Relativitäts-Äther-Dualismus: Fragen & Antworten

Falls Sie Fragen zum Äther-Relativitäts-Dualismus haben, die im folgenden nicht beantwortet sind, schicken Sie diese unter dem Stichwort "Questions&Answers" an andreas.varesi@gmx.de.

Kann die Lichtgeschwindigkeit überschritten werden?  Ja. Zwar breiten sich Photonen im Lichtäther mit exakt Lichtgeschwindigkeit aus, treffen jedoch zwei Teilchen mit jeweils Lichtgeschwindigkeit frontal aufeinander, so haben sie relativ zueinander doppelte Lichtgeschwindigkeit, genau so, wie sich die Geschwindigkeiten zweier Autos bei einem Frontalzusammenstoß addieren. Auch wenn die Fachwelt diese Tatsache bisher abstreitet, wird dieser Effekt auch in Teilchenbeschleunigern genutzt um höchste Kollisionsenergien zu erreichen. Noch höhere Geschwindigkeiten sind mit elektromagnetischen Wellen nicht erreichbar. Jedoch können Informationen zwischen verschränkten Quanten ohne zeitlichen Verlust übertragen werden, selbst wenn die Quanten räumlich getrennt sind. (mehr dazu...)  
Gibt es eine Gleichzeitigkeit?  Ja. Es gibt eine Gleichzeitigkeit, die jedoch immer rechnerisch zu bestimmen ist. Mit dem 3K Hintergrundrauschen existiert ein übergeordnetes Bezugssystem. Aufgrund der Rotverschiebung des Rauschens kann von jedem bewegten Intertialsystem aus ermittelt werden, wie schnell es sich gegenüber dem ruhenden Bezugssystem bewegt. Ist diese Geschwindigkeit bekannt, kann über Transformationstabellen jedes beliebige Ereignis genau zeitlich zugeordnet werden. Somit ist es möglich, zwischen einer wahrgenommenen und einer absoluten Gleichzeitigkeit zu unterscheiden.  
Ist die Längenkontraktion messbar?  Nein. Aus Sicht des bewegten Beobachters ist die Längenkontraktion nicht messbar, da alle Maßstäbe je nach Ausrichtung ebenfalls der Längenkontraktion unterworfen sind. Auch optische Messverfahren sind aufgrund der veränderten Laufzeiten nicht geeignet die Längenkontraktion nachzuweisen. Der Pilot eines kreisrunden UFOs wird selbst bei 99,999% der Lichtgeschwindigkeit nicht merken, dass sein Raumschiff aus Sicht eines ruhenden Beobachters zu einer flachen Ellipse zusammengestaucht wird, dennoch ist der Effekt der Längenkontraktion keine optische Täuschung sondern er tritt tatsächlich auf.  
In welchem Verhältnis stehen Längenkontraktion und Zeitdilatation zueinander?  Beide Effekte sind so eng miteinander verbunden wie die beiden Seiten einer Medallie. So kann die erhöhte Lebensdauer eines Muons sowohl auf seine verlangsamte innere Uhr als auch auf die Längenkontraktion des zurückgelegten Weges zurückgeführt werden. Dies wird auch deutlich, bei der Neubewertung des Michelson-Morley Experiments, wo durch das Einführen des Gamma-Faktors in die Gleichungen sowohl die Zeitdilatation als auch die Längenkontraktion resultieren. 
Stimmt es, dass sich das Licht unabhängig von der Eigenbewegung der Lichtquelle immer mit c ausbreitet?   Ja und nein. Ja, aus Sicht des bewegten Betrachters und unter der Voraussetzung, dass die Lichtgeschwindigkeit immer in Hin- und Rückrichtung gemessen wird. Nein, aus Sicht des ruhenden Betrachters, wenn er die Relativgeschwindigkeit zwischen einem Lichtstrahl und einem bewegten System ermittelt. Genauso nein aus Sicht eines bewegten Betrachters, der die Lichtgeschwindigkeit in Einzelrichtungen mißt. Die genauen Werte der relativen Lichtgeschwindigkeiten lassen sich mit Hilfe folgender Excel-Datei [41 KB] ermitteln.  
