Konstanz durch Reemission

Experimentelle Grundlagen der SRT?

Auf Tom Roberts Website "What is the experimental basis of Special Relativity?" findet man unzählige Experimente, die man durchgeführt hat, um Einsteins Postulate von der Konstanz und Isotropie der Lichtausbreitung zu überprüfen. Im Wesentlichen erwiesen sich alle diese Versuche als ergebnislos, was als eine Bestätigung der Relativitätstheorien ausgelegt wurde. Die gemessenen Drift-Werte bewegten sich im Rahmen von ca. 8 bis 10 km/s (ältere Ergebnisse) bis zu wenigen Zentimetern/s (moderne Interferenzversuche mit Lasern oder Hohlraumresonatoren). Abgesehen davon, dass der absolute Bewegungszustand der Erde unbekannt war (neueste Messwerte geben eine Geschwindigkeit von 369 km/s relativ zum Kosmischen Mikrowellen Hintergrund in Richtung Sternbild Löwe an), was die zu erwartenden Werte im Fraglichen belässt (die Erdrotation selbst mit ca. 460 m/s ist durchaus vereinbar mit den erzielten Werten), kann man sagen, dass die von Maxwell formulierte Ausbreitungseigenart des Lichts (bzw. der elektromagnetischen Wellen) und damit die Grundlagen der SRT sehr gut bestätigt schienen.
Maxwell war noch von einem absoluten Äther ausgegangen, den er als Voraussetzung für die Ausbreitung seiner EM-Wellen ansah. Diesen Lichtäther - als ein von der Materie getrenntes Medium - gibt es m.E natürlich nicht, sondern ich gehe von einer Matrix aus, die auch die Materie nur als Energie-Information beinhaltet.

Wir haben mit der T.A.O.-Matrix ein Medium postuliert, in welchem sich ALLES abspielt - wobei die Matrix unbewegt bleibt. Da jede materielle und energetische Erscheinung von gleicher elektromagnetischer Natur ist, bleibt das Medium selbst ebenso wenig feststellbar, wie es eine Kinoleinwand für die projizierten Darsteller wäre. "Echte" Bewegungen finden nicht statt, Materie bewegt sich durch Übertragung von Quantenparametern, und selbstverständlich ist auch die Fortbewegung des Lichts eine Scheinbewegung solcher Art - allgemein als Sinuswelle dargestellt. Lichtsphären sind absolut an ein fundamentales Bezugs-System fixiert.

Bei all den aufgezählten Experimenten hätte man eigentlich daran denken können, dass das Licht "zurückbleibt" wie der Wellenkreis auf einem See, obwohl das Boot (die Lichtquelle) weiterfährt. Das entspricht zwar prinzipiell den Erwartungen Maxwells - aber es gibt keinen Äther, der das Licht zum anderen Ufer trägt... wie wir es bei der Analyse des Michelson-Versuchs und hier festgestellt haben. Dadurch unterscheiden sich die Laufzeiten in den beiden Armen des MM-Interferometers nur unerheblich. Aber für das Misslingen dieser Versuche gibt es möglicherweise noch einen zusätzlichen Grund!

Bleiben wir bei dem Beispiel mit dem Boot auf dem See. Wir halten ein Paddel ganz knapp über das Wasser, so dass es von den Wellenkämmen berührt werden kann. Das Wasser drückt das Paddel in die Höhe. Wir halten es eine Zeitlang fest und lassen es wieder los, wodurch es eine neue Wellenausbreitung verursacht. Alle diese Wellenkreise breiten sich mit derselben Geschwindigkeit aus. Relativ zum bewegten Boot aber können wir diese Geschwindigkeiten verschieden messen. Wenn wir einen Wellen-Impuls mit dem Paddel übernehmen, und ihn nach einer gewissen Zeit wieder an den See zurückgeben, entsteht wieder ein Wellenkreis mit einer Ausbreitungsgeschwindigkeit, die "seetypisch" ist - also weder die Geschwindigkeit des Bootes noch jene des ursprünglichen Wellenkammes beinhaltet (der das Paddel hoch gestoßen hatte). Das heißt, wir haben einen Impuls absorbiert und re-emittiert. Der re-emittierte Impuls hat nicht die Geschwindigkeit des absorbierten und auch nicht jene des Bootes. Er hat seine konstante, isotrope Ausbreitungseigenschaft - wie es alle Wellenimpulse auf diesem See haben. Das ist eigentlich auch gar nicht anders zu erwarten. Wir könnten auch versuchen, den Impuls mit einer Kanne einzufangen und auf der anderen Seite des Bootes wieder auszugießen - und erhielten dasselbe Resultat!

