Die "Aufklärung" der Öffentlichkeit über die SRT

[Sebastian Hauk]

Hallo,

die newtonsche Gravitationstheorie wird anscheinend immer mehr kritisiert:

http://www.spiegel.de/wissenschaft/welt ... 52,00.html

Aber auch die ART hat mit der modifizierten newtonschen Dynamik (Mond-Theorie) so ihre Schwierigkeiten.

http://de.wikipedia.org/wiki/Modifizier ... he_Dynamik

Und von meiner Theorie redet hier niemand.

Gruß

Sebastian

[Faber]

Weiter heißt es dort, dass die ART-Abweichungen gegenüber der Newtonschen Theorie bei einem die Erde umkreisenden Satelliten in der Gegend von unter einem Milliardstel liegen. Somit haben wir in einem solchen Fall praktisch newtonsche Gravitation, die bekanntermaßen instantan wirkt.

ach so, dann haben wir also in einem solchen Fall praktisch auch absoluten Raum und absolute Zeit eine eigenartige Logik, die wohl nur durch Unverständnis oder Vorsatz entstehen kann.

Ja, in der Tat, eine sehr eigenartige Logik. Allerdings ist es Ihre und nicht meine Logik. Denn von absolutem Raum oder von absoluter Zeit ist weder bei mir noch in dem verlinkten Wikipedia-Artikel die Rede. Die Schwarzschild-gekrümmte Raumzeit wird im Grenzfall flach, gerade so wie in der SRT.

Sie führen hier Ihr eigenes Unverständnis vor und schieben es mir sowie den Wikipedia-Autoren in die Schuhe. Lesen Sie lieber nocheinmal, was ich schrieb und was ich verlinkt habe. Schauen Sie sich auch die Metrik-Formeln genau an. Dort kommt sowohl im allgemeinen Fall als auch im Grenzfall sowohl τ als auch t vor.

Siehe z.B. Geschwindigkeitsaddition: [...] na ja, Laien könnten sich vlt. solche Schnitzer erlauben, Experten nicht.

Auch dies ist ein selbstgebastelter Pappdrache Ihrerseits, mit dem Sie nun feste streiten können. Die Geschwindigkeitsaddition spielt hier überhaupt keine Rolle. Es geht beim Kepler-Problem um nur zwei Körper. Geschwindigkeiten sind dabei nicht zu addieren.

Sie sind offenbar nicht einmal in der Lage, festzustellen, dass ich nichts anderes Wiedergebe als das, was Ihre Relativistenfreunde in der Wikipedia vorkauen. Auch Trigemina ...

Es geht für rs/r -> 0 die Schwarzschild-Metrik in den Grenzfall der Newtonschen Gravitationstheorie über. Beispiel sei der ~9mm grosse Schwarzschildradius der Erde und ein in 200km Höhe positionierter Satellit, wo die Effekte der ART verschwindend klein sind und vernachlässigt werden können.

... bestätigt den Sachverhalt: Die Gravitation der ART geht im Grenzfall in die Newtonsche Gravitation über und dieser Grenzfall ist für Erde und typische Satelliten gegeben.

Dies ist eine eindimensionale Bewegungsgleichung für Körper im Gravitationsfeld. Der dritte Term für rs/r > 0 verursacht eine zusätzliche Präzessionsbewegung [...]

So ist es.

Wir können die ART-Bewegungsgleichung umformen:

V(r) = -G*M*m/r + L^2/(2*m*r^2) - G*M*L^2/(c^2*m*r^3) <=>
V(r) = -G*M*m/r + L^2/(2*m*r^2) * (1 - 2*G*M/(c^2*r))

Mit dem Schwarzschildradius r_s = 2*G*M/c^2 und somit r_s/r = 2*G*M/(c^2*r) können wir schreiben:

V(r) = -G*M*m/r + L^2/(2*m*r^2) * (1 - r_s/r)

Hier wird die Abhängigkeit vom Schwarzschildradius r_s direkt sichtbar.

