SpinOff: Einweglichtmessung & die Synchronisation von Uhren

[Amenutep]

wie wäre es mit 2 uhren die nebeneinander stehen und auch da bleiben

Das ist schlecht weil immer eine lange Lichtlaufstrecke benötigt wird. Am besten wäre (analog zum Harald-Experiment), zwei auf diese Weise synchronisierte Uhren in einem bestimmten Abstand aufstellen und die Lichtlaufzeit in und entgegen der Bewegungsrichtung messen.

Messung1

--->Lichtstrahl
__________________|Atomuhr1___________________________________________________|Atomuhr2


Messung2

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------<----Lichtstrahl
__________________|Atomuhr1___________________________________________________|Atomuhr2

wenn die uhren auseinander stehen kommt immer einer der erzält wie welch uhr zu syskronisieren ist

also uhren direckt zusammen die laser bleiben außen 5km entfernung .was spricht gegen ein brauchbares messergebnis?

[Harald Maurer]

Harald Maurer hat geschrieben:
Aber diese komplizierte Prozedur ist gar nicht mehr notwendig. Schon 2003 wurde nachgewiesen, dass der Sagnac-Effekt auch bei linearer gleichförmiger Bewegung auftritt. Damit ist das 2. Postulat bereits widerlegt.
Harald Maurer hat geschrieben:
Da liegt ein weit verbreitetes Missverständnis vor. Ein Postulat ist weder "richtig" noch "falsch" - sondern eben ein Postulat! Die Annahme, Licht breite sich in jedem IS isotrop aus, ist eine Voraussetzung, die nicht davon ausgeht, dass Licht dies tatsächlich mache, sondern eine pragmatische Vereinfachung. Es handelt sich nicht um eine Tatsache, sondern um ein Prinzip.

Da beißt sich meines Erachtens was.

Nein, beisst sich nicht. Ich meinte damit, dass die Tatsache, die durch das Postulat ausgedrückt wird (wenn man es fälschlicherweise als Tatsachenbeschreibung wertet!), widerlegt ist. Licht verhält sich nicht entsprechend dem Postulat. Das wäre ja Zauberei!
Einstein zaubert in seiner ZEbK eine Situation mit der LT hinweg, die er beschreibt mit dem Satz:
Nun bewegt sich aber der Lichtstrahl relativ zum Anfangspunkt von k im ruhenden System gemessen mit der Geschwindigkeit V - v, so daß gilt: x'/(V-v)=t.
D.h. im ruhenden System K hat die LG c, relativ zum Anfangspunkt des bewegten Systems k hat es c-v. Diese Relativgeschwindigkeit zu k verschwindet auf geheimnisvolle Weise, wenn man ins System k wechselt. Denn hier wird dasselbe Licht wieder mit c gemessen! Da könnte David Copperfield ja vor Neid erblassen
Grüße
Harald Maurer

[fb557ec2107eb1d6]

Link dazu: http://arxiv.org/ftp/physics/papers/0609/0609222.pdf
Aber diese komplizierte Prozedur ist gar nicht mehr notwendig. Schon 2003 wurde nachgewiesen, dass der Sagnac-Effekt auch bei linearer gleichförmiger Bewegung auftritt. Damit ist das 2. Postulat bereits widerlegt.

Da liegt ein Missverständnis deinerseits vor. Die genannten Publikation bestätigt das 2. Postulat. Nur wenn die Lichtgeschwindigkeit konstant und invariant angenommen wird, stimmt die Messung mit der Theorie überein. Sonst müsste Wang ein Nullergebnis erhalten. Die Rechnung dazu ist trivial.

PS.: Nun ist mir auch klar, woher der Titel "The Global Sagnac Effect" für das Jupiter Projekt stammt. Der wurde offenbar von den Veröffentlichungen von Ruyong Wang inspiriert, z.B. Wang, R., Zheng, Y., Yao, A., "Generalized Sagnac Effect", Physical Review Letters, 93 (2004) 143901 ( http://adsabs.harvard.edu/abs/2004PhRvL..93n3901W ). Allerdings ist das Jupiter-Experiment völlig unterschiedlich zu den Experimenten von Wang. Und Wang behauptet auch nirgendwo, dass er mit seinen Experimenten irgendeinen Widerspruch zu den Postulaten der SRT gefunden hat.

[Harald Maurer]

Und Wang behauptet auch nirgendwo, dass er mit seinen Experimenten irgendeinen Widerspruch zu den Postulaten der SRT gefunden hat.