Als wir die Versuche von Arago und Hoek betrachteten, haben wir festgehalten, dass elektromagnetische Wellen (oder "Photonen") nicht einfach wie kleine Bällchen reflektiert werden oder durch ein materielles Medium hindurchsausten, als wäre nichts gewesen. Weil wir gar nicht besonders beachten müssen, welche Art von EM-Phänomen wir beschreiben, sagen wir einfach weiterhin "Licht" zu jeder Impulsfolge, die eigentlich jedes mal vernichtet wird, wenn sie auf Materie stößt. Diesen Vorgang haben wir beim Arago-Versuch schon genau geschildert und müssen uns daher hier nicht wiederholen. Aber wir wiederholen jene 4 Punkte, die die Ausbreitung des Lichts ausreichend charakterisieren:

1. Licht breitet sich unter allen Umständen nur in einem fundamentalen Bezugssystem ("Absoluraum") isotrop mit c aus.

2. Die Lichtgeschwindigkeit ist nur in diesem Sinne konstant und unabhängig von der Quelle.

3. Licht wird bei jeder Wechselwirkung mit Materie neuerlich durch Re-Emission erzeugt und breitet sich abermals ausschleißlich gemäß den Punkten 1 und 2 aus.

4. In einem Medium wird Licht durch Absorption und Re-Emission beeinflusst und breitet sich im übrigen zwischen den Atomen gemäß Punkt 1 und 2 aus. Je nach Brechzahl des Mediums ergibt sich somit ein Mitführungseffekt (Fresnelscher Mitführungskoeffizient).

Das entspricht prinzipiell unserem Boot- und Wellengleichnis. Das Wichtigste ist, dass das Licht bei der Re-Emission stets wieder mit der Ausbreitungsgeschwindigkeit von c emittiert wird. Das ist auch bei einem gewöhnlichen Spiegel so. Auch wenn in einen bewegten Spiegel ein Lichtstrahl mit c+v (relativ zum Spiegel) einfällt, zurück kommt er nicht mit c+v, sondern mit c-v (relativ zum Spiegel). Wenn wir also die Zweiweggeschwindigkeit messen, erhalten wir von vornherein annähernd c. Als Michelson den Lichtweg seines Instrumentes durch Hin- und Herspiegeln auf 11 Meter (in einem anderen Versuch auf 35 m) verlängerte, erreichte er damit eigentlich nicht viel. Denn jeder Spiegel renormierte die Lichtgeschwindigkeit wieder auf c !

Jeder Spiegel, der eine Lichtquelle reflektiert, wird selbst zur neuen Lichtquelle. Jede Linse wird es auch und jede andere Art von lichtdurchströmtem Medium. Nur die Aufenthaltszeit im Medium variiert je nach Brechzahl. Auch das haben wir beim Arago-Versuch schon kennen gelernt und den Misserfolg (bzw. Erfolg!) des Hoek-Versuches damit begründet. Beim Austritt aus dem Medium ist Licht quasi wie "neugeboren"! Nicht alles, was vorher geschah, bleibt als Information erhalten. Je nach Medium bleibt vielleicht Frequenz, Wellenlänge und Richtung gewahrt - aber das muss nicht die Regel sein. Es ergeben sich beim Durchgang durch verschiedene Medien eben auch verschiedene Resultate wie Beugung, Brechung und Streuung usw. Das sind die bekannten Phänomene der Wellenoptik.