Ist nun r_s/r vernachlässigbar, ergibt sich die klassische Variante:

V(r) = -G*M*m/r + L^2/(2*m*r^2)

Gruß
Faber

[Jocelyne Lopez]

Eine Theorie muss sich auf allgemein anerkannte Erfahrungen und Lehrsätze gründen, die aus diesen Basisangaben neu hergeleiteten Schlüsse haben logisch oder mathematisch gut lesbar zu sein. Dann werden gezielt Experimente vorgenommen, um die hergeleiteten Hypothesen auf die Probe zu stellen.
[…] Die Grundkritik an der ART würde Bände umfassen und es soll nur ein Kritikpunkt herausgegriffen werden [...]

Wenn ich mir nach diesen Grundsätzen einen Kritikpunkt in der SRT herausgreife, zum Beispiel die Gültigkeit der Längenkontraktion und der Zeitdilatation, dann kann ich dabei leider nicht auf meine Erfahrung zurückgreifen, ich habe darüber absolut keine. Ich habe also keine andere Wahl, als mich einzig und allein auf die hier „allgemein anerkannte Erfahrung“ des Theorieaufstellers Albert Einstein zu verlassen, und sie sieht wie folgt aus:

Zitat Albert Einstein:

Wenn wir z.B. einen lebenden Organismus in eine Schachtel hineinbrächten und ihn dieselbe Hin- und Herbewegung ausführen lassen wie vorher die Uhr, so könnte man es erreichen, dass dieser Organismus nach einem beliebig langen Fluge beliebig wenig geändert wieder an seinen ursprünglichen Ort zurückkehrt, während ganz entsprechend beschaffene Organismen, welche an den ursprünglichen Orten ruhend geblieben sind, bereits längst neuen Generationen Platz gemacht haben. Dies ist eine unabweisbare Konsequenz der von uns zugrundegelegten Prinzipien, die die Erfahrung uns aufdrängt. [Hervorhebung in Fett durch Lopez]

A. Einstein: Die Relativitätstheorie. In: Naturforschende Gesellschaft in Zürich. Vierteljahrsschrift.56. 1911, H. 1/2, S. 1-14; darin: S. 12.

Ich weiß nicht, wie, wann und wo diese Erfahrung sich Albert Einstein „aufgedrängt hat“. Hat er 4-5 Jahre lang unermüdlich Käfer in einer Schachtel hin- und her geschüttelt und anschließend festgestellt, dass sie immer noch in Topform und im besten Käferalter waren, wobei viele Generationen von ungeschüttelten Käfern schon lange gestorben waren? Ist diese „Erfahrung“, die sich Einstein "aufgedrängt" hat, nachträglich experimentell nachgeprüft worden? Oder soll ich das einfach so glauben, weil die Natur einfach so ist, wie sie ist, wie Dr. Freistetter mir es dankenwerterweise versichert hat?

Ich habe nämlich im hier zur Diskussion gestellten Austausch mit Herrn Dr. Florian Freistetter nach einem Experiment gefragt, das die relativistische Längenkontraktion nachgeprüft und bestätigt hätte. Ich habe von ihm keins genannt bekommen. Der Teilnehmer „Johann“ hat dafür in der kompletten Diskussion „Einstein und die Cranks“ im Blog von Thilo Kuessner mir dankenwerterweise eine experimentelle Nachprüfung "geworfen“:

http://www.scienceblogs.de/mathlog/2009 ... mment33652

Zitat Johann:

@Jocelyne Lopez

Bringen Sie einen Rad mit r=0,1m auf ca. 7,63943727*10^6 Umdrehungen pro Sekunde, dann reden wir weiter, über die "unmögliche Konstellation bei der SRT".

Ich verstehe es so, dass der Teilnehmer Johann der Meinung ist, man kann die relativistische Längenkontraktion experimentell nachprüfen, indem man einen Rad mit r=0,1m auf ca. 7,63943727*10^6 Umdrehungen pro Sekunde sich drehen lässt. Dann kann man feststellen, dass die unmögliche Konstellation bei dem Faber-Paradoxon (der Umfang des Rads verkleinert sich, der Radius aber nicht) bestätigt ist. Ach so.

Ich zweifle sehr daran, dass die Behauptung bzw. der Glauben des Teilnehmers Johann sich auf einem echten Experiment stützt. Macht aber nichts, damit ist ja die SRT noch einmal brillant bestätigt, natürlich...

Eine Farce…

Viele Grüße
Jocelyne Lopez

[contravariant]

Mit dem Schwarzschildradius r_s = 2*G*M/c^2 und somit r_s/r = 2*G*M/(c^2*r) können wir schreiben:

V(r) = -G*M*m/r + L^2/(2*m*r^2) * (1 - r_s/r)

Hier wird die Abhängigkeit vom Schwarzschildradius r_s direkt sichtbar.

