ( n ) = 12,5 m/s /n2
Bei Einsetzen von n = 1 ergibt sich die Geschwindigkeit von
v ( 1 ) = 12,5 m/s
Die Fresnelsche Lichtmitnahme zeigt
v ( n ) = 12,5 m/s / n • (1-1/n 2) Oder
v ( n ) = 12,5 m/s / (n - 1/n )
Bei n = 1 folgt
v ( 1 ) = 12,5 m/s / (1 - 1/1 ) = 0
Meßwerte und Kurvenverläufe
(Leider gelingt es mir nicht diese zu Übertragen)
Nach Fresnelscher Lichtmitnahme (gepunktete Linie)
Bei vollständiger Lichtmitnahme (durchgezogene Linie)
Während die Meßwerte bei kleinen Brechzahlen nach der Fresnelschen Lichtmitnahme dentiert, so dentiert diese bei größeren Brechzahlen zu einer vollständigen Lichtmitnahme.
Einstein führt dazu weiter aus:
Auf diese Hypothese hat H.A. Lorentz eine Theorie der elektromagnetischen und optischen Erscheinungen gegründet, welche nicht nur das angegebene Resultat des Fizeauschen Versuches ganz ungezwungen ergab, sondern auch allen anderen Erfahrungsresultaten der Elektromagnetik und Optik bewegter Körper gerecht wurde
Ein Blick auf das obige Diagramm zeigt, wie weit diese Resultate mit den tatsächlichen Meßwerten übereinstimmen.
Einstein zieht daraus, oben schon ausgeführt, den Schluß, daß eine Flüssigkeit, welche das Licht ungebrochen ließe (n = 1), die Ausbreitung des sie durchsetzenden Lichtes auch dann nicht beeinflussen würde, wenn sie bewegt ist .
Es zeigt aber auch ein leichtsinniges und nahezu kriminelles Verhalten gegenüber der wissenschaftlich Welt, indem nicht eindeutige Meßwerte zur Begründung seiner Theorie herangezogen werden. Schlimmer noch, diese Messungen stellen den Grundpfeiler seiner Relativitätstheorie dar.
Um zu begreifen, wieso diese Messwerte in dem Sinne der Fresnelschen Lichtmitnahme interprtiert wurden, muß man eine weitere Arbeit von.
Fizeau betrachten. Er schreibt in seiner Arbeit aus dem Jahre 1851:
Ueber die Hypothesen vom Lichtäther und über einen Versuch, welcher zu beweisen scheint, daß die Geschwindigkeit, mit welcher sich das Licht im Innern der Körper fortpflanzt, durch deren Bewegung geändert wird;
Er führt aus:
Entweder haftet der Aether fest an den Moleculen des Körpers und nimmt daher Theil an den Bewegungen, die diesem Körper eingeprägt werden können.
Oder der Aether ist frei und unabhängig, und wird vom Körper nicht in seine Bewegungen hineingezogen.
Oder endlich ist bloß ein Theil des Aethers frei und der andere an den Moleculen befestigt und dieser allein participirt an den Bewegungen des Körpers.
Und weiter unten:
Nimmt man an, der Aether werde insgesammt mit dem Körper fortgeführt, so wird die Geschwindigkeit des Lichts um die ganze Geschwindigkeit des Körpers vergrößert seyn, sobald der Strahl in Richtung der Bewegung liegt. Ist dagegen der Aether als frei vorausgesetzt, so wird die Lichtgeschwindigkeit gar nicht abgeändert. Und wird endlich der Aether nur theilweise mitgeschleppt, so vergrößert sich zwar die Lichtgeschwindigkeit, aber nur um einen Bruch von der Geschwindigkeit des Körpers und nicht um den ganzen Werth, wie nach der ersten Hypothese.
Die Meßergebnisse ergaben nun
Heiße einfache Verschiebung diejenige, welche entsteht, wenn das Wasser aus der Ruhe in Bewegung gesetzt wird, und doppelte Verschiebung diejenige, welche erfolgt, wenn die Bewegung in die umgekehrte verwandelt wird; so fand sich durch ein Mittel aus 19 ziemlich übereinstimmenden Beobachtungen für die einfache Verschiebung 0,23, also für die doppelte 0,46 der Breite einer Franse. Die Geschwindigkeit des Wassers betrug 7m,069 in der Sekunde.
Hierauf wurde dieß Resultat verglichen mit denen, die sich durch Rechnung nach den verschiedenen Hypothesen über den Aether ergeben.
In der Voraussetzung eines ganz freien und von der Bewegung des Körpers unabhängigen Aethers müßte die Verschiebung Null seyn.
In der Hypothese, daß der Aether mit den Moleculen der Körper vereinigt wäre, so daß er Theil nähme an deren Bewegungen, gäbe die Rechnung für die doppelte Verschiebung den Werth 0,92. Die Beobachtung gab eine halb so große Zahl, nämlich 0,46.
[463] In der von Fresnel angenommenen Hypothese, wo der Aether theilweise mitgezogen würde, giebt die Rechnung 0,40 d. h. eine der beobachteten sehr nahe kommende Zahl, und so weiter.
Fizeau favorisiert nach diesen Ergebnissen die von Fresnel angenommenen Hypothese, nachdem der Ather das Licht zum Teil mitnimmt.
Entweder hat Fizeau seine Rechnung zugunsten der Fresnelschen Lichtmitnahme korregiert oder er hat sich einfach nur verrechnet, denn der Wert nach der von Fresnel angenommenen Hypothese liegt nicht bei 0,40 sondern ergibt 0,30.
Damit weicht der Wert nach der Hypothese von Fresnel doch erheblich von den Meßwerten ab.
Es ist kaum anzunehmen, daß Einstein diese Rechnungen überprüft hat, denn sonst hätter er nicht geschrieben:
welche nicht nur das angegebene Resultat des Fizeauschen Versuches ganz ungezwungen ergab.
Bei dem Stand des Wissens zu der Zeit der Begründung der Relativitätstheorie war es nicht nur mutig eine solche Theorie zu präsentieren, sondern es war im höchsten Maße leichtsinnig, wenn nicht gar kriminell.
4 Der Lock-in-Effekt
Die Entwicklung von Laserkreiseln führte auf ein Problem, da bei niedrigen Drehraten die Interferenzverschiebungen erst ab einem Schwellenwert beginnt.
Hierzu wird in Wikipedia Lichtgeschwindigkeit Absatz Lock-in-Effekt dargelegt:
Lock-in-Effekt
Bei kleinen Drehraten tritt ein fundamentales Problem auf, der Look-in-Effekt: An jedem Spiegel treten nicht nur Reflexion und Transmission, sondern auch Streuung auf. Ein kleiner Teil des Streulichts koppelt in die entgegengesetzte Umlaufrichtung ein.
Dadurch beeinflussen sich beide Laserschwingungen. Dies führt dazu, dass bei Drehraten unterhalb der Lock-in-Schwelle beide Laserschwingungen exakt die gleiche Frequenz haben. Bei höheren Drehraten ist die Differenzfrequenz immer noch kleiner als nach der obigen Theorie berechnet.
Prinzipiell wäre diese Nichtlinearität kein Problem, solange man nur Rotationsraten oberhalb der Lock-in-Schwelle messen möchte - man könnte den Effekt herausrechnen. Die Lock-in-Schwelle ist jedoch nicht konstant, sie hängt von der Stärke der Streuung ab, und die Streuung wird unter anderem von der Anzahl der Staubteilchen auf den Spiegeln beeinflusst. Außerdem interferieren die an den vier Spiegeln rückgestreuten Wellen miteinander. Das führt, je nach Phasenlage, zu
Verstärkung oder Abschwächung.
