Sage, träge Masse  
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Stern Gerlach Experime
 

 



Die Spezielle Relativitätstheorie (SRT)


Zu Beginn möchte ich die beiden etwas schwierigen aber sehr wichtigen Begriffe subjektiv und objektiv zu erklären versuchen.: Wenn wir mit unseren Sinnen etwas bemerken, erhalten wir von dem wahrgenommenen Ojekt einen subjektiven Eindruck, der nur für uns diese seine Bedeutung hat. Wir sehen zum Beispiel einen Menschen, der wegen seiner Entfernung uns gegenüber für uns subjektiv "klein" geworden ist, aber objektiv natürlich seine Größe behalten hat.

Die SRT steht und fällt mit der Behauptung, dass für jedes Bezugssystem, einschließlich der Quellen des Lichts der Betrag der Licht-Geschwindigkeit stets denselben universellen Wert c hat. Schon hier taucht die Frage auf, ob diese universelle Lichtgeschwindigkeit c subjektiv oder objektiv ist. Sie ist aber offenbar so beschaffen, dass man mit ihrer Hilfe keine Schlüsse auf die Geschwindigkeit des Weltalls ziehen kann.

Aus der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit leiten sich in der SRT zwei Regeln ab: Wenn zwei Beobachter, die zueinander die Relativgeschwindigkeit v haben und sich gegenseitig beobachten, gehen für jeden der beiden Beobachter die Uhren des anderen Beobachters um den sogenannten "Lorentz-Faktor" f langsamer (Zeitdilatation) und die Längen erscheinen ihm dort um den Faktor f kürzer als die entsprechenden Längen im eigenen Bezugssystem (Längenkonzentration). Dabei ist f stets größer als Eins und hat den Wert

f=1/(1-v*v/c*c)


Es gibt jedoch noch eine dritte Regel, die besagt, dass jede Masse beim anderen Beobachter unendlich groß zu werden scheint und für eine weitere Beschleunigung eine unendlich große Energie benötigen würde, wenn ihre Relativ-Geschwindigkeit sich der Lichtgeschwindigkeit nähert. Damit verhindert sie, dass eine Materie schneller als das Licht wird. Ich werde weiter unten zeigen, dass die Ursache für diese Regel darin liegt, dass wir über keine Hilfsmittel verfügen, mit denen wir eine Materie kontrolliert auf Lichtgeschwindikeit bringen könnten, Das schließt nicht aus, dass sich Materie sehr viel schneller als mit Lichtgeschwindigkeit bewegen kann, wie zum Beispiel mit Atom-Bruchstücken nach einer Kernspaltung oder mit dem Licht von einem schnell fliegenden Stern - aber wir können mit solcher schnellen Materie oder diesem Licht etwa in unseren Beschleunigungsanllagen nichts anfangen.

Die Lichtuhr

.Mit Hilfe einer Licht-Uhr kann man die Zeitdilatation erklären, Sie beesagt, dass für einen Beobachter die Uhren in einem von ihm beobachteten Objekt langsamer gehen als seine eigenen Uhren, wenn sich das beobachtete Objekt mit einer von Null verschiedenen Relativ-Geschwindigkeit v ihm gegenüber bewegt. Eine Licht-Uhr besteht aus zwei parallel zueinander in einem festen Abstand zueinander stehenden Spiegeln. Zwischen diesen beiden Spiegeln wird ein Photon ständig hin und her reflektiert, das sich dabei stets mit der betragsmäßig konstanten Lichtgeschwindigkeit c bewegt.


Die Zeitdillatation

Wenn sich die ganze Licht-Uhr für enen der beiden Beobachter mit der Geschwindigkeit v parallel zu den Spiegeln bewegt,.ist für das Photon immer eine der beiden Wegstrecken zwischen den beiden Spiegeln größer geworden.Diese längere Wegstrecke wird von dem Photon ebenfalls mit Lichtgeschwindigke it durchflogen, wodurch sich die Taktfrequenz der Lichtuhr um den Lorentzfaktor f verkleinert hat. Dabei ist der Lorentzfaktor

f=1/(1-v*v/c*c.

Er ergibt sich aus einem rechtwinkligen Dreieck nach einer etwas längeren aber einfachen Rechnung mit Hife des Pytagoras.


Die Längen-Kontraktion

Die Erklärung der Längen-Kontraktion stützt sich dann einfach auf die Erklärung der Zeitdilatation, indem von einem ruhenden Beobachter - und nur von einem solchen Beobachter aus gesehen - die Längen und Entfernungen in dem beobachteten Inertialsystem geschrumpft sind.

Klassisch gesehen - also ohne dem Postulat der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit - funktioniert die Licht-Uhr in derselben Weise wie die Uhr des Beobachters, weil dann das Photon auf den längeren Abschnitten seines Zick-Zack-Weges entsprechend schneller fliegen muss. Um das zu können,erhält es zu Beginn einer solchen verlängerten Flugstrecke von dem jeweiligen beschleunigten Spiegel eine entsprechende Geshwindigkeits-Querlomponente, sodass die Licht-Uhr daher unabhängig vom Inertialsysstem stets die richtige Zeit für ihren Beobachters angeben kann. Man kennt diesen Effekt von einer Schwenkung mit einer leuchtenden Taschenlampe her, mit derem Licht man sehr einnfach einen großen und sehr schnellen Licht-Kreis beschreiben kann.


