Licht und die Relativitätstheorie

Die falsche Lichtuhr

Inhalt

Einführung

Was ist die wahre Natur des Lichtes? Diese oder ähnlichen Fragen stellt sich der Homo Sapiens von Anfang an und bis heute ist keine zufriedene, logische Antwort gefunden.

An dieser Stelle kann ich mich nicht enthalten, eine wunderschöne griechische Mythologie, die die Lichtentstehung erklärt hat, zu zitieren.

Die Göttin Aphrodite entzündete das Feuer des Auges am Feuerherd des Universums, damit es eine Laterne gleich, sein Schein in die Welt sandte und das Sehen ermögliche.

Die uralte Geschichte beschert uns nicht nur mit einer Dosis von Ästhetik, sondern beinhaltet auch einen rationalen Wert und zwar zeigt sie uns wo das Licht seinen Ursprung hat – im Universum!

Bestimmt werden viele Skeptiker lächelnd fragen: „Wo genau im Universum?“ Die Antwort ist jedoch ganz simpel: Genau dort wo der „Urknall“ stattgefunden hat!

Kurze historische Entwicklung des Lichtsbegriffs

Die antike Stellungnahme haben wir schon kennengelernt.

Von der Antike bis zur Renaissance hin galt die allgemeine Meinung: Licht wirkt augenblicklich, seine Geschwindigkeit ist unendlich.

Zum Beginn der Renaissance kam die erste Meinung über einen möglichen Wellencharakter des Lichts, aufgrund seiner Lichtstreuung zum ersten Mal zum Vorschein, hielt jedoch nicht lange an.

Der große I.Newton mit seiner Korpuskulartheorie hat fast alle überzeugt, dass das Licht nichts anders ist als ein Strahl von Teichen – Korpuskulare.

Dank der Entdeckung des schwedischen Astronoms Reomes im 17-ten Jahrhundert, haben wir zwei fundamentale Erkenntnisse gewonnen - Licht wirkt nicht augenblicklich, wie man bisher allgemein angenommen hatte, sondern hat eine begrenzte Geschwindigkeit deren Betrag ungläubig groß ist und etwa 2600000 km/h beträgt . Die enorm hohe Geschwindigkeit war der Grund, warum der holländische Physiker A.Huygens (ein Zeitgenosse von I.Newton) Licht als Welle betrachtet hat. Dann im Laufe des nächsten Jahrhunderts haben sich die Meinungen mehrmals geändert. Die Krönung dieser Änderungen war die Vergabe des Nobelpreises an zwei englische Physiker J.J.Thomson für den „Beweis“, dass das Licht eine Welle ist und seinen Sohn ein paar Jahr später für ein anderen „Beweis“, dass das Licht eine Strahlung von Teilchen ist. A.Einstein selbst, war einst überzeugt vom Wellencharakter des Lichts (Allgemeine Relativitätstheorie) und auf der anderen Seite von der Teilchen Natur des Lichtes, wofür er sogar mit dem Nobelpreis gekrönt worden war (Fotoelektrischer Effekt).

Licht in der Relativitätstheorie

Die Grundthese der Relativitätstheorie lautet: Mit steigenden/er Geschwindigkeit/en, bis zur Lichtgeschwindigkeit (ist immer Konstant) hin, eines Objekts, nimmt seine Masse zu und die Zeit vergeht langsamer (in dem Objekt).

Die Begründung wird mit einer beweglichen Lichtuhr veranschaulicht. Im Internet und Lehrbüchern findet man zahlreiche Beispiele von diesen Uhren, die allerdings alle den gleichen physikalischen Fehler beinhalten. Der Fehler steckt nicht in den trivialen Berechnungen mit Hilfe des einfachsten Satzes (des Pythagoras), sondern im Verlauf den Lichtstrahls in der Lichtuhr. Die geltende und anerkannte Darstellung der Lichtuhr ist die Folgende: Ein „stationärer“ Beobachter verfolgt den vertikalen Ablauf eines Lichtstrahles (heutzutage kann man sagen eines Photons) in einen (mit sehr hohen Geschwindigkeit) Kasten – in eine Lichtuhr. Hier eine autoritative Darstellung, die von Max Planck Institut für Gravitation stammt.