In einer Arbeit der Uni- Mainz zu dem Thema Nullverschiebung im Ringlasergyroskop wird hierzu ausführlich erläutert
([
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Der Begriff Modenkopplung oder Lock-In-Effekt bezeichnet die gegenseitige Beeinflussung schwach gekoppelter Oszillatoren. Er wurde bereits 1673 von Huygens in „Horologium Oszillatorium“ beschrieben, wenn auch nicht erkärt. Huygens beobachtete, dass zwei zu dieser Zeit für die Navigation verwendete, hochpräzise Pendeluhren, nicht nur im Rahmen ihrer Präzision gleich gingen, sondern exakt gleich, wenn sie kurze Zeit nahe beieinander aufbewahrt wurden. Schiffe führten stets mehrere solcher Uhren mit um für einen Ausfall vorbereitet zu sein. Die Uhren tickten tatsächlich immer im gleichen Augenblick, solange sie präzise eingestellt waren. Liefen die Uhren mit deutlich unterschiedlicher Geschwindigkeit trat der Effekt nicht auf. Trat er jedoch auf, so stellte er sich auch dann wieder ein, wenn die Uhren absichtlich gestört wurden.
Die Modenkopplung tritt bei allen schwach gekoppelten Oszillatoren auf. Wenn diese mit sehr ähnlichen Frequenzen schwingen, so nähern sich ihre Frequenzen bis zur völligen Übereinstimmung aneinander an. Die Frequenz, bei der dies auftritt, wird als Lock-In-Schwelle bezeichnet. Bei Frequenzen unterhalb der Lock-In-Schwelle ist also kein Frequenzunterschied zwischen den beiden Oszillatorfrequenzen messbar.
Im Ringlasergyroskop tritt Modenkopplung dadurch auf, dass das Licht an den
Resonatorspiegeln nicht nur reflektiert und transmittiert sondern auch gestreut wird.
Dadurch geraten Teile eines Strahls, beispielsweise des mitrotierenden, in den gegen die Rotationsrichtung umlaufenden Strahl. Ist der sich theoretisch ergebende Frequenzunterschied zwischen beiden Strahlen gering, so tritt Modenkopplung auf, so dass die beiden umlaufenden Wellen in der Praxis mit exakt der gleichen Frequenz schwingen. Es tritt also kein Frequenzunterschied auf, obwohl das Ringlasergyroskop rotiert. Dies ergibt also auch eine Lock-In-Schwelle für das Ringlasergyroskop, eine Mindestdrehfrequenz, unterhalb derer keine Messung mehr möglich ist.
Da beim Laserkreise, als auch beim Fizeau-Versuch die gleiche Meßauswertung erfolgt, wird der Versuch von Fizeau in gleicher Weise beeinfluß.
Beim Wasser war eine Mitnahme von 560 nm notwendig, um eine Phasenverschiebung von 250 nm anzuzeigen. Mit steigendem Brechungsindex sinkt die notwenige Geschwindigkeit der Flüssigkeit, um die geforderte Phasenverschiebung zu erreichen,
Bei der Flüssigkeit Schwefelkohlenstoff, die die höchste Brechzahl aufweist, sinkt die notwendige Mitnahme auf 392 nm.
Die anderen Meßwerte fügen sich problemlos in diese Relation (wie das Diagramm Meßwerte und Kurvenverläufe zeigt) ein.
Dies erscheint logisch, da mit steigender Brechzahl die Rückstreuung abnimmt, wodurch auch die Lock-in-Schwelle zurückgeht.
Unter Beachtung des Lock-in-Effektes laßt sich auch erklären, weshalb bei Durchleitung von Luft es zu keiner erkennbaren Interferenzverschiebung gekommen ist. Die Rückstreuung wird bei Luft kaum gedämmt und die gegenseitige Beeinflussung von Welle und Rückstreuung verbleiben über eine größer Phasenverschiebung erhalten.
Fizeau hätte dies korregieren können, wenn er die Strömungsgeschwindigkeit bis zur nächsten Periode erhöht hätte. Dies erschien jedoch beim Wissen seiner Zeit nicht notwendig, da der Lock-in-Effekt als solcher nicht bekannt war. Auch hätte seine Meßapperatur schwerlich eine solche Geschwindigkeitserhöhung erlaubt. In Anbetracht der Kompliziertheit und der Empfindlichkeit, sowohl gegenüber mechanischen Störungen, als auch thermischen Längenänderungen, war man froh, diese Ergebnisse, als gesicherte Meßwerte präsentieren zu können.
5 Der Einsteinsche Lichtäther
Seltsamerweise wurde die Teilmitnahme des Lichtes durch bewegte Materie so ohne großen Widerspruch hingenommen.
Mehr noch, die Vertreter der Relativitätstheorie bestehen auf dieser Tatsache. Nach ihrer Meinung wird das Licht nur zum Teil von der Materie mitgenommen.
Hierzu hat Einstein sich in seiner Rede Äther und Relativitätstheorie 1920 an der Reichsuniversität in Leiden geäußert. Im 19 Absatz formuliert er:
Der Äther der allgemeinen Relativitätstheorie ist ein Medium, welches selbst aller mechanischen und kinematischen Eigenschaften bar ist, aber das mechanische (und elektromagnetische) Geschehen mitbestimmt.
Dies steht im Widerspruch zur Quantenphysik und läßt sich am Beispiel der Lichtbrechung demonstrieren.
Die Lichtbrechung beruht auf den unterschiedlichen Geschwindigkeiten, die Licht in optisch unterschiedlichen Medien annimmt.
Dabei folgt die Lichtgeschwindigkeit den Gesetzen der Elektrodynamik und die Lichtgeschwindigkeit des Vakuums folgt der Beziehung;
(Wikipedia/Lichtgeschwindigkeit/Absatz Elektrodynamik)
c02 =1/ ε0 • μ0
So lange das Licht durch das Vakuum fliegt, wirken keine elktromagnetischen Kräfte und die einmal eingenommene Geschwindigkeit bleibt, bis zum Auftreffen auf Materie erhalten. In den Weiten des All genügen dazu interstellarer Staub in Form von Gasmolekülen. Diese Teilchen bremsen oder beschleunigen das Licht, so daß es immer genau zu der zuletzt kontaktierten Materie die Vakuumlichtgeschwindigkeit aufweist. Letztendlich nimmt das Licht mit einer Verzögerung die Lichtgeschwindigkeit zur herrschenden Gravitation an. (so ähnlich waren auch die Gedanken von Ritz, der mit Einstein im Streit um die RT lag und diese ablehnte)
Gelangt Licht in ein Medium, so treten die Kräfte der elektrischen und der magnetischen Komponenten in Aktion. Die Lichtgeschwindigkeit sinkt mit dem Ansteigen der elektromagnetischen Kräfte und das Licht nimmt genau die Geschwindigkeit an, die es von diesen Zwängen diktiert bekommt.
c2 = (c0/n) 2 = ( εrel • ε0 • μrel • μ0 ) -1
Dabei sind die elektromagnetischen Kräfte fest an die atomare Struktur des lichtdurchlässigen Stoffes gebunden. Damit nimmt das Licht immer und unter allen Umständen genau zu dem Medium die abgebremste Lichtgeschwindigkeit nach den Gesetzen der Elektrodynamik an. Dem Licht ist es dabei völlig gleichgültig, ob sich der Körper bewegt. Wie sollte das Licht auch eine Bewegung vermittelt bekommen. Das Licht befindet sich während des Durchgangs vollständig in dem lichtdurchlässigen Medium und dieses diktiert über die elektromagnetischen Kräfte dem Licht seine materialspezifische Geschwindigkeit auf..
Licht wird von Materie erzeugt, Licht interagiert mit Materie und Licht ist eine Form der Materie. Damit ist Licht auch den Gesetzen der Materie unterworfen und kann nicht gleichzeitig mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten aggieren, wie dies von der Relativitätstheorie vorausgesetzt wird.
Nach der Reltivitätstheorie, die sich hier völlig auf die Aussage von Fizeau stützt, wird in einem bewegten Körper die Bewegungsgeschwindigkeit nur zum Teil an das Licht weitergegeben, denn das Licht hängt mit einer weiteren Komponente an einem Äther, der die Lichtmitnahme deutlich vermindert.