Das hat Wang in einem Artikel getan, den er im Galilean Electrodydnamics veröffentlicht hat.
Ebenso wie beim rotierenden Sagnac-Effekt ist die Frage umstritten, ob aus dem Experiment eine Ausssage gegen die SRT gewonnen werden kann.

wang.GIF (9.14 KiB) 7359-mal betrachtet

Die resutierenden Weglängen für das Licht scheinen auf den ersten Blick unterschiedlich zu sein. Bewegen sich Sender und Empfänger nach "links", wodurch (im Laborsystem betrachtet) der gesamte Weg bis zur Rückkehr für den nach rechts ausgesendeten Strahl kürzer wäre als für den nach links ausgesendeten Strahl. Die beiden Strahlen durchlaufen aber von vornherein unterschiedliche Strecken. Wang geht offenbar davon aus, dass diese Strecken durch die Bewegung der Anordnung (mit derselben Geschwindigkeit wie die Glasfaser!) egalisiert werden.
Aber man könnte einwenden, dass für das System bzw. für den ganzen Lichtweg kein Inertialsystem definierbar ist, da bei den beiden "Enden" der Faserleitungen eine Richtungsänderung eintritt und das System somit als Ganzes nicht mehr inertial ist bzw. in einem Inertialsystem ruht.
Es gibt kein Inertialsystem, wo jeder Punkt der benutzten Faserleitung gleichzeitig inertial "in Ruhe" wäre. Von einer Bestätigung des 2. Postulats zu sprechen, ist deshalb wohl übertrieben!

Allerdings ist das Jupiter-Experiment völlig unterschiedlich zu den Experimenten von Wang.

Ja, das ist klar.

Grüße
Harald Maurer

[fb557ec2107eb1d6]

Es gibt kein Inertialsystem, wo jeder Punkt der benutzten Faserleitung gleichzeitig inertial "in Ruhe" wäre.

Ein solches Inertialsystem wird auch nicht benötigt, um eine Berechnung durchzuführen.

Von einer Bestätigung des 2. Postulats zu sprechen, ist deshalb wohl übertrieben!

Keineswegs. Dazu die kleine Rechnung mit Bild:

Wang2.jpg (35.36 KiB) 7367-mal betrachtet

Wir machen die Betrachtung im Laborsystem. Der FOG (also Quelle und Detektror) bewegt sich gleichförmig mit der Geschwindigkeit v parallel zur x-Achse von rechts nach links. Ein voller Umlauf der Fiberoptik-Schleife (einmal von der Quelle bis zum Detektor) hat die Länge L. Zum Zeitpunkt t=0 sendet die Quelle zwei Lichtsignale in entgegen gesetzten Richtungen durch die Schleife. Außerdem nehmen wir zuerst an, dass die Lichtgeschindigkeit invariant und konstant ist und daher auch im Laborsystem trotz bewegter Quelle gleich c ist.

Zuerst die Laufzeit T1 gegen den Uhrzeigersinn:

(1a) T1 = L/c - (v * T1)/c

Während der Laufzeit T1 bewegt sich der FOG im Uhrzeigersinn mit v dem ausgesendeten Lichtsignal entgegen, und verkürzt für den Lichtstrahl den Laufweg, daher der zweite Term auf der rechten Seite von (1a). Nun kann man T1 ausrechnen:

(1b) T1 = L/c * (1/(1+v/c))

Die Laufzeit T2 im Uhrzeigersinn ergibt sich zu (jetzt bewegt sich der FOG vom ausgesendeten Lichtsignal weg, also Vorzeichenwechsel bei v):

(2a) T2 = L/c + (v * T1)/c

(2b) T2 = L/c * (1/(1-v/c))

Man sieht nun, dass T2 größer als T1 ist und die Laurzeitdifferenz ergibt sich zu:

(3a) delta_t = T2 - T1 = 2 * v * L / c² * (1/(1-v²/c²))

Der Klammerausdruck rechts mit (1-v²/c²) ist für v=0,1 m/sec praktisch identisch 1 (Abweichung: 1*10^-20) und daher folgt:

(3b) delta_t = 2 * v * L / c²

Und das ist genau das, was Wang gemessen hat. Wie man an der Rechnung sehen kann, muss die Fiberoptik-Schleife nur geschlossen sein, ihre Form spielt keine Rolle.

Was nun, wenn die Lichtgeschindigkeit nicht invariant angenommen wird?