Die Quelle des Lichts ist jedenfalls stets jene Materie, mit welcher das Licht zuletzt wechselgewirkt hat, bevor es in das Auge (oder in das Anzeigegerät) gelangt. Wenn wir uns nun das erste Bild links oben, den Michelson-Versuch, betrachten, so wissen wir jetzt: ein kritisch zu untersuchender Punkt wäre die Spiegelanordnung in der Mitte des Gerätes. Und die maßgebliche Messstrecke ist eigentlich nur die kurze Strecke zwischen dieser Spiegelanordnung und dem Teleskop! Denn die halbdurchlässige Spiegelkonstruktion aus Glas (1,25 cm stark) re-emittiert das Licht auf "neu" - und alles was vorher geschah, könnte "vergessen" sein! Und das Interessante ist nun: Praktisch alle der vielen verschiedenartigen Versuche scheinen schon aus diesem Grund nicht dazu geeignet zu sein, die Relativitätstheorie zu bestätigen oder zu widerlegen. Denn mit keinem kann man exakt die wahre Natur des Lichts und schon gar nicht seine Geschwindigkeit feststellen (es werden stets nur 2 unbekannte Geschwindigkeiten verglichen)! Mehr dazu in diesem Aufsatz.

Das nächste Bild stellt eine moderne Laser-Version des Michelson-Versuchs dar. Auch hier wird die Spiegelanordnung im Zentrum durch Re-Emission zum Knackpunkt. Nicht viel besser schaut es beim Fizeau-Versuch aus (Bild unten). Auch hier wieder einr vermaledeiter Spiegel! Man male sich das mal aus: in all diesen Experimenten finden wir Spiegel, nichts als Spiegel und Linsen und noch einmal Linsen, Ausgleichsgläser und verschiedenste Optiken - und alle diese Objekte re-emittieren das Licht! Was eigentlich wollten die Physiker mit diesem untauglichen Instrumentarium messen?

Wie wir schon beim Arago-Versuch betonten: viele "Bestätigungs-Experimente" der RT haben denselben Fehler, dass das gemessene Licht oder andere EM-Wellen vorher durch Spiegelung oder Brechung in Medien etc. re-emittiert wurden. Dass dabei verfälschte Ergebnisse rauskommen müssen, im Besonderen eben die erwarteten und den Relativisten willkommenen "Null-Resultate" (die keine Null-Resultate sondern nur geringere Werte waren), versteht sich von selbst. Nur Einwegmessungen ohne Re-Emission oder verfälschende Reflexions-Anordnungen, könnten das eigentümliche Wesen der Lichtausbreitung aufzeigen: das fixed-space-delay-Verhalten und den Strahlungstransport mittels Absorption und Re-Emission.

Wieso kann der Sagnac-Effekt aufzeigen, was das Michelson-Interferometer nicht kann? Beim Michelson-Apparat (und vielen ähnlichen Anordnungen) wird keine Veränderung der Lichtlaufstrecken der Lichtstrahlen zueinander angenommen. Beide Strahlen werden scheinbar zur gleichen Zeit von denselben Einflüssen betroffen. Der resultierende Effekt ist daher zu klein, um den Transport durch Re-Emission zu "überleben". Das sieht beim Sagnac-Interferometer ganz anders aus. Die Lichtstrahlen werden vom Einfluss der Lichtstrecken-Veränderung durch das Davoneilen oder Entgegenkommen der Spiegel gegensätzlich betroffen. Auch wird der maßgebliche Effekt von 4 oder mehr Spiegeln (oder überhaupt durch eine sehr lange Kreisbahn in einer Lichtfaserspule!) und nicht nur von einem Reflektor (nämlich jenem im senkrecht zur Bewegungsrichtung stehenden) verursacht, wie beim Michelson-Interferometer. Das Hin und Her des Strahls bringt hier ja nicht viel. Der Vollständigkeit halber soll auch erwähnt werden, dass die Abbildung des MM-Interferometers vereinfacht ist. In die Strahlen sind im Original-Apparat noch zusätzliche Sammel- bzw. Aufweitungslinsen und Ausgleichsgläser eingeschaltet - das erhöht den Re-Emissions-Effekt natürlich.