Somit ist alles solange "schön unnd gut", solange in der SRT alles subjektiv bleibt .Das saber würde bedeuten, dsss duch die Anwendung der genannten Regeln nchts passieren darf, was Einfluss auf unsere Kausalkette haben kann, Oder genauer: alles was im Rahmen einer der drei erwähnten Regeln passiert, darf nur für den betreffenden Beobachter von Bedeutung sein.

Da sich die Anwendungs-Bereiche der Bezugssyssteme überdecken,können, erhebt sich die Frage, was passiert, wenn zwei Beobachter dasselbe Objekt unter unterschiedlichen Relativ-Geschwindigkeiten beobachten? Dann hätte dieses Objekt für jeden der beiden Beobachter andere Uhren, Längen und Massen. Offensichtlich zeigt sich mit dieser Frage, dass solche Ergebnisse nur subjektiv sein dürfen, denn es lässt sich nicht vermeiden, dass ein Objekt zugleich von mehreren Beobachtern relativistisch unter verschiedenen Relativ-Geschwindigkeiten beobachtet wird, mit Ergebnissen, die sich widersprechen, wenn sie objektiv sind. In der klassischen Galilei-Welt addieren sich die beobachteten subjektiven Geschwindigkeiten und die objektiven Ereignisse sind ohnehin sowohl in in der Galilei-Welt wie in der relativistischen Welt unabhängig von den Beobachtern.


Der Myonen-Effect

Einen für die SRT einschlägigen Vorzeige-Effekt bieten die Myonen. Die Myonen sind Mesonen, die in der Stratosphäre durch Sonneneinstrahlung etwa 30 Kilometer über der Erde entstehen und dann auch zum Teil in Richtung Erde fliegen.Ihre Lebensdauer als Myonen ist so kurz, dass sie die Erde selbst dann nicht erreichen könnten, wenn sie mit Lichtgeschwindigkeit geflogen wären .Dass die Myonen trotzdem die Erde noch vor ihrem Zerfall erreichen und dabei objektiv sichtbare Spuren auf der Erde hinterlassen, erklärt die SRT damit, dass es genau einen - und nur diesen einen - Beobachter gibt, der sich ebenso wie die Zerfalls-Spuren der Myonen auf der Erde in Ruhe befindet und die Myonen bei ihrem Flug zur Erde in seinen Gedanken - also relativistisch unter Anwendung der erwähnten drei Regeln - als Objekt beobachtet. Für diesen Beobachter gehen die Uhren, die für die beobachteten Myonen maßgebend sind, so langsam, dass deren mit diesen Uhren gemessene Lebensdauer lang genug ist,dass sie die Erde erreichen noch bevor sie - also die Myonen - zerfallen sind. Dieser eine Beobachter befindet sich ruhend. und damit ebenso auf der Erde wie die Zerfalls-Spuren der Myonen.

Diese Bemerkung über den Beobachter ist wichtig, weil ein anderer vielleicht nicht auf der Erde ruhender Beobachter eine ganz andere Relativ-Geschwindigkeit gegenüber den auf die Erde zufliegenden Myyonen haben könnte, was bedeuten würde, dass sich dann für ihn die Zerfallszeit der Myonen verändert, welche dann an anderen Orten der Erde ihre Zerfalls-Spuren hinterlassen und damit dem ersteren Beobachter widersprechen würden. Da die Zerfalls-Spuren objektiv sind, lässt sich dieser Widerspruch nur dann vermeiden, wenn man schon vor Erhalt des SRT-Ergebnisses dieses für die Plazierung des Beobachters kennt

Ohne SRT und ohne Beschränkung der Geschwindigkeit der Materie auf Lichtgeschwindigkeit - also klassisch - ist die Erklärung des Myoneneffektes jedoch denkbar einfach:: Die Myonen sind dann einfach mit einer Überlichtgeschwindigkeit der Erde entgegen geflogen und zwar mit einer Geschwindigkeit, die sich in üblicherWeise ergibt aus dem Quotienten der Länge der Flugstrecke und der Flugzeit, die gleich der im Labor gemessenen Lebensdauier der Myonen ist.