Damit ergibt sich für das Signal gegen den Uhrzeigersinn im Laborsystem eine Geschwindigkeit von c-v und für das Lichtsignal im Uhrzeigersinn c +v. Daraus folgt die Rechnung:

Gegenuhrzeigersinn T1':

(4a) T1' = L/(c - v) - (v * T1')/(c - v)

(4b) T1' = L/c

Im Uhrzeigersinn T2':

(5a) T2' = L/(c + v) + (v * T2')/(c + v)

(5b) T2' = L/c

Laufzeitdifferenz:

(6) delta_t' = T2' - T1' = 0

Zusammenfassung:

• Unter der Annahme, dass die Lichtgeschwindigkeit invariant und konstant ist, ergibt die Rechnung exakt jene Werte, die von Wang et.al. gemessen wurden.
• Eine Rechnung mit variabler Lichtgeschwindigkeit (klassischer Geschwindigkeitsaddition) ergibt ein Nullresultat im Widerspruch zur Messung von Wang.

Ich sehe es daher keineswegs als "übertrieben" an, von einer Bestätigung des 2. Postulats zu sprechen.

Deine Aussage hingegen "Damit ist das 2. Postulat bereits widerlegt."

Link dazu: http://arxiv.org/ftp/physics/papers/0609/0609222.pdf
Aber diese komplizierte Prozedur ist gar nicht mehr notwendig. Schon 2003 wurde nachgewiesen, dass der Sagnac-Effekt auch bei linearer gleichförmiger Bewegung auftritt. Damit ist das 2. Postulat bereits widerlegt.

ist falsch.

[Harald Maurer]

Deine Aussage hingegen "Damit ist das 2. Postulat bereits widerlegt...ist falsch."

Ja, sie ist falsch! Ich habe mir das ausführlichere Paper von Wang angesehen und muss Dir Recht geben. Das Paper findest Du hier:
http://web.stcloudstate.edu/ruwang/GED_2005_MarApr_Wang.pdf

Da meint Wang, sein Experiment stünde im Widerspruch zum Postulat. Aber er irrt sich. Die Laufzeitdifferenz stammt tatsächlich nur aus der Streckenveränderung. Ich habe das Experiment missverstanden, weil ich dachte, er würde die gesamte Anordnung bewegen. Das ist nicht der Fall. Deine Analyse samt Rechnung ist deshalb korrekt.
Wang hat die Unabhängigkeit der LG von der Quelle nicht beachtet.
Sein Ergebnis steht im Einklang mit der SRT - aber auch mit ruhendem Äther. Es widerspricht jedoch der Emissionstheorie und einem mitgeführten Äther.

Damit ist es sogar etwas ausssagekräftiger als der MM-Versuch.

Grüße
Harald Maurer

[scharo]

Hallo fb557...,

„Wir machen die Betrachtung im Laborsystem.“

Und bereits hast Du die SRT mit Äther verwechselt!
Um über „Betrachtung im Laborsystem“ zu sprechen, müssen die messenden Beobachter in Ruhe zum Laborsystem sein. Wo siehst Du hier „ruhende“ zum Laborsystem Beobachter?
FOG sind die Beobachter, und sie sind im Laborsystem bewegt, sie sind die „messenden“.
Das, was Du hier betrachtest und berechnest ist die Situation in einem Äther in Ruhe zum Laborsystem – nur dann „verkürzt“ bzw. „verlängert“ sich der Lichtweg – aus der Sicht der UNBEWEGTEN Beobachter.
Die Differenz der Lichtstrahlen wird im BEWEGTEN BS gemessen, laut SRT müssen die bewegten Beobachter (FOG) keine Differenz messen dürfen, sie sind für sich unbewegt, LG ist relativ zu diesen Beobachter = c. Etwas von Relativitätsprinzip und Invarianz der LG gehört?
Du kannst die ganze Anordnung Dir auch so vorstellen: Die Beobachter (FOG) sind unbewegt, ein Stab, an dessen Enden sind zwei Spiegel angebracht. Der Stab bewegt sich rel. z. FOG mit v, FOG schickt zwei Lichtstrahlen gleichzeitig in beiden Richtungen (Kugelblitz), die an den Spiegeln reflektieren und wieder FOG erreichen. Die Positionen von FOG beim Start und Empfang müssen symmetrisch auf der Strecke liegen. Hast dann Zweiwegverfahren und wirst nach SRT sehen, dass beide Lichtsignalen FOG auch gleichzeitig erreichen.
Wenn nicht, dann ist etwas, was relativ zu FOG in Bewegung ist und die LG einseitig beeinflusst, so was nennen einige Äther.