Stimmt es, dass mit Hilfe von Pulsaren der Beweis erbracht wurde, dass die Lichtgeschwindigkeit unabhängig von der Eigenbewegung ist?  Nein. Es wurde nur nachgewiesen, dass die Bewegungsgeschwindigkeit einer Lichtquelle keinen Einfluss auf die Emissionsgeschwindigkeit hat. Das ist wie bei allen anderen bekannten Wellen. Die Geschwindigkeit eines Polizeiautos ändert nichts daran, dass sich der Schall der Sirene mit ca. 330m/s ausbreitet. Verfolgt das Polizeiauto jedoch ein anderes Auto mit 200km/h so benötigt der Schall entsprechend länger um die konstante Distanz zwischen Polizeiauto und verfolgtem Wagen zu überbrücken. Entscheidend ist immer die Relativgeschwindigkeit zum ruhenden Wellenmedium, egal ob es Schallwellen oder Lichtwellen sind.  
Stimmt es, dass Zwillinge in unterschiedlich schnell bewegten Raumschiffen unterschiedlich altern?   Ja. Je nach Relativgeschwindigkeit zum unbewegten Äther (= 3K Hintergrundrauschen) wirkt sich die Zeitdilatation stärker oder schwächer aus. Ein absolut ruhender Zwilling altert im Vergleich zu seinen bewegten Brüdern am schnellsten.  
Welcher von zwei Zwillingen altert langsamer?   Mit der speziellen Relativitätstheorie lässt sich diese Frage nicht eindeutig klären, da alle Inertialsysteme per Definition gleichwertig sind. Beim Äther-Relativitäts-Dualismus gibt es ein eindeutiges, übergeordnetes Bezugssystem gegenüber dem sich die Zeitdilatation auswirkt. Der Zwilling, der in diesem übergeordneten Bezugssystem ruht, altert am schnellsten, alle anderen bewegten Zwillinge altern je nach absoluter Geschwindigeit langsamer.  
Sind über das Zwillingsparadoxon Zeitreisen möglich?  Ja, aber nur in eine Richtung. Ein Raumfahrer, der 1000 Jahre mit Lichtgeschwindigkeit reist, kann diese 1000 Jahre ohne zu altern überbrücken, für ihn ist einfach keine Zeit vergangen. Eine Reise zurück in die Vergangenheit ist nicht möglich.  
Sind Reisen in die Vergangenheit möglich, indem man mit Überlichtgeschwindigkeit reist?  Nein. Es ist zwar möglich theoretisch schneller als das Licht zu reisen, doch am Ziel angekommen ist dennoch Zeit vergangen, selbst wenn für den Reisenden die Zeit stillstand. Wer also aus Sicht eines ruhenden Betrachters mit 2000-facher Lichtgeschwindigkeit ein Jahr lang in eine Richtung fliegt, hat sich zwar 2000 Lichtjahre weiterbewegt, aber es ist dennoch ein Jahr Zeit vergangen. Auf der anderen Seite kann dieser Reisende, wenn er zurückblickt, auf optische Ereignisse blicken, die schon 1999 Jahre vergangen sind. Mit einem entsprechend scharfen Teleskop könnte er zwar Christi Geburt beobachten, aber die ist in diesem Moment genauso Vergangenheit wie jedes andere Ereignis das wir auf einem Stern beobachten, der 1999 Lichtjahre von uns entfernt ist.  
Wirkt die Zeitdilatation nur entlang der Bewegungsrichtung?  Nein. Die Zeitdilatation ist innerhalb eines Inertialsystems konstant und gilt für alle Richtungsachsen gleichermaßen. Dies wird mathematisch bei der Herleitung der Lorentz-Transformation im Äther deutlich. Dort entsteht die Zeitdilatation um die verlängerten Strahlstrecke senkrecht zur Bewegung zu kompensieren. Doch erst wenn die Zeitdilatation auch parallel zur Bewegung angewandt wird, erklärt sich die Längenkontraktion nach Einstein.  