Demnach müßte bei einem optischen System eine Bewegung den Strahlengang beeinflussen. Das Argument der Relativisten lautet hier, der Einfluß ist nicht meßbar, da die Geschwindigkeiten nicht in den Bereich der Lichtgeschwindigkeiten reichen.
Jedoch Fizeau hat seine Versuche unter irdischen Bedingungen und verträglichen Geschwindigkeiten durchgeführt und etwas gemessen, worauf sich das Gebäude der Relativitätstheorie aufbaut.
Es drängen sich bei einer Teilmitnahme des Lichtes einige Fragen auf, die zur Klärung der Sachlage beitragen können.
1. Wie kann ein Äther die Lichtfortpflanzung in einem massiven durchsichtigen Körper beeinflussen?
2. Nach der RT müßten die optischen Gesetze der Lichtbrechung abhängig sein von einer Geschwindigkeit ?
3. Was ist Geschwindigkeit und wie erfährt das Licht im Inneren des durchsichtigen Körpers etwas von dieser Geschwindigkeit?
4. Geschwindigkeit ist immer nur eine Relativgeschwindigkeit. Nach der RT wäre die Geschwindigkeit eine Eigenschft der Materie?
Diese Liste von Fragen ließe sich beliebig verlängern und die Antworten sind vom Standpunkt der RT nicht ganz einfach oder gar nicht zu beantworten.
Einstein beendet seinen Vortrag: Äther und Relativitätstheorie mit dem salomonischen Satz
Dieser Äther darf aber nicht mit der für ponderable Medien charakteristischen Eigenschaft ausgestattet gedacht werden, aus durch die Zeit verfolgbaren Teilen zu bestehen; der Bewegungsbegriff darf auf ihn nicht angewendet werden.
Dieser Satz sagt Alles oder auch Nichts. Es gibt einen Äther, jedoch keinen Äther, der irgendwelche Eigenschaften aufweist. Auf den auch nicht der Bewegungsbegriff anwendbar ist.
Hier noch einmal seine Darstellung aus dem 19 Absatz:
Der Äther der allgemeinen Relativitätstheorie ist ein Medium, welches selbst aller mechanischen und kinematischen Eigenschaften bar ist, aber das mechanische (und elektromagnetische) Geschehen mitbestimmt.
Es kann sein, aber es kann auch nicht sein.
Was sollte man auch von einer Theorie halten, die sich auf den Grundpfeiler der Äthertheorie stützt und selbst die Bezugssysteminvarianz einführt, die der Äthertheorie widerspricht.
Die Begründung der Relativitätstheorie selbst beruht auf dem Irrtum von Fizeau, der der Materie nur eine Teilmitnahme des Lichtes zugesteht und damit den Grundstein für eine Theorie legte, die in ihrer Kompliziertheit ein logisches Erfassen der Naturvorgänge verhindert.
4 Das Licht der Relativitätstheorie
In der Relativitätstheorie ist das Licht bezugssysteminvariant. Will heißen: Die Geschwindigkeit des Lichtes bleibt gleich, unabhängig davon, ob die Lichtquelle sich bewegt oder nicht oder ob der Beobachter sich bewegt oder nicht.
Damit wird dem Licht jegliche Art von materieller Existenz entzogen. Das Licht der Relativitätstheorie kann somit nicht zur materielen Existenz gezählt werden.
Nun könnte man geneigt sein, die Invarianz der Lichtgeschwindigkeit mit der Längenkontraktion und der Zeitdilatation zu erklären. Abgesehn davon, das es hier erst um die Begründung der Relativitätstheorie geht und es nicht nur unschicklich, sondern im höchsten Maße unwissenschaftlich ist, bereits herzuleitende Erkenntnisse in der Begründung einzubauen.
Trotzdem, hier der Versuch mit Hilfe der Zeitdilatation die Systeminvarianz des Lichtes.zu begründen: In einem bewegten System gehen nach der Relativitätstheorie die Uhren langsamer. Erfolgt ein Lichtaustausch von einer stehenden Quelle zu einem stehendem Beobachter und wird nun dieser Lichtaustausch von einen bewegten Beobachter betrachtet, so ergibt sich, dass für den bewegten Beobachter die Zeit langsamer vergeht.
Nun gibt es dabei zwei Möglichkeiten:
Entweder der bewegte Beobachter bewegt sich zur Lichtquelle oder der Beobachter entfernt sich von der Lichtquelle.
Im ersten Fall müßte das Licht schneller beim Beobachter eintreffen. Der Beobachter befindet sich aber in einem anderen Zeitgefühl und erkennt wieder genau Lichtgeschwindigkeit. Jedoch, wenn der Beobachter sich von der Quelle wegbewegt, bewirkt diese Zeitgefühl eine Lichtgeschwindigkeit die langsamer ist, Oder ist es umgekehrt, denn wo und wer bewegt sich in einem bewegten System. Es könnte sich ja auch der bewegte Beobachter in Ruhe befinden und die Lichtquelle mit seinem feststehenden Beobachter bewegen.
Es scheint so, als wenn sich dieser Widerspriuch nicht auflösbar ist. Trotzdem möchte ich nicht darauf wetten. Die Kompliziertheit der Relativitätstheorie entzieht diese der menschlichen Logik und gestattet Lösungen, die sich jeglicher Logik entziehen.
7 Licht in der Quantenphysik
Die physikalischen Grundlagen des Lichtes werden von der Quantenphysik diktiert.
Das sichtbare Licht ist ein schmaler Streifen im Frequenzspektrum der elektromagnetischen Wellen. Nach der Quantenphysik ist Licht sowohl elektromagnetische Welle, als auch Teilchen, genannt Photon.
Während das Photon sich geradlinig in Ausbreitungsrichtung fortbewegt, wickeln sich die elekromagnetischen Wellen um dieses bewegte Photon und begleiten es auf seinen Weg. Damit ist Licht eine Form der Materie.
Licht wird von angeregter Materie emittiert Bei der Anregung gelangen Elektronen auf höhere Elektronenbahnen, die sie unverzüglich wieder verlassen. Erst beim Verlassen der höheren Energiebahnen senden die Elektronen elektromagnetische Wellen ab, indem sie mit den elektromagnetischen Feldern der Atome wechselwirken. Dabei bekommt das Licht genau die Energie aufgeprägt, die das Elektron beim Rücksprung freisetzt.
Die Geschwindigkeit bestimmen die Elektronen, wodurch die elektromagnetischen Wellen immer mit der gleichen Geschwindigkeit in den Raum entlassen werden.
Im Vakuum weist die Lichtgeschwindigkeit unabhängig von der Lichtfrequenz, als auch der Intensität, immer den gleichen Wert auf, wobei die Geschwindigkeit zu den Atomen der Lichtquelle betrachtet wird.
Damit verläßt das Licht die Lichtquelle immer mit genau der Geschwindigkeit, die zur Lichtquelle besteht. Wird die Lichtquelle bewegt, so überlagert sich die Eigenbewegung mit der Lichtgeschwindigkeit und ein außenstehender Beobachter erkennt eine Lichtgeschwindigkeit, die um die Bewegungsgeschwindigkeit verändert ist.
Gelangt Licht in einen festen Körper, so dringt das Licht in diesen Körper ein. Da die Atome zum aller größten Teil aus Hohlraum besten, werden nur die Photonen verschluckt, welche direkt auf einen Atomkern treffen. Bei einer unregelmäßigen Anordnung der Atome werden in einem kurzen Abstand alle eingedrungenen Photonen adsorbiert. Weist jedoch die Strucktur gitterförmige Regelmäßigkeiten auf, so, wird zwar auch ein Teil der Photonen adsorbiert, aber der größte Teil gelangt durch das Gitter. Das Material erscheint lichtdurchlässig. Je besser die Gitterabstände mit den Wellenlängen der elektomagnetischen Wellen übereinstimmen, je weniger Photonen werden adsorbiert. So gibt es Materialien, welche imfrarote Strahlen hinduchlassen, aber sichtbares Licht geschluckt wird.
