Experimentelle Grundlagen zur SRT

Experimentelle Grundlagen der SRT?

Um Einsteins Postulate von der Invarianz und Isotropie der Lichtausbreitung zu überprüfen, hat man unzählige Experimente durchgeführt. Im Wesentlichen erwiesen sich alle diese Versuche als ergebnislos, was als 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). Daraus könnte man zwar folgern, dass die von Maxwell formulierte Ausbreitungseigenart des Lichts (bzw. der elektromagnetischen Wellen) gut bestätigt schien, was jedoch noch lange nicht bedeutet, dass damit auch die Spezielle Relativitätstheorie bestätigt wäre.
Maxwell war von einem absoluten Äther ausgegangen, den er als Voraussetzung für die Ausbreitung seiner EM-Wellen ansah. An die Doppler-Effekte, die durch eine im Äther bewegte Lichtquelle entstehen, hat man offenbar nicht gedacht. Die exakte Kompensation dieser Effekte in gegenüber dem Äther bewegten Bezugssystemen führt dazu, dass sich Sender- und Empfängeranordnungen ruhend und bewegt völlig gleich verhalten und die Maxwell-Gleichungen von vornherein in jedem Bezugssystem ihre Gültigkeit nicht verlieren. Sie sind demnach nicht "relativistisch" formuliert, sondern in jedem Fall äther-konform. Die besondere Situation sich begegnender Lichtstrahlen am Strahlteiler in interferometrischen Apparaturen a la Michelson-Morley führt dazu, dass man die Bewegung der Erde durch den Äther nicht messen kann. Diese Situation wurde auf der Seite über den Michelson-Morley-Versuch schon genau beschrieben. Lichtstrahlen, die sich auf einem bewegten Spiegel zu unterschiedlichen Zeiten treffen, können zu keiner Interferenz führen, da sie nicht übereinander zu liegen kommen. Der in Versuchen dieser Art entstehende Zeitversatz kompensiert sich dadurch, dass andere Bereiche der Strahlen zum Vergleich kommen, als die theoretisch berechneten. Es wird nützlich sein, sich zuerst die Analyse des Michelson-Morley-Versuchs anzusehen, um zu verstehen, dass alle interferometrischen Messmethoden an der Strahlensituation am Strahlteiler/Umlenker scheitern müssen.

Ähnliche Experimente wurden auch mit mehreren Lasern durchgeführt. Aber Experimente mit dieser Methode haben überhaupt keine Chance auf Erfolg. Es ist ziemlich unmöglich, unterschiedliche Laser in der Frequenz so präzise abzustimmen, dass die Überlagerung ihrer Strahlen zu einer Interferenz führt. Die Verwendung eines Strahlteilers oder eines Umlenkers trägt noch zusätzlich zum Misserfolg bei. Überhaupt ist der Einsatz von Spiegeln jeglicher Art von Aussichtslosigkeit begleitet, da die Interferenzbereiche der Strahlen an im Äther bewegten Spiegeln aufgrund der Zeitunterschiede niemals überein stimmmen und dadurch gerade der Vergleich dieser Zeitunterschiede unmöglich wird. Denn Interferenz tritt nur dann auf, wenn die Wellen übereinander liegen, und wenn sie aus unterschiedlichen Richtungen zu unterschiedlichen Zeiten auf einen bewegten Spiegel treffen, ist das nie der Fall. Man findet die Interferenz dann just in jenen Strahlbereichen, in welchen der erwartete Zeitversatz kompensiert ist. Wie auf der Michelson-Morley-Seite ausführlich beschrieben ist.

Sehen wir uns nun kurz den nicht minder berühmten Versuch von Fizeau an. Mit diesem Versuch wollte Fizeau den Einfluss des bewegten Wassers auf die Lichtgeschwindigkeit messen. Einstein selbst bezeichnete dieses Experiment als wegweisend für die Entwicklung seiner SRT.
Auch in diesem Experiment finden wir den verhängnisvollen Strahlteiler, der dazu führt, dass a priori der Einfluss des Äthers auf die Lichtgeschwindigkeit nicht festgestellt werden kann. In den beiden mit entgegengesetzt strömendem Wasser gefüllten Lichtwegen läuft ein Strahl gegen und der andere mit der Strömung. Es ergibt sich durch die Mitnahme des Lichts vom Medium Wasser zwar ein Gangunterschied. aber auch hier kommen die Strahlen zu unterschiedlichen Zeiten auf dem bewegten Spiegel an. Interferenz ergibt sich stets nur in dem Bereich des Umlenkers, in dem Strahlenzüge tatsächlich übereinander liegen - und das ist nicht der theoretisch angenommene Bereich. Das Messergebnis wird dadurch insoferne verfälscht, dass der Zeitversatz aus der Bewegung im Äther verschwindet und ausschließlich die unterschiedlichen Lichtgeschwindigkeiten im Wasser messbar werden, die durch den Mitnahmekoeffizienten des Wassers verändert sind. Man misst deshalb einen niedrigeren Wert, welcher den Eindruck vermittelt, die strömungsbedingte Lichtgeschwindigkeit im Wasser ließe sich nicht zur Lichtgeschwindigkeit c addieren. Der Einfluss der Laborbewegung im Äther auf die Lichtgeschwindigkeit im Wasser wird ohnehin von vornherein durch die entgegengesetzten Strömungsrichtungen des Wassers kompensiert (Zweiwegmessung, geschlossener Lichtpfad). (Siehe dazu auch die Ausführungen zu diesem Experiment auf dieser Seite: Sagnac und Fizeauversuch.)