An Harald,

wieso bist Du auf fb557... Leim gegangen? Das, was er „präsentiert“ ist nichts anderes als die angebliche SRT Erklärung von Sagnac – „Vom Laborsystem betrachtet“ – dass ich nicht lache.

„Sein Ergebnis steht im Einklang mit der SRT - aber auch mit ruhendem Äther. Es widerspricht jedoch der Emissionstheorie und einem mitgeführten Äther.“

Wie kommst Du auf so eine Idee? Ein Unterschied bei Sagnac (rund) zwischen absolutem und mitgeführtem gibt es nicht. Bei diesem „translatorischen“ Versuch kann ein Unterschied erst dann auftreten, wenn die gesamte Vorrichtung gedreht wird – zeigen sich Unterschiede bei verschiedenen Himmelsrichtungen – dann absolut, zeigen sich keine – dann mitgeführt.
Und, „im Einklang mit der SRT“ – von wegen.

Gruß
Ljudmil

[Harald Maurer]

Lieber Ludmil!

Und, „im Einklang mit der SRT“ – von wegen.

Jedes Experiment, das nicht in der Lage ist, die SRT zu widerlegen ist "im Einklang mit der SRT"!
Das bedeutet nicht, dass das 2. Postulat der SRT damit bewiesen ist. Immerhin bleibt in Wangs-Experiment ja auch die Äther-Interpretation offen (wie ich ja betont habe). In der Anordnung Wangs bewegt sich der Beobachter (FOG) mit der Fiberglasfaser mit, die gleichsam als Förderband dient. Er bewegt sich deshalb einem Lichtstrahl entgegen und dem anderen davon. Wenn das Licht sich von der Bewegung des Mediums nicht beirren lässt und (bis auf den Mitführungskoeffizienten) seine Geschwindigkeit beibehält, durchläuft es deshalb unterschiedliche Strecken - klar, dass Wang das messen musste.

differenz.JPG (9.62 KiB) 6235-mal betrachtet

Die Skizze entspricht der Anordnung Wangs. Statt des FOG zeiche ich ein Auto, das von B nach A befördert wird. Die Laufstrecke für das Licht von rechts nach links wird dadurch größer, für den entgegengesetzten Strahl wird sie (von A zum Auto) kleiner. Klar, dass die Strahlen am Auto mit einer Laufzeit-Differenz eintreffen werden! Und das hat Wang auch gemessen.
Wie sieht das lt. SRT im Bezugssystem des Autos aus? Dazu muss man die LT benutzen. Nun ruht das Auto und die Sendeorte des Lichts bewegen sich auf es zu bzw. von ihm weg. Damit auch hier die LG konstant mit c ausfällt, verschiebt die LT Sendepunkte und Zeiten gerade so, dass auch hier dieselbe Differenz herauskommt! Deshalb ergibt sich kein Widerspruch zur SRT - und man kann es glauben oder auch nicht.

wieso bist Du auf fb557... Leim gegangen?

Ich bin Herrn Wang auf den Leim gegangen, ehe ich mir sein Experiment genauer angesehen habe!

Grüße
Harald Maurer

[fb557ec2107eb1d6]

Hallo scharo,

Und bereits hast Du die SRT mit Äther verwechselt!

Ich habe nichts verwechselt. Schon gar nicht die SRT, die eine Theorie ist, mit dazu gehörigem mathematischem Grundgerüst, mit dem Äther, der bestenfalls ein Konzept ist. Noch dazu habe ich weder das eine noch das andere für meine Betrachtungen verwendet.

Um über „Betrachtung im Laborsystem“ zu sprechen, müssen die messenden Beobachter in Ruhe zum Laborsystem sein. Wo siehst Du hier „ruhende“ zum Laborsystem Beobachter?

Wo hast du denn das her? Das Bezugssystem für meine Betrachtung kann ich frei wählen. Damit ruhe ich, als Beobachter, eben im Laborsystem. Damit bin ich im Einklang mit allen Theorien, auch den vorrelativistischen. Natürlich darf sich in meinem Bezugssystem auch etwas bewegen, sonst könnte man nie Geschwindigkeiten messen.

FOG sind die Beobachter, und sie sind im Laborsystem bewegt, sie sind die „messenden“.
Das, was Du hier betrachtest und berechnest ist die Situation in einem Äther in Ruhe zum Laborsystem – nur dann „verkürzt“ bzw. „verlängert“ sich der Lichtweg – aus der Sicht der UNBEWEGTEN Beobachter.