Andersherum gibt es Materialien, welche sichtbares Licht passieren lassen und für imfrarotes Licht undurchdringlich sind. Dies hängt einzig und allein von den Gitterabständen ab und ist ein sehr schönes Beispiel für das Mit- und Gegeneinander von Licht zur Materie.
Durchdringt Licht einen lichtdurchlässigen Körper, so interaggiert das Licht mit den elektromagnetischen Feldern, die im Inneren des Körpers herrschen. Dabei wird die Lichtgeschwindigkeit verringert. Die Lichtgeschwindigkeit innerhalb der Materialien wird durch die Permiabilität und der Permitivität bestimmt.
Der von Maxwell zunächst nur erahnte Zusammenhang hat sich im Laufe der Forschungen immer wieder bestätigt und ist heute fester Bestandteil der Quantenphysik.
c02 =1/ ε0 • μ0 bzw.
c2 = (c0/n) 2 = ( εrel • ε0 • μrel • μ0 ) -1
Aus diesem Zusammenhang ist eindeutig ersichtlich, daß sich die Lichtgeschwindigkeit immer nach den elektromagnetischen Zwängen innerhalb des lichtdurchlässigen Körpers richtet.
Bewegt sich nun dieser Körper, so werden auch sein elektrisches und sein magnetisches Feld mitbewegt, und zwar genau in dem Umfang, wie die Bewegung des Körpers erfolgt, denn die elekrischen und die magnetischen Kräfte sind fest an die Atome gebunden. Somit wird für einen außenstehenden Beobachter die Lichtgeschwindigkeit von der Bewegung überlagert
( c ges = c + v bzw. c ges = c – v).
Trifft Licht auf einen Spiegel, so dringt das Licht nur zum Teil in den Körper ein, dabei kommt es auch zur Wechselwirkung mit den elektromagnetischen Feldern des Festkörpers und nach Verlassen des Spiegels hat das Licht genau Lichtgeschwindigkeit gegenüber dem Spiegel angenommen. Bewegt sich der Spiegel, so wird die Lichtgeschwindigkeit durch die Spiegelbewegung überlagert.
Bei Gasen erfolgt eine Beeinflussung der Lichtgeschwindigkeit nur beim Durchflug durch ein Atom. Im Raum zwischen den Atomen besteht die ungebremste Geschwindigkeit des freien Raumes. Beim Durchflug einer elektromagnetischen Welle durch den Innenraum eines Atomes interaggieren die stehenden elektromagnetische Wellen der Elektronen mit der durchfliegenden elektromagnetischen Welle. Nach Durchflug weist die elektromagnetische Welle, genau die Lichtgeschwindigkeit zu dem passierten Atom auf.
Bei allen irdischen Meßverfahren wird das Licht von Linsen und Spiegeln geleitet. Dabei nimmt das Licht immer genau die Lichtgeschwindigkeit gemessen zu der zuletzt kontaktierten Materie an.
Es ist als kein Wunder, daß bei der Messung der Lichtgeschwindigkeit immer wieder und unter allen Umständen, die wohlbekannte Lichtgeschwindigkeit gemessen wird bzw. gemessen wurde..
8 Das Licht von Doppelsternen
Das Licht von Doppelsternen gab den Physikern einige Rätsel auf.
Zunächst läßt sich aus der Verschiebung der Lichtstreifen eine periodische Blau- bzw. Rotverschiebung erkennen. Das zeigt eindeutig das Umeinanderkreisen zweier Sterne. Bei der Blauverschiebung bewegt sich der eine Stern auf uns zu, während der andere Stern sich von uns fortbewegt und uns von diesem Stern das Licht rotverschoben erreicht.
Demzufolge müßte das blauverschobene Licht mit einer höheren Geschwindigkeit in Richtung Erde ausgesendet werden, als zu der Zeit der Rotverschiebung.
Wenn das Licht mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten ins Weltall gesendet wird, so die Überlegung, so müßte das blauverschobene Licht das rotverschobene Licht auf dem langen Weg durch das Weltall eingeholt und überhohlt haben.
Im Ergebnis würde eine undefinierter Lichtfluß von mehr oder weniger blau- und rotverschobenen Lichtes von der Erde aus sichtbar werden.
Dem ist aber nicht so. Im Teleskop lassen sich die einzelnen Phasen der Drehung genau voneinander unterscheiden.
An diesem Problem ist zu Einsteins Zeiten die Emissionstheorie gescheitert. Und das zu Unrecht.
Nicht bedacht wurde das interaggieren der Lichtwellen mit der Materie. Auch, wenn das Weltall nahezu frei von Materie ist, so findet sich doch interstellarer Staub, vor allen Dingen in Form von Gasmolekülen. Auf dem langen Weg durch das Weltall durchfliegen die Photonen die Gasmoleküle und gelangen dabei in des elektromagnetische Feld im Inneren der Atome. Nach den Gesetzen der Elektrodynamik nehmen die Photonen im Inneren der Atome die spezifische Materialgeschwindigkeit an.
Nach Verlassen des Atomes breitet sich das Licht wieder mit der spezifischen Lichtgeschwindigkeit des Vakuum aus. Es hat nun genau Lichtgeschwindigkeit gegenüber der kontaktierten Materie. Die Lichtgeschwindigkeit richtet sich somit nach einem kosmologisch kurzen Weg durch das All, nach den gegebenen gravitativen Verhältnissen. Die Geschwindigkeit des Lichtes hat somit immer genau die Lichtgeschwindigkeit zu der Materie mit der sie in Kontakt geraten war.
Auf der Erdoberfläche, also bei Normaldruck von ca. 1000 mbar, haben die Gasmoleküle eine mittlere freie Weglänge von 68 nm. Die Geschwindigkeitsverteilung folgt der Boltzmannverteilung, wodurch der Anteil der Molekule, welche noch ohne Zusammenstoß weiterfliegen nach einer Exponentialfunktion absinken. Nach einer freien Weglänge sind nur noch 36 % der Gasmoleküle ohne Kontakt zu einem anderen Gasmolekül. Nach 5 x mittlerer freier Weglänge ist der Anteil der Gasmoleküle ohne Kontakt auf unter 1 % gesunken. Es reichen also wenige Hundert Nanometer, um unter irdischen Bedingungen die Geschwindigkeit des Lichtes den Gasmolekülen anzupassen.
Wird der Druck verringert, so steigt die mittlere freie Weglänge. Ebenfalls steigt die mittlere freie Weglänge, wenn die Berührungsquerschnitte sinken. Im Weltall dominieren Wasserstoffmoleküle und der Wirkungsquerschnitt von elektromagnetischen Wellen bzw. deren Photonen geht gegen Null.
Bei Wasserstoff und einem Druck von 10 -14 mbar wird eine mittlere freie Weglänge von 12,5 Millionen km erreicht.
/z.B. in [
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Bei Kontakt mit Lichtphotonen verringert sich der Wirkungsquerschnitt um die Hälfte, wodurch sich die wirksame Fläche vervierfacht. Für Licht im freien Raum des Weltalls bei ca. 10 -14 mbar kann man eine mittlere freie Weglänge von
50 Millionen km annehmen.
Diese Entfernung erscheint gewaltig, ist jedoch in den Maßstäben des Weltalls verschwindend. Sind 50 Millionen km doch nur 16,7 Lichtsekunden. Somit sind nach 5 x 16,7 sec = 83,3 sec mehr als 99% aller ausgesendeten Lichtphotonen auf die Geschwindigkeit der Gasteilchen in den Weiten des Alls abgebremst oder entsprechend beschleunigt. Die Lichtgeschwindigkeit von bewegten Sternen wird in einem astronomisch kurzen Zeitraum an die vorherrschende interstellare Materie angepaßt. Bei Umlaufzeiten von mehr als einen Tag, sind die Geschwindigkeitsdifferenzen ohne jegliche Bedeutung.