http://www.einstein-online.info/vertiefung/LichtuhrZeitdilatation

Oder eine andere Darstellung von der Franz-Oberthuer-Schule .

http://www.franz-oberthuer-schule.info/cms/cms/upload/projekte/homepage_phy/einstein/zeit.html

Abgesehen von physikalischen oder mathematischen Erklärungen, kann man die Behauptung von „langsamer“ Zeit in dem Raumschiff durch einfache Überlegung widerlegen. Nach der geltenden Darstellungen von zwei Zwillingen, einer stationär und der andere reisend in einem Raumschiff, läuft die Zeit für den zweiten langsamer und er wir auch jünger als sein Bruder wenn sich die zwei wider irgendwann treffen. Begründung – der stationäre Zwilling sieht den Lichtimpuls in dem vorbei rasenden Raumschiff auf einen diagonalen Weg (was übrigens der Grundfehler dieser Darstellung ist – aber darüber später), dadurch läuft da die Zeit langsamer. Diesen Eindruck hat nun der „stationäre“ Zwilling und nur er wird auch eventuell mit der Zeit verbunden. Ganz anderes läuft die Zeit für den reisenden Zwilling, für ihn bewegt sich der Lichtstrahl nach wie vor vertikal (eigene Zeit) also ganz normal und nur die Zeit wirkt auf seinen biologischen Körper. Das, was der „stationäre“ Zwilling sieht, hat auf Alterung des reisenden Bruders keinen Einfluss.

Aber kehren wir nun zu der unserer physikalisch-geometrischen Argumentation zurück.

Wie schon erwähnt wurde, haben alle dies Lichtuhrdarstellungen eines gemeinsam – sie beinhalten denselben physikalischen Fehler!

Welchen? Ein Hinweis gibt die einfache Frage: Warum bewegt sich das Photon in dem rasenden Objekt für den stationären Beobachter, diagonal?

Um das zu analysieren, gehen wir von: Nr. 1 Postulat der R.T   "c" = konstant aus.

Bei der Lichtgeschwindigkeit „C“, nach dem geltenden Wissenstand, kommt das Additionsprinzip nicht zustande, d.h wenn von einem rasenden Objekt (Raumschiff) ein Lichtstrahl in die Fahrrichtung emittiert wird, dann bleibt die resultierende Geschwindigkeit des Lichtes unverändert und beträgt nach wie vor „C“. Warum? Hier wieder die nichtssagende Argumentation als Begründung: „Weil so die Natur des Lichts ist“ .

Ganz anders sieht die Sache aus, wenn eine Gewehrkugel in die Fahrtrichtung geschossen wird – dann beträgt die resultierende Geschwindigkeit die Summe des Projektils des Abschusses und des Raumschiffes.

Versuchen wir jetzt zu ermitteln, was eine Gewehrkugel von einen Lichtimpuls unterscheidet. Heutzutage kann man sagen, dass es ein einziges Photon ist, das den Unterschied macht.

1. Die geometrische Größe? - Sie spielt keine Rolle, weil die Ereignisse im Vakuum ablaufen.

2. Die Masse? Ja, das ist die entscheidende Größe in unserer Analyse.

Dank die existierenden Masse der Gewehrkugel besteht eine Wechselwirkung mit der Masse des Raumschiffes. So dass die Kugel schon vor den Abschuss eine Anfangsgeschwindigkeit, nämlich die von dem Raumschiff „v“, hat und wegen der Wechselwirkung mit der Messe des Raumschiffes mitgenommen wird.

Das rasende Objekt nimmt die mitreisende Kugel auf die Reise mit.

Mit der Tatsache, dass Lichtgeschwindigkeit im Vakuum konstant ist sind alle einverstanden. So weit so gut. 

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