Erstaunlich ist, dass ein Jahrhundert später immer noch alle diese Experimente als SRT-Bestätigungen herum gereicht werden, obwohl die historischen Versuche ungenau, mit ungeeichten Instrumenten und ohne Aufzeichnung der Fehlergrenzen erfolgten, und in den modernen Versuchen neu entdeckte Probleme, wie Strahlentransport durch optische Medien, Absorption und Re-Emission gar nicht hinterfragt, geschweige denn berücksichtigt oder untersucht worden wären. Alle Untersuchungen, welche die Ausbreitung des Lichts, seine Isotropie und Geschwindigkeitskonstanz, betreffen, sind deshalb in keiner Weise dazu geeignet, eine Beurteilungsgrundlage für die SRT zu bilden.

Wenn Relativisten behaupten, die Einsteinschen Postulate wären zweifelsfrei erwiesen und experimentell überprüft, so ist das einfach falsch. Aber wer vorgibt, man könne irgendeinen dieser Versuche zur Falsifizierung der SRT auslegen, liegt ebenfalls nicht richtig. (Ausnahme vielleicht: Sagnac-Experiment, Marinov-Versuch, E. W. Silvertooth, Carlos. E. Navia and Carlos. R. A. Augusto, A. Brillet and J. L. Hall).

Mit der Photonen-Theorie wird man die Beibehaltung der Richtungen bzw. die Reflexionswinkel bei der Emission des Lichts nicht erklären können. Das ist ein deutliches Indiz hiefür, dass es keine Photonen als "Lichtteilchen" geben kann. Unsere Definition der "Scheinwelle" als eine Aufeinanderfolge von Einzel-Impulsen ("Stoßwellen") beinhaltet aber alle Welleneigenschaften, sodass die Huygenschen¹ und Fresnelschen Theorien ihre Gültigkeit behalten. In diesem Fall wird nicht innerhalb des atomaren Absorptions- oder Emissionsgeschehens bestimmt, was "außerhalb" geschieht, sondern die einfallenden Impulse determinieren die ausgetretenen durch Interferenz. (Oft hört man den Einwand, Licht interferiere mit sich selbst im "leeren Raum" nicht oder man könne derartiges nicht sehen. Das Gegenteil kann man sofort mit jedem Hologramm demonstrieren!)

Welle, Teilchen, Photon oder Quant - nur eine simple sich sphärisch ausbreitende Erschütterung (Vibration) in der T.A.O.-Matrix könnte evt. alle diese Erscheinungsformen des Lichts ausreichend gut erklären...

Bitte auch die Aufsätze "Konstanz und Isotropie des Lichts" , "Ungeeignete Drift-Exerimente" , "Der Michelson-Morley-Versuch" u. "Das Fixed-Space-Delay-Modell" beachten!

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1    Das Huygenssche Prinzip: (Huygens Elementarwellen):
      1.) Von jedem Punkt, den eine Wellenfront erreicht, gehen in der Ebene kreisförmige, im Raum kugelförmige Wellen aus.
      2.) Diese Wellen überlagern sich zur neuen Wellenfront.
Diese kreisförmigen ( bzw. kugelförmigen ) Wellen nennt man Elementarwellen. Man kann mit der Betrachtung der Wellen in unserem See-Beispiel zu diesen Ergebnissen kommen. Durch dieses Prinzip ist begründbar, warum Wellen von einer Wand im Einfallswinkel reflektiert werden.