Auf dem weiteren Weg durch das All treffen die Lichtphotonen immer wieder auf interstellaren Staub, der zu verschiedenen Gravitationszentren gehört und damit ebenso, wie alle übrige Materie im Weltraum einer Bewegung ausgesetzt ist. Das
Licht kontaktiert diesen interstellaren Staub und wird immer wieder in seiner Geschwindigkeit den herrschenden Gravitationsverhältnissen angeglichen.
Schon lange bevor das Licht die Erde erreicht, hat es seine ursprüngliche Geschwindigkeit abgegeben und bewegt sich nun schon fast mit Lichtgeschwindigkeit gegenüber der Erde auf diese zu.
Sollte trotzdem noch eine Geschwindigkeitsdifferenz bestehen, so bewirkt die Athmosphäre den völligen Ausgleich und das Licht gelangt genau mit Lichtgeschwindigkeit auf die Erdoberfläche. Dabei ist es völlig egal, woher das Licht kommt und welche Geschichten es in den Weiten des Alls durchlebt hat.
Um den Einfluß der Lichtverzögerung durch den Raum im Weltall abzuschätzen, soll ein Doppelstern angenommen werden, wobei beide Sterne auf einem Radius von
0,7 Mill km umeinander kreisen. Beide Sterne weisen dann eine Umlaufgeschwindigkeit von 24 km/s auf. Ihre Umlaufzeit beträgt dabei 2,1 Tage oder 180 000 s.
Das blauverschobene Licht tritt mit einer Geschwindigkeit von
c = c0 + 24 km/s
in die Weiten des Weltalls.
Um eine mittlere freie Weglänge zu überwinden, benötigt das Licht ledigliche 16,7 s.
In dieser Zeit legt das blauverschobene Licht eine Strecke von
16,7 s x 24 km/s = 400 km zurück.
Das Licht benötigt für diese Entfernung ca. 0,013 Sekunden. Nach 60 ms sind weniger als 1 % der Lichtphotonen nicht mit interstellarer Materie in Berührung gekommen und somit über 99 % des Lichtes auf der Geschwindigkeit, die zu den Geschwindigkeiten des interstellaren Raumes passt.
Bei einer Umlaufzeit von 2 Tagen spielt diese Zeitdifferenz keine Rolle.
(Wird der Einfluß der interstellaren Materie nicht berücksichtigt, so breitet sich das Licht mit der Startgeschwindigkeit in die Weiten des Alls unverändert aus. Die blauverschobene Welle holt die rotverschobene Welle aus der vorigen Periode
ein, um diese danach zu überholen, wie nachfolgende Rechnung zeigt:
Der Umlauf beträgt 2,1 Tage. In einem halben Umlauf wird von rotverschobenen zu blauverschobenen Licht gewechstelt. Das sind 1,05 Tage oder 90 000 Sekunden. . Da das blaue Licht voreilt und das rote Licht verzögert ist, teilen sich beide Lichtarten diese Zeit.
In der Zeit von 45 000 Sekunden wird von dem Licht bei der mittleren Geschwindigkeit von c0 = 300 000 km/ s eine Entfernung von
45 000 s x 300 000 km/s = 1, 35 Mill km = 12,5 Lichtstunden
zurück. Das bedeutet, daß ohne die Wechselwirkung des Lichtes mit der interstellaren Materie das blauverschobene Licht und das rotverschobene Licht mehrmals auf dem langen Weg durch das Weltall sich gegenseitig überholen müßten, was eindeutig nicht der Fall ist.)
Auswirkungen
1. Bei der Ermittlung der Umlaufzeiten ist die Verzögerung durch die mittlere freie Weglänge zu berücksichtigen. Die Abstände zwischen den Doppelsternen werden erheblich geringer, sofern diese derzeitig nach der Dopplerverschiebung der Relativitättheorie ermittelt wurden.
(z.B. Neutronenstern in Centaurus X3)
2. Das sichbare Weltall erscheint nur halb so groß, da die Lichtgeschwindigkeit den herrschenden Gravitationsverhältnissen folgt. Das Licht am Rande des Universums startet, von der Erde aus betrachtet, mit einer Geschwindigkeit von fast Null. Im Laufe des Weges durch das All wird die Lichtgeschwindigkeit immer weiter erhöht, wobei sie bei Eintritt in die Erdatmosphäre genau die Lichtgeschwindigkeit auweist.
Bei Betrachtung von der Quelle aus, fliegt das Licht zunächst mit Lichtgeschwindigkeit, um bei der Ankunft auf der Erde eine nahezu Nullgeschwindigkeit aufzuweisen. Der Betrachter vom Ende des Weltalls sieht aber auch die Erde von ihm fortfliegen mit einer Geschwindigkeit, die nahe an der Lichtgeschwindigkeit liegt.
3. Es ist zu vermuten, daß die Konturen der Fraunhoferschen Linien bei Lichtverschiebung undeutlicher werden. Der Effekt müßte eintreten, da das Licht, welches bei keiner Lichtverschiebung abgestrahlt wird, keine Änderungen durch die mittlere freie Weglänge erfährt.
Demgegenüber wird beim Kontaktieren der Photonen mit den Gasmolekülen der interstellaren Materie, die Änderung der Geschwindigkeit von den zufälligen Kontakt der Photonen durch die Gasmoleküle bestimmt.
4. In der Nähe von aktiven Himmelskörpern weist der interstellare Raum eine höhere Dichte auf, so daß dort die mittlere freie Weglänge geringer ist.
9 Das Dilemma des Sagnac-Effekt
Der Sagnac – Effekt spielt bei der Beurteilung der Richtigkeit der Relativitätstheorie eine bedeutende Rolle. (((((Zwar läßt sich der Sagnac – Effekt mit der klassischen Physik beschreiben und berechnen, aber die physikalische Beschreibung versagt, sobald das Licht durch ein Medium geleitet wird, welches das Licht mitnimmt. Nur die Relativitätstheorie bietet hier eine schlüssige Erklärung, woraus geschlußfolgert wird, dass der Sagnac – Effekt ein relativistischer Effekt ist und der die Richtigkeit der Relativitätstheorie belegt.)))
Der Versuch wurde vom Physiker Georges Marc Marie Sagnac zum ersten Mal im Jahre 1913 durchgeführt und beschrieben.
Der Effekt ist nicht ganz einfach zu beschreiben und je nach Standpunkt wird dieser unterschiedlich interpretiert. Hierzu wird bezeichnenter Weise in Mirup geschrieben
Der ,,Faserkreisel" offenbart meßbare Tatsachen. Andererseits ist aber festzustellen, daß man über das Funktionsprinzip dieses Gerätes keine eindeutige Erklärung findet. Spärliche Funktionshinweise sind dehnbare Worthülsen und Phrasen, in denen das Prinzip des "Faserkreisels" gar allgemein als "Effekt der Relativitätstheorie" bezeichnet wird
Die einen sagen der Sagnac-Effekt ist der Beweis für die Richtigkeit der RT, während andere diesen als einen rein mechanischen Effekt erklären, der nichts mit der RT zu tun hat.
Beide Arten der Erlärung habe ihre Schwierigkeiten.
Der Sagnac-Effekt tritt auf, wenn zwei Wellen in entgegengesetzter Richtung durch eine sich drehende Kreisstrecke laufen. Eine der beiden Wellen bewegt sich in diesem Fall mit, die andere entgegen der Drehrichtung.
Geht man davon aus, dass beide Wellen am gleichen Punkt der Kreisstrecke starten und dort auch wieder eintreffen, so kommt die Welle, die sich entgegen der Drehrichtung bewegt, früher wieder dort an. Die Welle, welche entgegen der Drehrichtung geführt wird, weist eine entsprechende Verzögerung auf.