Der Versuch von Trouton-Noble wird ebenfalls als ein fundamentaler Beweis für die Nichtexistenz des Äthers angesehen. Wenn es den absolut ruhenden Ather gibt, wie man annahm, und wenn die elektromagnetischen Erscheinungen Ätherwirkungen sind, müßte ein elektrischer Dipol (geladener Kondensator), wenn er sich mit konstanter Geschwindigkeit und geradlinig gegenüber dem Äther bewegt, auf sich selbst ein Drehmoment ausüben. Denn der Kondensator müsste die sich im Äther fixiert ausbreitenden Magnetfelder schneiden.
Denkfehler! Denn die Situation der bewegten Kondensatoren unterscheidet sich nicht im bewegten Zustand vom ruhenden Zustand. Schuld daran ist der Doppler-Effekt, der dafür sorgt, dass sowohl ruhend als auch bewegt die gleiche Anzahl an Magntfeldlinien durchkreuzt werden. Wenn wir der Ausbreitung eines elektromagnetischen Feldes analog zur Lichtausbreitung eine "Frequenz" zuschreiben, so ist die Frequenz, die an den Kondensatoren eintrifft, in jeder Lage der Anordnung stets dieselbe. Kein Kondensator kann etwas von seiner Bewegung im Äther "bemerken". Natürlich tritt in diesem Fall kein Drehmoment auf. Dazu müsste es schon eine Relativbewegung zwischen dem Kondensator und dem Feld geben. Der unverstandene Doppler-Effekt in solchen Fällen ist überhaupt die Wurzel einer völlig unrichtigen Theorie, die sich Spezielle Relativitätstheorie nennt!

Das gilt auch für den Versuch von Champeney. Man erwartete, dass Laufzeitunterschiede der Signale des Senders von S nach A, die bei der Bewegung der Anordnung gegen den Äther auftreten sollten, zu Frequenzänderungen bei A führen würden und in D registrierbar wären. Bei Rotation der Anlage müßten sich doch die Laufzeiten der Signale, d. h. ihr zeitlicher Signalabstand, ändern, und die in A durch D beobachtbaren Frequenzänderungen müssten der Laufzeit proportional sein.
Die Blauäugigkeit, mit der man an diese Situation in dieser Apparatur heranging, ist schon geradezu erschütternd. Da hat man doch glatt auf die Kompensation der Doppler-Effekte "vergessen". Die Änderung des zeitlichen Signalabstands wird beim Empfang an A wieder aufgehoben und es gibt in keinem Fall und in keiner Lage eine Änderung der Frequenz!
So konnte in diesem Versuch selbstverständlich keine Frequenzänderung festgestellt werden. Das Ergebnis war leider auch nicht mit der Annahme einer Längenkontraktion erklärbar. Deshalb gilt dieses Versuchsergebnis heute neben dem Michelson-Morley-Versuch als Bestätigung der Einstein'schen Hypothese von der ,,Konstanz der Vakuumlichtgeschwindigkeit". Was für ein Unsinn! Man kann die Laufzeitunterschiede der Signale mit diese Methode schlicht und einfach nicht messen. Alle Versuche, die aufgrund von Frequenzänderungen dem Äther auf die Schliche kommen wollen, sind von vornherein zum Scheitern verurteilt, wenn zwischen Sender und Empfänger keine Relativbewegung vorliegt. Wie schon zum Michelson-Morley-Versuch beschrieben, kommt es stets zu einander proportionalen Wellenlängen- und Geschwindigkeitsveränderungen, die immer zu einer exakten Kompensation des Doppler-Effekts führen.

Die skizzierte Sphäre unterhalb der Versuchsabbildung zeigt die Abhängigkeit der Wellenlängen vom Winkel ihrer Ausbreitung. Ihre Geschwindigkeiten in Bezug zur Versuchsanordnung verhalten sich dementsprechend. Je kürzer sie sind, desto langsamer werden sie. Werden sie länger, werden sie schneller. Die zeitlichen Signalabstände sind daher am Sender und Empfänger immer dieselben. Es ergibt sich eine identische Frequenz und die Laufzeitunterschiede sind nicht mehr relevant.

Mit diesen Erkenntnissen wird es ein Leichtes sein, auch die modernen Experimente a la Michelson-Morley aufzuklären. Hier speist man Laserstrahlen in optische Resonatoren ein und vergleicht die Frequenzen während der Drehung der Apparatur. Ebenso wie beim Versuch von Champeney kann es aber zu keiner Frequenzänderung kommen. Um eine Schwebung zwischen den Frequenzen festzustellen, müssten die Frequenzen sich aber voneinander unterscheiden. Vergisst man eigentlich ganz, dass sich im Falle vorhandenen Äthers die Lichtausbreitung in keiner Weise von der Ausbreitung des Schalls in der Luft unterscheidet? Bei einer stationären Anordnung von Sender und Empfänger oder einer gleichsinnigen Bewegung kann doch bekannterweise weder bei Wind noch bei Bewegung durch Luft eine Frequenzänderung des Schalls auftreten. Nicht anders verhält sich das Licht, wenn es sich im Medium Äther ausbreitet. Diese Experimente, die immer wieder so überaus glänzend die Spezielle Relativitätstheorie "bestätigen" sind barer Nonsens! Damit führt man Rituale zur Würdigung eines Heiligen durch, aber um Wissenschaft handelt es sich dabei nicht. Oder ist die Physik seit über hundert Jahren auf den missverstandenen Doppler-Effekt reingefallen, der sich stets durch die Ausbreitung des Lichts in einem Medium ergibt?

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Zeitkompensation im Michelson-Morley-Versuch
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