Laut SRT verhalten sich alle Größen senkrecht zur Bewegungsachse wie im ruhenden System, warum gilt dann auch hier die Zeitdilatation?   Wie bei der Herleitung der Lorentz-Transformation im Äther gezeigt, wird durch die Geschwindigkeit auch der Strahlengang, der sich senkrecht zur Bewegungsachse ausbreitet, verlängert. Erst die Zeitdilatation und deren Anwendung auf die Strahlungsfrequenz führen dazu, dass für den mitbewegten Betrachter alles so wie im ruhenden System erscheint.  
Warum wirkt die Längenkontraktion nur entlang der Bewegungsrichtung?   Theoretisch wäre es denkbar, dass sich ein Körper auch entlang seiner Querachse zusammenzieht, um auf diese Weise die verlängerten Laufzeiten senkrecht zur Bewegungsrichtung zu kompensieren. Somit wäre es möglich, die Zeitdilatation zu vermeiden und durch reine Verformung geschwindigkeitsabhängige Laufzeitunterschiede in alle Richtungen zu kompensieren. Da dieser Ansatz jedoch nicht die Realität beschreibt (z.B. längere Lebensdauer von Myonen) muss davon ausgegangen werden, dass ausschließlich eine Längenkontraktion in Bewegungsrichtung erfolgt.  
Wie erklärt sich die Rotverschiebung einer ruhenden Lichtquelle gegenüber einem bewegten Beobachter?   Die Rot- bzw. Blauverschiebung tritt immer dann auf, wenn sich ein Inertialsystem relativ gegenüber einer Strahlungsquelle bewegt. Rast es auf die Strahlungsquelle zu, dann addieren sich die Eigengeschwindigkeit des Systems zu der Lichtgeschwindigkeit der empfangenen Strahlung (in der Theorie vom Relativitäts-Äther-Dualismus ist dies eine gültige Annahme, siehe auch Herleitung der Lorentz-Transformation). Da in diesem Fall das Intertialsystem schneller über die Wellenmaxima hinwegstreicht als im ruhenden Zustand, werden im gleichen Zeitraum mehr Wellenmaxima registriert, was einer Blauverschiebung der Strahlung entspricht. In Gegenrichtung tritt der umgekehrte Effekt auf, es kommt zu einer Rotverschiebung.  
Wie erklärt sich die Rotverschiebung einer bewegten Lichtquelle gegenüber einem ruhenden Betrachter?   Wenn sich eine Strahlungsquelle rasch im Äther bewegt, so eilt sie hinter einem selbst emittierten Lichtstrahl her und die relative Lichtgeschwindigkeit verringert sich um ihre Eigengeschwindigkeit (siehe Herleitung der Lorentz-Transformation). Ähnlich wie bei einem Boot, das hinter seiner eigenen Bugwelle hereilt, werden die Wellenmaxima in Bewegungsrichtung gestaucht und entgegen der Bewegungsrichtung auseinandergedehnt. Dieser Effekt lässt sich von seiner Wirkung her nicht von der Rot-/Blauverschiebung unterscheiden, die auftritt, wenn sich ein Inertialsystem relativ gegenüber einer Strahlungsquelle bewegt. Hier existiert ein Unterschied zum akustischen Dopplereffekt aufgrund des transversalen Dopplereffekts bei relativistischen Geschwindigkeiten (mehr dazu...)  
Ist bei Existenz eines Lichtäthers davon auszugehen, dass für elektromagnetische Wellen die gleichen Gesetze wie für akkustische Wellen gelten?  Nein. Da die Ausbreitungsgeschwindigkeit c von Wellen im Äther auch gleichzeitig die Höchstgeschwindigkeit für Materie und die damit verbundenen Kräfte darstellt, treten die besonderen Effekte der Zeitdilatation und Längenkontraktion auf (mehr dazu...). Beim Dopplereffekt tritt aufgrund der Zeitdilatation zusätzlich auch der transversale Dopplereffekt auf (mehr dazu...), was dazu führt, dass der Dopplereffekt für elektromagnetische Wellen unabhängig davon ist, ob sich nun der Sender oder der Empfänger bewegt. Bei Schallwellen gelten hierfür zwei unterschiedliche Gleichungen.  