Diese meßbare Tatsache führt zu unterschiedlichen Interpretationen.
Die Vertreter der klassischen Physik gehen davon aus, dass bei Drehung die Geschwindigkeit der Kreisscheibe sich mit der Wellengeschwindigkeit überlegert.
Bei der mit der Drehrichtung geführten Welle, addieren sich die Wellengeschwindigkeit und die Drehunggeschwindigkeit, während die Geschwindigkeit der anderen Welle um den entsprechenden Betrag verlangsamt wird.
Der Strahl, welcher sich gegen die Drehrichtung ausbreitet erfährt eine Verkürzung, während der andere Strahl eine längere Strecke zurücklegen muß.
Mit diesem Ansatz der klassischen Physik laßt sich der Effekt problemlos auf grund der Laufzeitunterschiede berechnen und beschreiben.
Bei Lichtmitnahme durch die Materie versagt jedoch die klassische Physik.
Werden die Lichtstrahlen durch ein Medium geleitet werden, welches die Drehbewegung mitmacht, wie z.B. in einem Glasfaserkabel, in dem die Materie das Licht mitnimmt, so können sich nach der klassischen Physik keine Laufzeitunterschiede ergeben. Die umlaufenden Lichtstrahlen würde in diesem Fall nichts von der Drehbewegung erfahren und beide Strahlen würden unabhängig von einer Drehbewegung immer die gleichen Strecken zurücklegen. In diesem Falle könnte keine Drehbewegung erkannt werden. Jedoch zeigt die Anwendung von Glasfasergyroskopen, daß auch in einem mitbewegten Medium der Sagnac-Effekt funktioniert.
Spätestens hier muß man über den Effekt erneut nachdenken und eine Erklärung finden.
Dazu bietet sich die Relativitätstheorie an.
Nach der Relativitätstheorie gehen Uhren in einem bewegten System langsamer.
Setzt man auf eine Scheibe ein kleines Männchen, der den Umfang und den Durchmesser nachmißt, erhält er als Quotient genau die Zahl π . Wird nun diese Scheibe gedreht, so erfährt der Umfang eine Geschwindigkeit, wodurch das Zeitgefühl am Umfang abnimmt und der Umfang schrumpft. Wird bei Drehbewegung der Umfang gemessen, so verringert sich dieser, so die Relativitätstheorie. Bei einer Diffision des Umfangs durch den Durchmesser wird nun ein Wert erzielt, der von π abweicht .
Genau der gegenläufige Lichtstrahl bewegt sich in einem langsamer bewegten System. Dieser Lichtstrahl wird langsamer alt und er bewegt sich weiter, als der mit dem Drehsinn umlaufende Strahl.
Diese Erklärung scheint schlüssig.
Rechnet man diesen Effekt durch, so ergibt sich tatsächlich eine Phasenverschiebung. Bei einem Vergleich mit dem Fizeau – Versuch wird sogar die teilweise Lichtmitnahme bestätigt
Nun müßte Alles in bester Ordnung sein.
Es gibt nur einen winzig kleinen Fehler. Der Sagnac – Kreisel zeigt doppelt so viel an, wie die Berechnung nach der Relativitätstheorie.
Bei einer genaueren Betrachtung fällt auf, daß hier nur ein Strahl zur Phasenverschiebung beiträgt. Was ist mit dem Lichtstrahl, der mit dem Drehsinn umläuft. Dieser Lichtstrahl befindet sich in einem System, welches sich langsamer bewegt. Sollte dieser Lichtstrahl schneller alt werden und es hier zu einer Längenvergrößerung kommen?
Solch etwas ist in der Relativitätstheorie nicht vorgesehen und würde der Relativitätstheorie in einem völlig neuartigen Aspekt unterziehen. Die Frage ist dabei was bedeutet langsamer und wie ist die Geschwindigkeit überhaupt deutbar.
Um die Angelegenheit experimentell zu untermauern, denke man sich einen Laserkreisel, bei dem nur ein Strahl durch das Lichtkabel gesendet wird. Um dennoch eine Auswertung zu ermöglichen, wird ein Teil des ursprünglichen Strahles abgezweigt und mit dem Strahl, der durch das Lichtkabel verlaufen ist, zur Interferenz gebracht.
Nach der Relativitätstheorie müßte dieser Laserkreisel nur Drehungen in einer Richtung anzeigen. In der anderen Richtung dürften sich keine Interferenzerscheinungen einstellen.
Dem ist aber nicht so. Auch ein solcher Laserkreisel erkennt Drehungen in beide Richtungen und zwar in gleicher Weise.
Nach der klassischen Erklärung dürfte der Sagnac-Effekt in einem lichtdurchlässigen Körper, der sich mitbewegt, nicht funktionieren. Etwas besser scheint die Berechnung nach der Relativitätstheorie abzuschneiden. Der kleine Mangel des halben Wertes und der Berücksichtigung nur einer Umlaufrichtung, weist jedoch darauf hin, daß hier irgendetwas nicht richtig verstanden wird..
Die Experimente zeigen Ergebnisse, welches eindeutig vorliegen, jedoch scheinen alle gängigen Erklärungsversuche zu scheitern.
Das Problem muß eindringlich von der Wurzel her gelöst werden.
Dazu Betrachtung das Focoult`schen Pendel.
10 Das Foucault`sche Pendel und der Sagnac – Effekt
Der Sagnac-Effekt, als auch das Foucault´sche Pendel gestatten die Drehung eines Körpers aus sich heraus zu ermitteln. Das Foucault´sche Pendel weist die Erddrehung auf eindrucksvolle Weise nach. Dieses Pendel hängt z. B. in der Isaak-Kathetrale in St. Petersburg. Es besteht aus einem dünnen Seil mit einem Gewicht, welches in einer Kuppel aufgehängt ist. Wird nun dieses Gewicht ausgelenkt, so schwingt es in der einmal eingenommenen Ebene hin und her. Während des Hin- und Herschwingens dreht sich die Erde weiter, aber das Pendel schwingt unbeirrt in seiner Ebene weiter. Der Betrachter auf der Erde sieht jedoch ein Pendel, welches langsam, aber unaufhörlich, sich immer weiter dreht.
Das Pendel lebt von der geradlinigen Schwingbewegung. Während dieser Bewegung besteht kein Kontakt zu der Drehbewegung der Erde
Um das Foucault‘sche Pendel auf die Ebene der Optik zu übertragen, stelle man sich zunächst einen Hohlzylinder vor, der verspiegelt ist. Gelangt nun ein Lichtblitz in diesen Zylinder, so bleibt dieser Lichtblitz auch dann noch in seiner Ebene, wenn der Zylinder in seiner Achse gedreht wird. Leider geht ein solches Experiment nicht durchzuführen, der Lichtblitz würde viel zu schell abklingen.
Dennoch läßt sich erkennen, die freie Ausbreitung des Lichtes scheint eine der Grundlagen, um lichtoptisch eine Drehbewegung erkennen zu können.
Beim Sagnac-Effekt ist das auf geniale Weise gelöst.
Das Licht wird von einem Strahlenteiler einmal rechts und einmal links herumgeführt. Beide Lichtstrahlen treffen wieder auf dem Strahlenteiler, der nun beide Strahlen zur Interferenz leitet.
So lange die Vorrichtung steht, bildet sich keine Interferenzverschiebung aus.
Sobald die Vorrichtung gedreht wird, werden Interferenzverschiebungen sichtbar.
Betrachten wir zunächst einen Lichtblitz, der in Richtung der Drehbewegung verläuft. Sobald der Lichtblitz sich von seiner Quelle gelöst hat, breitet er sich geradlinig aus. Auch wenn die Vorrichtung gedreht wird, breitet sich der Lichtblitz weiter geradlinig aus. Er folgt nicht der Drehbewegung und macht diese dadurch erkennbar. Er macht sie auch dann erkennbar, wenn die gesamte Anordnung mit einer durchsichtigen Masse vergossen wurde. Dabei wird mit jeder Drehung nicht nur die Spiegel, sondern auch die vergossene Masse mitbewegt.