Ist nun r_s/r vernachlässigbar, ergibt sich die klassische Variante:

V(r) = -G*M*m/r + L^2/(2*m*r^2)

Komisch. Weiter oben hattest du doch geschrieben, dass sich die ART als Näherung der Newtonschen Mechanik ergibt. Und jetzt ist die Newtonsche Mechanik auf einmal ein Grenzfall einer speziellen Lösung der Einsteinschen Feldgleichungen? - Seltsam...

[Faber]

Komisch. Weiter oben hattest du doch geschrieben, dass sich die ART als Näherung der Newtonschen Mechanik ergibt. Und jetzt ist die Newtonsche Mechanik auf einmal ein Grenzfall einer speziellen Lösung der Einsteinschen Feldgleichungen? - Seltsam...

Es trifft nicht zu, dass ich das geschrieben hätte. Es trifft zu, dass Herr Dr. Freistätter mir -wie Sie jetzt auch- unterstellt hat, ich hätte solches geschrieben. Ich hatte aber geschrieben: "Die Gravitation gemäß ART entspricht im Grenzfall der Newtonschen Gravitation".

Darf ich den Sachverhalt, dass Sie keinen weiteren Einwand erwähnen, so werten, dass Sie nun die Tatsache anerkennen, dass die ART sich selbst widerlegt, da die Gravitationwirkung gemäß ART im Newtonschen Grenzfall schneller als das Licht ist?

Gruß
Faber

[Trigemina]

Darf ich den Sachverhalt [...] so werten, [...] dass die ART sich selbst widerlegt, da die Gravitationwirkung gemäß ART im Newtonschen Grenzfall schneller als das Licht ist?

Einsteins Gravitationswirkung ist auch im Grenzbereich r_s/r -> 0 auf die Ausbreitungs-
geschwindigkeit des Lichts beschränkt. Das sind zwei völlig verschiedene Gravitationsmodelle, die im Grenzfall hinreichend geringer Gravitationsfelder die (annähernd) selben Ergebnisse hervorbringen. Dass Newton von einer instantanen und Einstein von einer mit c erfolgenden Gravitationsausbreitungsgeschwindigkeit ausgeht, kann nicht als Falsifizierung des einen oder anderen Modells angesehen werden. Die zusätzliche Merkur-Periheldrehung ist jedoch ein sehr starkes Indiz für die ART, die mit Newtons Gravitationstheorie nicht erklärt werden kann.

Gruss

[Gerhard Kemme]

Darf ich den Sachverhalt [...] so werten, [...] dass die ART sich selbst widerlegt, da die Gravitationwirkung gemäß ART im Newtonschen Grenzfall schneller als das Licht ist?

Einsteins Gravitationswirkung ist auch im Grenzbereich r_s/r -> 0 auf die Ausbreitungs-
geschwindigkeit des Lichts beschränkt. Das sind zwei völlig verschiedene Gravitationsmodelle, die im Grenzfall hinreichend geringer Gravitationsfelder die (annähernd) selben Ergebnisse hervorbringen. Dass Newton von einer instantanen und Einstein von einer mit c erfolgenden Gravitationsausbreitungsgeschwindigkeit ausgeht, kann nicht als Falsifizierung des einen oder anderen Modells angesehen werden. Die zusätzliche Merkur-Periheldrehung ist jedoch ein sehr starkes Indiz für die ART, die mit Newtons Gravitationstheorie nicht erklärt werden kann.

Jetzt existieren also drei Geschwindigkeitsangaben für die Übertragung der Wirkung einer Gravitationskraft:

Instantan meint Isaac Newton
Lichtgeschwindigkeit sagt Albert Einstein
Überlichtgeschwindigkeit sagt Faber