Worin liegt der Unterschied zwischen einer geschwindigkeitsabhängigen Rotverschiebung und einer niedrigeren Strahlungsfrequenz aufgrund der Zeitdilatation?   Innerhalb eines Inertialsystems kommt es zunächst zu keinen Rot-/Blauverschiebungen gemäß des Dopplereffektes, da sowohl Strahlungsquelle als auch Strahlungsempfänger sich gleich schnell bewegen. Somit heben sich die geschwindigkeitsabhängigen Farbverschiebungen gegenseitig auf. Da sich jedoch die Zeitdilatation auf alle periodischen Vorgänge innerhalb eines Innertialsystems auswirkt, gibt eine bewegte Strahlungsquelle mit größer werdender Absolutgeschwindigkeit niederfrequentere Strahlung ab (Transversaler Dopplereffekt) . Dem mitreisenden Beobachter fällt dies jedoch nicht auf, da durch seine langsamere Wahrnehmung die Frequenz wieder normal erscheint - auch hier wird Einsteins Relativitätsprinzip eingehalten. Die langsamere Zerfallsdauer von Myonen ist ein zusätzlicher Beleg, dass auch quantenphysikalische Effekte der Zeitdilatation unterliegen.  
Wie wirkt sich die niedrigere Strahlungsfrequenz aufgrund der Zeitdilatation auf kosmische Geschwindigkeitsberechnungen aus?   Wenn lediglich die richtungsabhängige Rot- bzw. Blauverschiebung von Spektrallinien zur Geschwindigkeitsbestimmung eines Himmelskörpers herangezogen wird, so tritt ein nicht unerheblicher Rechenfehler auf. Es muss zusätzlich eine geschwindigkeitshabhängige Reduktion der Strahlungsfrequenz aufgrund der Zeitdilatation mit einbezogen werden (Transversaler Dopplereffekt). Bewegt sich ein Stern mit nahezu Lichtgeschwindigkeit emittiert er deshalb nach allen Richtungen ein stark rotverschobenes Farbspektrum. Diese Rotverschiebung wird mit der richtungsabhängigen Rot-/Blauverschiebung überlagert. Somit erscheint der Stern in Bewegungsrichtung langsamer, da die richtungsabhängige Blauverschiebung durch die geschwindigkeitsabhängige Rotverschiebung zum Teil kompensiert wird. Umgekehrt wirkt ein davoneilender Stern schneller, da die richtungsabhängige Rotverschiebung aufgrund der geschwindigkeitsabhängigen Rotverschiebung noch verstärkt wird. Dieser Effekt sorgt dafür, dass trotz Existenz eines Äthers keine unsymmetrischen Dopplereffekte wie bei der Ausbreitung von Schallwellen auftreten. Genau diese Korrektur wird schon heute bei der Berechnung des relativistischen Dopplereffektes verwendet. Bei dieser Berechnung werden jedoch Rotverschiebungen aufgrund von Masseneffekte der Allgemeinen Relativitätstheorie und die kosmologische Rotverschiebung aufgrund der Ausdehnung des Universums noch nicht berücksichtigt.  
Welche Beschaffenheit hat der Äther des Äther-Relativitäts-Dualismus?   Zunächst handelt es sich beim Äther des Äther-Relativitäts-Dualismus um ein festes Bezugssystem innerhalb unseres Kosmos. Es läßt sich durch die gleichmäßige 3K-Hintergrundstrahlung nachweisen und es ist möglich,von jedem Inertialsystem aus eine Relativbewegung gegenüber diesem kosmischen Mikrowellenhintergrund anhand der Rot-/Blauverschiebung zu ermitteln. Da alle hier angestellten Berechnungen davon ausgehen, dass sich das Licht innerhalb dieses festen Bezugssystems gleichmäßig mit c ausbreitet, ist dieser Äther auch identisch mit dem Lichtäther. Er ist ebenfalls identisch mit Einsteins Ätherhypothese der allgemeinen Relativitätstheorie. Dies weil eine Beeinflussung dieses Äthers durch große Massenansammlungen (= Krümmung des Raums) auch die Bewegung des Lichts beeinflußt und somit eine Beeinflussung des Lichtäthers darstellt.  