Wichtig ist, die geradlinige und freie Ausbreitung des Lichtes. Diese Tatsache ist die Grundlage für ein Erkennen einer Drehbewegung. Genauso wie beim Foucault´schen Pendel, bei dem das Pendel unbeirrt in der einmal eingenommenen Ebene schwingt, verläuft der Weg eines Lichtblitzes von Spiegel zum nächsten Spiegel auf einem geradlinigen Weg. Wird die Anordnung gedreht, verbleiben die Lichtblitze auf ihrem einmal eingeschlagenen Weg. Jedoch die beschleunigte Masse verändert ihre Lage in der Zeit, welches das Licht benötigt, um die Strecke zwischen Spiegel und Spiegel zu überwinden.
Das Verhalten von Licht, welches eine Lichtquelle abstrahl, kann recht gut durch einen Wasserstrahl demonstriert werde.
Spritzt Wasser aus einer Düse, so folgen die Wassertropfen beim Austritt aus der Düse immer genau der Richtung der Düse. Diesen Weg behalten sie auch bei, wenn die Düse weitergedreht wird, denn sie haben keinen Kontakt mehr mit der Düse.
Wird die Düse gedreht, so folgen die einzelnen Wassertropfen der Bewegung der Düse und der Wasserstrahl beschreiben einen Bogen.
In gleicher Weise beschreibt das Licht einen Bogen. Ein Lichtstrahl besteht aus einer Anreihung von einzelnen Lichtblitzen, die nichts miteinander verbindet. Jeder einzelne Lichtblitz geht seinen Weg entsprechend seiner Richtung, welche er bei der Ausstrahlung erhalten hat. Dreht sich die Anordnung weiter, so bleiben die auf dem Weg befindlichen Lichtblitze auf ihrem eingeschlagenen Weg, der unabhängig von der Drehung weiter verfolgt wird.
Die Masse in einer drehenden Scheibe erfährt eine Radialbeschleunigung.
Wirkt diese Beschleunigung quer zur Ausbreitung des Lichtes, so wird der Weg des Lichtes nicht beeinflußt. Das Licht geht unbeirrt seinen eigenen einmal eingeschlagenen Weg. Jedoch bewirkt die beschleunigte Bewegung eine Veränderung der Lage, welche die Masse aufweist. Dadurch trifft ein Lichtblitz nicht an der Stelle auf die Masse, an der er ohne Beschleunigung ankommen würde.
Der Sagnac – Effekt bestimmt damit keine Laufzeit- oder Längenunterschiede, sondern der Sagnac – Effekt ermittelt die Beschleunigung der Masse, welche quer zur Ausbreitung des Lichtes auftritt. Ein Lichtstrahl, welcher durch beschleunigte Masse geleitet wird, erfährt keine Veränderung, wohl aber die Masse, welche ihre Lage verändert.
Die Abweichung, welche ein Lichtstrahl bei Beschleunigung der Masse aufweist, ergibt sich zu:
Δl = l/c • ∫ b ┴ • dt
Δl --- Ablenkung des Lichtes
l --- Länge des Lichtweges
c --- Geschwindigkeit des Lichtes
b ┴ --- Beschleunigung quer zur Lichtausbreitung
Der Sagnac – Effekt ist ein Effekt, der auf der Beschleunigung, genauer der Radialbeschleunigung, im Inneren einer drehenden Scheibe, beruht.
Es ist damit ein optischer Beschleunigungssensor, der die Radialbeschleuingung ermittelt.
Damit ist auch erklärbar, weshalb der Sagnac-Effekt auch in einem lichtdurchlässigen Medium, welches das Licht mitnimmt, zu meßbaren Ergebnissen führt.
Diese Feststellung ist äußerst bedeutsam, denn bei angenommener Lichtmitnahme durch die Materie, dürfte nach der bisherigen klassischen Erklärung kein Sagnac – Effekt auftreten.
Damit ist das Hauptargument der Vertreter der Relativisten, allen voran Max von Laue (1920), den Sagnac – Effekt als einen klassischen Effekt abzulehnen, entkräftet..
Die geradlinige Ausbreitung des Lichtes und die beschleunigte Bewegung, welche bei einer rotierenden Scheibe auftritt, ist für das Zustandekommen dieses Effektes zuständig. Dabei wird der Strahl, welcher gegen die Drehrichtung geführt wird, früher gespiegelt, als der Strahl, welcher mit der Drehrichtung verläuft. Damit erfährt der Strahl, welcher mit der Drehrichtung geführt wird, tatsächlich eine verkürzte Wegstrecke. Aber und das ist entscheident, nicht Laufzeitunterschiede sind die Ursache für die verkürzte Wegstrecke, sondern das Weiterwandern der Spiegel in der Zeit der geradlinigen Ausbreitung des Lichtes.
Bei Verwendung eines Glasfasers zur Lichtleitung wird der Lichtweg von dem geometrischen Verlauf des Lichtkabels bestimmt. Aber im Inneren des Lichtkabels erfolgen auf den einzelnen Wegstücken eine geradlinige Ausbreitung des Lichtes. Indem das Licht an den Wandungen in den Innenraum gespiegelt wird und zwischen jeder Spiegelung sich geradlinig ausbreitet, setzt das Licht seine Eigenschaften durch und gestattet auch unter diesen Bedingungen den Sagnac - Effekt
Nachbemerkung
Wenn also der Sagnac – Effekt die Radialbeschleunigungn erkennt, wieso sollte es nicht gelingen auch die transversale Beschleunigung lichtoptisch auf ähnlichem Wege zu bestimmen
11 transversale Beschleunigung
Befindet man sich im Bereich einer rotierenden Scheibe, so wirkt dort eine Beschleunigung. Diese Beschleunigung bewirkt eine Kraft nach außen, egal, ob sich die Scheibe rechts- oder linksherum dreht. Abgesehen von der leichten Richtungsänderung bei der Radialbeschleunigung treten auch bei der transversalen Beschleunigungen die gleichen Kräfte auf Ein Beobachter auf dieser Scheibe kann jedoch nicht unterscheiden, ob er einer Radialbeschleunigung oder einer transversalen, sprich geradlinigen Beschleunigung, ausgesetzt wird.
Wenn also der Sagnac – Effekt auf der Radialbschleunigung beruht, wieso läßt sich mit dieser Anordnung die transversale Beschleunigung nicht ermitteln.
Wird die Anordnung des Sagnac – Effektes einer transversalen Beschleunigung ausgesetzt, so bewikt diese Beschleunigung eine Veränderung des Lichtweges.
Die Wirkung wird jedoch völlig kompensiert, da das Licht bei einem Umlauf sowohl in die eine Richtung, als auch in die andere Richtung innerhalb des Lichtweges geleitet wird.
Egal, wie man es anstellt, innerhalb eines Umlaufes wird die Wirkung einer transversalen Beschleunigung vollständig kompensiert.
Um lichtoptisch eine transversale Beschleunigun zu erfassen, müssen die Lichtwege entkoppelt werden,..
Da die tranversale Beschleunigung gleichmäßig auf alle Lichtwege wirkt, bietet es sich an, den einen Lichtweg so zu führen, dass beschleunigende Kräfte erfaßt werden und den anderen Lichtweg so zu führen, dass der Einfluß der Beschleunigung keine Auswirkung auf den Lichtweg aufweist.
Dies erreicht man, indem der eine Lichtstrahl quer zur Beschleunigung geführt wird, während der andere Lichtstrahl in Richtung der Beschleunigung verläuft.