Ich will ja nicht lästig werden, aber gibt es da irgendeine Herleitung, dass sich die Kraftwirkung der Gravitation mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitet?
Irgendwie fehlt bei der Gravitation das prägnante Ereignis, welches dann nach dem Eintreffen von irgendwelchen Gravitationsüberträgern in einer Empfangsstation detektiert werden kann. Mir kommt dies so vor, als ob die Frage gestellt würde, wie schnell beim Rühren eines sehr zähen und klebrigen Kuchenteiges die Information bei einer in der Rührschüssel befindlichen Messstelle ankommt, dass sich der Holzlöffel an der Position XY befunden hat. In diesem Falle wäre das Phänomen - der Teig - bekannt, was bei der Gravitation nicht der Fall ist. Gravitation lässt sich nicht ein- und ausschalten, sondern hat immer einen sehr kleinen Gradient, d.h. eine kleine Änderungsgeschwindigkeit. Meiner Ansicht nach ist die Geschwindigkeit der Gravitation im Bereich der Erdoberfläche durch kein Experiment mit Hilfe der Gravitationswaage ermittelt worden.

mfg

[Faber]

Einsteins Gravitationswirkung ist auch im Grenzbereich r_s/r -> 0 auf die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichts beschränkt. Das sind zwei völlig verschiedene Gravitationsmodelle, die im Grenzfall hinreichend geringer Gravitationsfelder die (annähernd) selben Ergebnisse hervorbringen.

Hier täuschen Sie sich oder Sie werden getäuscht. Der Astronom Tom Van Flandern erklärt in den "Physics Letters" ausführlich das Wie und das Warum. Ganz kurz zusammengefasst: Endliche Ausbreitungsgeschwindigkeiten und Drehimpulserhaltung vertragen sich nicht und retardierte Potenziale sind keine Lösung.

As we have already noted, Newtonian gravity propagates with unconditionally infinite speed. How, then, can GR reduce to Newtonian gravity in the weak-field, low-velocity limit? The answer is that conservation of angular momentum is implicit in the assumptions on which GR rests. However, as we have already seen, finite propagation speeds and conservation of angular momentum are incompatible. Therefore, GR was forced to claim that gravity is not a force that propagates in any classical sense, and that aberration does not apply.

In practice, this suppression of aberration is done through so-called “retarded potentials”. [...]

However, in neither form of retarded potential is any consideration given to the transverse motion between source and target during the light time; i.e., the aberration. Ignoring aberration is logically equivalent to adopting an infinite propagation speed for gravitational force. That point is glossed over by emphasizing that the density distribution or the mutual distance is being taken at its retarded position, as if a finite propagation speed for gravity were being adopted. Nevertheless, the only practical consequence of a finite propagation speed that matters in most applications is missing from these potentials. And that clever trick then allows a theory with “gravity propagating at the speed of light” to be equivalent to a theory with infinite propagation speed in the weak-field, low velocity limit.

In short, both GR and Newtonian gravity use infinite propagation speeds with aberration equal to zero. In Newton’s laws, that fact is explicitly recognized even though aberration and delay terms do not appear because of an infinity in their denominator. In GR, much effort has been expended in disguising the continued absence of the same delay terms by including retardation effects in ways that are presently unobservable and ignoring aberration. Every physicist and physics student should be at least annoyed at having been tricked by this sleight of hand, and should demand that the neglect of aberration be clearly justified by those who propose to do so.

Wie wir bereits bemerkt haben, breitet sich Newtonsche Gravitation mit bedingungslos unendlicher Geschwindigkeit aus. Wie dann kann sich die ART bei schwachem Feld und niedriger Geschwindigkeit im Grenzwert auf die Newtonsche Gravitation reduzieren? Die Antwort ist, dass die Drehimpulserhaltung imlizit in den Annahmen steckt, auf denen die ART steht. Wie wir jedoch gesehen haben, sind endliche Ausbreitungsgeschwindigkeiten und Drehimpulserhaltung inkompatibel. Daher war man mit der ART gezwungen zu fordern, dass Gravitation keine Kraft ist, die sich im klassischen Sinne ausbreitet und bei der Aberration aufträte.

In der Praxis wird die Aberration unterschlagen mittels sogenannter "Retardierter Potenziale". [...]