Ist es zutreffend, dass der Äther mit der Erde mitgeführt wird?   Eine Mitführung des Äthers erfolgt gemäß der Mathematik der allgemeinen Relativitätstheorie. Die Masse der Erde ist jedoch zu gering, um durch eine Mitführung des Äthers (Krümmung des Raums) das Michelson-Morley Experiment nennenswert zu beeinflussen.  
Kommt es bei einer relativistisch bewegten, rotierenden Scheibe aufgrund des raschen Wechsels von Längenkontraktion und Normallänge zu Materialermüdungen?   Nein, der Effekt der Längenkontraktion tritt aufgrund längerer Laufzeiten von Elementarkräften auf, die die Materie auf atomarer und subatomarer Ebene in Form halten (mehr dazu...). Aus Sicht der rotierenden Scheibe treten nur dann keine Materialverspannungen auf, wenn sie in Bewegungsrichtung einer Längenkontraktion unterliegt. Der ständige Wechsel zwischen Längenkontraktion und Normallänge wird aus Sicht des bewegten Beobachters nicht wahrgenommen, da alle Kräfte und auch die optische Wahrnehmung der Längenkontraktion unterworfen sind.  
Ist das Ehrenfest-Paradoxon zutreffend, nach dem eine rotierende Scheibe eine Längenkontraktion ihrer Umfangslinie erleiden müßte?   Die behauptete Lorentzkontraktion [1] der Scheibe dürfte laut SRT nicht auftreten, da sich diese ausschließlich auf linear bewegte Inertialsysteme beschränkt. 1974 hat dazu Thomas Phipps ein Experiment mit einer schnell rotierenden Edelstahlscheibe durchgeführt, in dem die Annahme Ehrenfests widerlegt werden konnte.
Quellen
[1] P. Ehrenfest, Gleichförmige Rotation starrer Körper und Relativitätstheorie, Physikalische Zeitschrift. p. 918. (1909)
[2] T. E. Phipps, Do metric standards contract?, Foundations of physics pp. 289-307, (1980)  
Bei der Längenkontraktion stellt sich die Frage, wer von beiden sich verkürzt: der Wagen oder das Schlagloch?   Hier kommt es, wie auch bei der SRT auf den Betrachterstandpunkt an. Ist das Schlagloch Teil des ruhenden Bezugssystems, so wird sich aus Sicht des ruhenden Betrachters ausschließlich der Wagen verkürzen. Aus Sicht des Wagens findet jedoch eine Verkürzung des Schlaglochs statt, da er aufgrund der Zeitdilatation das Schlagloch in wesentlich kürzerer Zeit hinter sich bringt, als dies der Formel v=s/t entspricht.  
Müsste nicht auch die Geschwindigkeit v abhängig vom Betrachterstandpunkt unterschiedliche Werte annehmen?  Hierbei handelt es sich um eine Definitionsfrage. Wenn ein Myon mit 0,9994c die Distanz von 15km bis zum Erdboden aus Sicht des bewegten Betrachters in nur 1,5µs zurücklegt, so könnte man auch die Rechnung aufstellen v = 15.000m/0,0000015s, was zu der irrsinnigen Geschwindigkeit von v = 3336%c führen würde, und das obwohl das Myon immer noch von einem Lichtstrahl überholt wird. Die Lösung des Problems ist es, die Geschwindigkeit für Transformationen als konstanten Wert zu definieren und dafür die Längenkontraktion aus Sicht des bewegten Betrachters auch auf ruhende Strecken anzunehmen, was dem Einsteinschen Relativitätsprinzip entspricht. Doch wird ein Raumfahrer, der mit 0,9994c zum 3000 Lichtjahre entfernten Kugelsternhaufen M21 reist, nicht davon zu überzeugen sein, dass die Strecke plötzlich auf nur 1 Lichtjahr zusammenschnurrt, auch wenn er für seine Reise nur 1 Jahr seines Lebens benötigt. Für eine zuverlässige Berechnung sind also immer alle Berechnungen in Bezug auf den ruhenden Äther zu setzen.  


© Andreas Varesi 6.2005-2006 / Stand: 8.1.2006 / Besucher