Die Abweichung Δl, welche ein Lichtstrahl bei Beschleunigung der Masse aufweist, ergibt aus der Länge des Lichtweges l, der Geschwindigkeit des Lichtes c und der Summe aller quer wirkenden Beschleunigungen b ┴ auf dem gesamten Lichtweg, zu:
Δl = l/c • ∫ b ┴ • dt
Die Abweichungen lassen sich zwar berechnen, aber auf Grund der außerordentlich hohen Lichtgeschwindigkeit werden die Abweichungen so gering, dass diese schwerlich meßtechnisch erfaßbar sind.
Bei einem Lichtweg von 3m und einer Geschwindigkeitsänderung von 1 m/s^2 ergibt sich eine Abweichung von ledigleich 5 nm. Wird die Strecke auf 3 km erhöht, so werden 5 μm erreicht.
Um dennoch eine Abweichung messen zu können, muß dem Licht ein Weg vorgeschrieben werden, der in einer Kreisbahn verläuft.
In diesem Fall wird ein langer Lichtweg realisiert und trotzdem bleibt die Entfernung auf einem erträglichem Abstand, der eine Auswertung der Abstandsänderungen gestattet.
Ein solcher Lichtweg kann realisiert werden, indem ein Lichtstrahl in einen verspiegelten Zylinder geleitet wird. Dort bewegt er sich schraubenförmig an das andere Ende des Zylinders und tritt am Ende aus. Wird nun diese Anordnung in Richtung der Zylinderachse beschleunigt, so verbleiben die einmal ausgesandten Lichtblitze auf ihren Weg. Bei konstanter Beschleunigung wird die Ganghöhe des schraubenförmigen Lichtweges gestaucht oder gestreckt. Im Ergebnis verändert sich die Austrittsrichtung, des den Zylinder verlassenden Lichtstrahles.
Es ist nun gleichgültig, ob die Veränderung des Lichtstrahles mittels Interferenz mit einem Referenzstrahl ausgewertet wird, oder ob die Veränderung des Austrittswinkels ausreichend ist.
Zumindest ist dies eine sichere Möglichkeit auf lichtoptischem Wege transversale Beschleunigungen zu erfassen.
Der gerätetechnische Aufwand erweist sich dabei als erheblich. Deshalb ist man geneigt, schielend auf den Sagnac – Kreisel, ein Glasfaserkabel einzusetzen.
Der Weg des Lichtes wäre dann genau definiert und ließe sich beliebig den Erfordernissen anpassen.
Auch sind die transversalen Verschiebungen aus der Mitte derart gering, daß diese bei den Abmessungen eines Glasfaserkabels keine Rolle spielen.
Mit Verwendung der Komponenten aus dem Glasfasergyroskop, welches in gepflegtester Form den Sagnac – Effektes anwendet, müßten sich hohe Empfindlichkeiten bei vertretbaren Abmessung erreichen lassen.
Es gibt dabei nur eine Schwierigkeit: Ein herkömmliches Glasfaserkabel hat die Eigenschaft das Lichtsignal immer wieder zur Mitte zu lenken. Somit ist mit einem solchen Kabel eine Übertragung von transversalen Signalen nicht möglich. Sobald ein Signal in das Glasfaserkabel gelangt, wird dieses zur Mitte geleitet und damit jegliche Abweichung in seitlicher Richtung aufgehoben.
Es muß ein spezielles Glasfaserkabel verwendet werden, welches die Zentrierung des Lichtstrahles zur Mitte nicht aufweist.
Dies erscheint mit einem rechteckigem Glasfaserkabel zu gelingen. Solche Glasfaserkabel werden sogar angeboten und zu verschiedenen Zwecken eingesetzt.
So verwendet die amerikanische Firma "Chiral Photonics" in Clifton, New Jersey, USA gedrehtes rechteckiges Galsfaserkabel um gezielt zirkulierendes Licht zu erzeugen. Auch werden verschiedene Querschnitte von Glasfasern von der
Firma j –fiber / Jena angeboten.
Die äußere Wandung des Glasfaserkabels übernimmt dabei die Spiegelung der Lichtstrahlen in Richtung der Biegung des Kabels, wie dies beim Hohlzylinder erfolgt
Jedoch ist hierbei die Länge des Lichtweges ganau definiert. Dies kann bei einem Hohlzylinder schwerlich erreicht werden, da bereits geringste Störungen in der Zylinderform den Lichtstrahl auf undefinierte Wege leitet.
Bei enem Rechteckkabel kann jedoch nicht garantiert werden, dass die äußere Wandung genau senkrecht steht. Es gibt immer Verdrehungen jeglicher Art. Deshalb ist davon auszugehen, dass ein Lichtstrahl wiederholt auf eine Seitenfläche stößt und von dieser reflektiert wird.
So lange auch die Seitenflächen eben sind und die Kanten, also der Übergang von der einen Wandfläche zur anderen Wandfläche einen scharfen Winkel bilden, der keine Zentrierung der Lichtstrahles zur Mitte bewirkt, scheint dieses Kabel für eien derartig Anwendung geeignet.
Dennoch erweist sich das rechteckige Glasfaserkabel als nur bedingt geeignet. Um sicher ein Signal in transversaler Richtung zu übertragen, ist es notwendig, das jeglicher Einfluß, der den Lichtstrahl zentriert, ausgeschlossen wird. Der Schwachpunkt bei einem rechteckigen Glasfaserkabel sind die Innenkanten. Diese weisen aus fertigungstechnischen Gründen in der Regel eine geringe Neigung zur Zentrierung des Lichtstrahles auf. Leider genügt bereits die geringste Neigung zur Zentrierung, um eine zuverlässige transversale Signalübertragung in Frage zu stellen.
Aber auch die Wölbung der Wandung ist von außerordentlicher Bedeutung. Während eine Wölbung nach Außen den Strahl zur Mitte zentriert, bewirkt eine Wölbung nach Innen, dass das transversale Signal eine Verstärkung erfährt.
Und genau hier scheint der Lösungsweg zu liegen: Ein Lichtleiterkabel, welches invers aufgebaut ist. Die Rundungen zeigen nach Innen und werden durch spitz zulaufende Ecken voneinander getrennt.
Wird ein Lichtsignal durch ein solches Kabel geschickt, so wird es an den Seitenwänden reflektiert. Die Reflektion erfolgt aber nicht, wie bei einem herkömmlichen runden Glasfaserkabel zur Mitte, sondern das Signal wird weiter aus der Mitte zum Rand reflektiert. Unweigerlich trifft es nach genügenden Reflektionen auf eine Seitenwand. Wenn die Kanten genügend spitz zugehen gelangt das Licht nicht bis zum Übergang von einer Seitenfläche zur anderen und wird somit nicht zu Mitte geleitet.
Wird ein Lichtstrahl durch das Kabel geleitet, so wird es wiederholt von den Seitenflächen reflektiert. So lange das Kabel keiner beschleunigten Bewegung unterworfen ist, bleibt der einmal eingenommene Lichtweg erhalten. Wird das Kabel jedoch einer beschleunigten Bewegung unterworfen, so behalten die einzelnen Lichtblitze ihre Richtung, bis sie auf eine Seitenfläche auftreffen.
Wird nun dieses Glasfaserkabel beschleunigt, so ändert das Glasfaserkabel seine Lage und das Licht bleibt bis zum ersten Auftreffen auf eine Seitenwand auf seinem Weg und diese Ablenkung wird im weiteren Weg des Lichtes durch das Glasfaserkabel durch die nach außen reflektierenden Innenwände verstärkt.
Ein solches Glasfaserkabel überträgt nicht nur ein transversales Signal, sondern dieses Signal wird sogar noch verstärkt. Jede seitliche Ablenkung erfährt eine Verstärkung, wodurch Beschleunigungen wesentlich empfindlicher registriert werden können oder bei vorgegebener Empfindlichkeit die Länge des Glasfaserkabels entsprechend kürzer gestaltet werden kann.
Der Sagnac-Effekt Beweiss fuer die Richtigkeit der Relativitaetstheorie
Linear-Darstellung