Allerdings wird in keiner der Formen des retardierten Potenzials der transversalen Bewegung zwischen Quelle und Ziel während der Laufzeit, sprich der Aberration Beachtung geschenkt. Die Aberration zu ignorieren ist logisch mit der Annahme einer unendlichen Ausbreitungsgeschwindigkeit der Gravitationskraft äquivalent. Dieser Punkt wird totgeschwiegen, indem betont wird, dass die Dichteverteilung oder der gegenseitige Abstand als die retardierte Position genommen wird, als ob eine endliche Ausbreitungsgeschwindigkeit der Gravitation angenommen würde. Nichtsdestotrotz fehlt diesen Potenzialen die einzige praktische Konsequenz einer endlichen Ausbreitungsgeschwindigkeit, die in den meisten Anwendungen von Bedeutung ist. Und dieser klevere Trick erlaubt es dann, einer Theorie mit "Gravitation, die sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitet" mit einer Theorie mit unendlicher Ausbreitungsgeschwindigkeit im Grenzübergang zu schwachen Feldern und niedrigen Geschwindigkeiten äquivalent zu sein.

Kurz gesagt, sowohl ART als auch Newtonsche Gravitation verwenden unendliche Ausbreitungsgeschwindigkeiten mit verschwindender Aberration. In den Newtonschen Gesetzen ist diese Tatsache explizit anerkannt, auch wenn Aberrations- und Verzögerungsterme wegen eines unendlichen Nenners nicht erscheinen. In der ART wurde viel Aufwand betrieben, um die fortgesetzte Abwesenheit derselben Verzögerungsterme zu verschleiern, indem Retardationseffekte in solch einer Weise hinzugenommen wurden, dass sie nicht-beobachtbar sind und Aberration ignorieren. Jeder Physiker und jeder Physikstudent sollte mindestens verärgert darüber sein, mit diesem Taschenspielertrick hereingelegt worden zu sein, und sollte verlangen, dass die Vernachlässigung der Aberration von jenen, die sie vorgeschlagen, klar begründet wird.

Der gesamte Aufsatz ist sehr lesenswert und weitgehend allgemeinverständlich.

Dass Newton von einer instantanen und Einstein von einer mit c erfolgenden Gravitationsausbreitungsgeschwindigkeit ausgeht, kann nicht als Falsifizierung des einen oder anderen Modells angesehen werden.

Doch. Die ART, so, wie sie vertreten wird, ist falsifiziert. Grenzfall Newton und cgrav = c geht jedenfalls nicht zusammen. Und cgrav = c korrespondiert auch nicht mit den Tatsachen.

cgrav = oo ist hingegen -wie Newton selbst anmerkte- aus philosophischen Gründen problematisch (Kausalitätsprinzip).

Gruß
Faber

Tom Van Flandern, "The Speed of Gravity What the Experiments Say", Physics Letters A 250:1-11 (1998)
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[Faber]

Hier noch eine Knobelaufgabe für ART-Fans:

How can black holes have gravity when nothing can get out because escape speed is greater than the speed of light?

Wie können schwarze Löcher gravitativ wirken, wenn nichts aus einem schwarzen Loch entweicht, weil die Fluchtgeschwindigkeit größer als die Lichtgeschwindigkeit ist?

Gruß
Faber

[Gerhard Kemme]

Hier noch eine Knobelaufgabe für ART-Fans:

How can black holes have gravity when nothing can get out because escape speed is greater than the speed of light?

Wie können schwarze Löcher gravitativ wirken, wenn nichts aus einem schwarzen Loch entweicht, weil die Fluchtgeschwindigkeit größer als die Lichtgeschwindigkeit ist?

Die Diskussion dreht sich referierend um die Aussagen von Wissenschaftler zu anderen Zeiten. Interessant wären Ansichten bezüglich des Phänomens Gravitation an sich. Der Begriff Fluchtgeschwindigkeit stammt aus der Raumfahrt und nennt die Voraussetzung zum Verlassen eines Gravitationszentrum mit Hilfe eines nur zu Beginn arbeitenden Raketenantriebes. Wenn diese Vokabel bezüglich Licht oder Gravitation benutzt wird, dann stände implizit die Vorstellung dahinter, dass die genannten Phänomene ballistisch den Raum durchqueren. Meine favorisierte Vorstellung wäre da, dass ein Gravitationszentrum mit einer Saugpumpe vergleichbar wäre, welche auch Materie mit sehr geringer Dichte mit hoher Geschwindigkeit zu sich hin saugt. Wird dies mit einer starken Luftpumpe verglichen und man betrachtet die Saugseite, so würde ein Schallsignal nicht von der Stelle wegkommen, wo die Luftpumpe steht, wenn die Sauggeschwindigkeit höher als Schallgeschwindigkeit ist.

mfg