Ein weiteres, dem Myonen-Problem sehr ähnliches Gedankenexpeeriment: bietet ein superschnelles Raumschiff, das eine Beinahe - Lichtgeschwindigkeit mitsamt seinen Passagieren erreichen kann. Dieses Raumshiff dient in diesem Gedankenexperiment einem Beobachter, der sich an der Abflug-Rampe in Ruhe befindet. als Objekt, wobei er sich mit der Frage beschäftigt, ob "in seinen Augen "die Passagiere in dem fliegenden Raumschiff noch zu ihren Lebzeiten ferne Sterne erreichen können. Da für diesen Beobachter die Uhren. ebenso wie die Herzschläge der Passagiere entsprechend langsamer gehen als seine eigene Uhr und sein eigener Herzschlag, wäre das - so gesehen - auch durchaus möglich .(siehe Video Prof .H. Lsesch ,Spezielle Relativitäts.theorie) Allein die Existenz dieses Videos zeigt, dass selbst ein so so weithin anerkannter Physiker, wie Herr Prof, Lesch an die Objektivität der Aussagen der SRT glaubt

Für einen anderen Beobachter, der sich mit einer anderen Relativgeschwindigkeit relativ zur Abflugrampe - also nicht in Ruhe - aufhält, würde dasselbe Raumschiff mit einer anderen Fluggeschwindigkeit relativ zum zuerst genannten Beobachter fliegen, und derselbe Fluggast könnte für ihn an einer anderen Stelle im Weltraum - vielleicht auf einem anderen Stern - sterben, was sowohl Unsinn ist und auch vom PEW verboten würde.

Ist die Lichtgeschwindigkeit wiirklich die größte universelle Geschwindigkeit ?

Stellen wir uns vor, dass ssich auf einem Fluss, der mit der Geschwindigkeit v fließt, ein frei schwimmendes Kanu befindet, das selbst über keinen eigenen Antrieb verfügt und schließlich auch die Geschwindigkeit v des Flusses angenommen hat. In diesem Gedankenexperiment entspricht der "Fluss"einer großen Beschleunigungsanlage, in der die Teilchen (also das "Kanu)" beschleunigt werden,bis sie die Geschwindigkeit der auf sie einwirkenden elektromagnetischen Kräfte der Beschleunigungs-Anlage (also des Flusses") sangenommen haben. Soweit wir über keine schnelleren Kräfte verfügen, bietet die Lichtgeschwindigkeit für uns dann tatsächlich die größte verfügbare und zudem auch "schnellste "Kraft und zwar dies ganz ohne SRT. Das heißt, dass dieses Gedanken-Experiment erklärt, warum es in der SRT auf diese unerwartete Weise eine universelle Höchstgeschwindigkeit gibt

Immerhin besagt das Gedanken-Experiment, dass micht die Masse geschwindigkeitsabhängig ist und damit eine Über-Lichtgeschwindigkeit verhindert, sondern dass ledigilich wir über keine Mittel verfügen, welche eine Masse auf Überlichtgeschwindigkeitt bringen könnten.

Abgesehen von der nominellen Kraft, die in einer Lichtwelle steckt, liegt ein wichtiger Unterschied zwischen dem geschilderten Fluss-Gedankenexperiment und dem Licht bereits darin, dass das Licht stets von Punktquellen ausgeht, sodass es in jeder Richtung dieselbe treibende Geschwindigkeit bietet, was scließlich mit Hilfe der Licht-Uhr zu den lediglich subjektiv empfundenen Lorentzfaktoren führt, die bis auf die Formel für die Masse auch nach Kenntnis des genannten Geankenexperiments gegenüber den Formeln der SRT unverändert bleiben.

Das ist anders bei nuklearen Zerfallsprozessen wie zum Beispiel beim Zerfall der Mesonen im Myonenproblem und wieder anders bei Sternen, die sich mit einer Überlichtgeschwindigkeit gegenüber der Erdgeschwindigkeit bewegen lönnnen. Allerdings können alle diese Kräfte uns ncht als richtungs-unabhängige universelle Hilfsmittel für Beschleunigungen dienen wie es das Licht kann..


Fazit

Wenn man im Rahmen der SRT jeden Beobachter unabhängig von seinem Ort und seiner Geschwindgkeit für die Beobachtung eines Objektes zulässt, können sich - ähnlich wie bei dem Myoneneffekt - seine Aussagen widersprechen. Schon allein deswegen erweist sich die SRT damit als falsch, bzw, ihre Aussagen sind nur subjektiv. Darüber hinaus zeigt der Myonen-Effekt, dass die Lichtgeschwindigkeit nicht die größte universelle Geschwindgikeit ist- vielmehr ist sie aber für uns mit den uns zur Verfügung stehenden Mitteln die größte universelle Geschwindigkeit, was auch in unseren großen Teilchen-Beschleunigungs-Anlage giilt. .Oder anders ausgedrückt: Wir haben keine Möglichkeit, einer Masse eine höhere Geschwindigkeit als die Lichtgeschwindigkeit zu verleihen, weil uns dafür die erforderlichen Hilfsmittel fehlen. Nicht unserem Einflusss unterliegen dagegen z.B. schnell fliegende Sterne oder die bei nuklearen Zerfallsprozessen abgestrahlten Teilchen, mit denen zwar viel höhere Geschwindigkeiten als die Lichtgeschwindigkeit zustande kommen, die aber für uns nicht brauchbar sind.

, Das dürfte besonders die Astronomie ealso die Theorie der dunklen Materie betreffen, aber auch schon z.B. die Behauptung, dass eine Masse für einen Beobachter größer wird, der sich ihr gegenüber mit einer gewissen Relativ-Geschwindigkeit bewegt, oder dass einer Masse m die Energie m*c*c entspricht,, erweist sich als falsch ,
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