Na und? Dann transformiere ich einfach die Ergebnisse meiner Betrachtung aus dem Laborsystem in das Bezugssystem des VOG, die sind ja zueinander gleichförmig bewegt (siehe meine Rechnung unten mit Galilei-Transformation und mit Lorentztransformation).
Und von einem "Äther" habe ich nie gesprochen. Nur davon, dass durch die Messungen von Wang et.al. die Invarianz und die Konstanz der LG NICHT widerlegt werden, sondern genau im Gegenteil, sich die Messungen von Wang et.al. genau mit der Annahme von Invarianz und Konstanz der LG auch berechnen lassen.

Transformation der Ergebnisse aus dem Laborsystem in das Inertialsystem des FOG:
Zuerst mit Galilei-Transformation:

Die lautet (Kleinbuchstaben für Orte, Längen und Zeiten im Laborsystem, Großbuchstaben für Orte, Längen und Zeiten im BS des FOG):

delta_X = delta_x - v * delta_t
delta_T = delta_t

Mein Betrachtung im Laborsystem hat ergeben:

delta_t = 2 * v * L/c² * 1/(1-v²/c²) ==> etwa 2 * v * L/c²

mit delta_T = delta_t ergibt sich auch im BS des FOG eine Laufzeitdifferenz von

delta_T = 2 * v * L/c² * 1/(1-v²/c²) ==> etwa 2 * v * L/c²

Also auch im BS des FOG wird gemäß meiner Betrachtungen genau das Ergebnis erzielt, das Wang et.al. gemessen haben, wenn die Lichtgeschwindigkeit unabhängig von der Quelle angenommen wird.

Aus der Sicht des Laborsystems bewegt sich der FOG in der Zeit delta_t um

delta_x = v * delta_t

Damit ergibt sich

delta_X = delta_x - v * delta_t = 0

Das ist eine Konsequenz daraus, dass der FOG in seinem BS ruht.

Würde nun c+v bzw. c-v zutreffen, ergäbe sich delta_t' mit

delta_t' = 0 und damit auch delta_x' = v * delta_t' = 0

Daraus folgt

delta_X' = delta_x' - v * delta_t' = 0

delta_T' = delta_t' = 0

was Wang et.al. nicht gemessen haben.

Nun mit Lorentztransformation:

delta_X = gamma * (delta_X - v * delta_t)
delta_T = gamma * (delta_t - v/c² * delta_x)

mit delta_x = v * delta_t folgt

delta_T = gamma * delta_t * (1 - v²/c²) = delta_t / gamma ==> etwa 2 * v * L/c²
delta_X = gamma * (delta_x - v * delta_t) = gamma * (v * delta_t - v * delta_t) = 0

Also wieder genau das, was Wang et.al. gemessen haben.

Jetzt mit LG abhängig von der Quelle (c+v bzw. c-v):

Mit delta_t' = 0; delta_x' = 0 folgt

delta_T' = 0 und delta_X' = 0

Was Wang et.al. nicht gemessen haben.

Die Differenz der Lichtstrahlen wird im BEWEGTEN BS gemessen, laut SRT müssen die bewegten Beobachter (FOG) keine Differenz messen dürfen, sie sind für sich unbewegt, LG ist relativ zu diesen Beobachter = c. Etwas von Relativitätsprinzip und Invarianz der LG gehört?

Das ist Unsinn, siehe meine Rechnung oben.

[scharo]

Lieber Harald,

es stimmt tatsächlich, der Versuch von Wang ist für nichts zu gebrauchen. Dein Bildchen hat mit dem Versuch eigentlich wenig zu tun, man muss auch die Strecke des Lichts zwischen A und B angeben – und gerade dort entsteht nach der SRT die größte Differenz.
Wang ist nichts anderes, als der Ersatzversuch, den ich beschrieben habe.
Nach der Äthervorstellung, egal auch was für ein Äther, oder nach der SRT und außenstehender Beobachter (ist ja auch Äther-Konstellation) – ist FOG bewegt und verkürzt oder verlängert den Lichtweg. Nach der SRT und mitbewegter Beobachter, sind es die Spiegel (bei Wang die Rollen) die bewegt sind. Dann ist die LG rel. zu den Spiegeln unterschiedlich – d.h die Spiegel laufen dem Licht weg oder entgegen. Am Ende den gleichen Effekt, wie beim Äther.
Übrigens, wie ich überlegt habe, bei dieser Anordnung ergibt sich bei Emission (ballistische Vorstellung) auch eine Differenz.
Dagegen bei kreisförmiger Schleife (Sagnac) sieht die Sache ganz anders – da klappt es mit der SRT nicht mehr.

Liebe Grüße
Ljudmil