Joachim Stiller
Zur Neubegründung der Relativitätstheorie
Das Postulat eines absoluten Bezugssystems
Dieses ebook wurde erstellt bei
Inhaltsverzeichnis
Titel
Zur Neubegründung der Relativitätstheorie
Zeitdilatation und Gleichzeitigkeit
Gravitation
Polaräquivalenz von träger und schwerer Masse
Das Relativitätsprinzip
Das Zwillingsparadox I
Das Zwillingsparadox II
Zeitkontraktion und Längendilatation
Die Gravitations-Längenkontraktion
Die Gravitationsrot- und blauverschiebung
Ein Gedankenexperiment
Die Dipolanisotropie und das spezielle Relativitätsprinzip
Der Sagnac-Effekt und das allgemeine Relativitätsprinzip
Das Focaultsche Pendel
Es gibt keine Relativität der Gleichzeitigkeit
Es gibt ein absolutes Bezugssystem
Einstein irrte in mindestens sieben Punkten
Zur Neubegründung der Relativitätstheorie
Impressum neobooks
Vorwort zur Neupublikation der überarbeiten
Neubegründung der Relativitätstheorie
Ich habe mich nun entschlossen, die Hauptarbeit zur Neubegründung der Relativitätstheorie noch einmal zu überarbeiten. Dieser Schritt wurde notwendig, weil es in dieser Hauptarbeit einen entscheidenden Irrtum gab, der sich in der Kürze der Zeit leider eingeschlichen hatte. Ich hatte die Längenkontraktion komplett verworfen. Und das kam so:
In Bezug auf die Zeitdilatation war mir die RT klar. Womit ich Verständnisschwierigkeiten hatte, war die Längenkontraktion. Ich wusste, sollte die RT funktionieren, musste die gesamte Theorie in sich symmetrisch sein. Was für die Zeit galt, musste auch für den Raum gelten und was für die Zeitdilatation galt, musste auch für die Längenkontraktion gelten. Nun gibt es aber nach Einstein eine Gravitationszeitdilatation, aber keine Gravitationslängenkontraktion. Es gab nun für mich genau zwei Möglichkeiten, die Gesamtsymmetrie der Theorie wieder herzustellen: Entweder ich nahm neben der Gravitationszeitdilatation auch eine Gravitationslängenkontraktion an, oder aber ich leugnete die Längenkontraktion ganz. Nun muss man dazu wissen, dass die Lehrbuchargumentationen zur Längenkontraktion generell eine contradictio in adjekto enthalten, sie sind in sich widersprüchlich. Genaugenommen lässt sich die Längenkontraktion, genau wie die Zeitdilatation niemals in einem Modell darstellen. Beides lässt sich nicht veranschaulichen. Beides leitet sich einzig und allein aus der Lorenztransformation ab Aber mit der Lorenztransformation wollte ich mich erst im Nachhinein befassen, also zu einem viel späteren Zeitpunkt. Und so verwarf ich dummer Weise die Längenkontraktion als reines Hirngespinst. Als ich mir einige Monate später die Lorenztransformation vornahm, wurde mir schlagartig klar, dass ich mich geirrt hatte. Die Längenkontraktion ist absolut zwingend, denn die Annahme einer Relativität des Raumes macht die Annahme der Längenkontraktion zwingend notwendig. Es dürfte klar sein, dass die Lösung für mein Ausgangsproblem der fehlenden Symmetrie der RT in der Annahme einer Gravitationslängenkontraktion besteht. Und die kann genau so hergeleitet Werden, wie die Gravitationszeitdilatation. Natürlich kam ich irgendwann um eine Überarbeitung der hier vorliegenden Hauptarbeit nicht herum. Ich habe die vermeintliche Widerlegung der Längenkontraktion am Ende gestrichen, und ein neues Kapitel zu der, nun auch von mir konstatierten Längenkontraktion eingefügt. Das sind fast die einzigen Veränderungen, die ich vorgenommen habe. Ich hoffe, man sieht darin keine Geschichtsklitterung, denn es handelt sich bei dieser Arbeit ja um ein historisches Dokument, dass jetzt im Nachhinein geändert wurde. Um Missverständnisse auszuschließen, war es daher angezeigt, in diesem Vorwort zur Neupublikation kurz auf die Änderungen hinzuweisen.
Vorwort
In der Woche vor Weihnachten 2008 wurde ich durch eine recht mühsame philosophische Diskussion im Internet zu dem Thema der fehlerhaften Interpretation der Friedmann-Modelle zu einem Studium der Relativitätstheorie angeregt. Ich besorgte mir spontan zwei Einführungen in die Relativitätstheorie, die nicht allzu theoretisch waren, und schlug mir zwischen dem 18, und 22. Dezember, kettenrauchend und mit viel Kaffee und wenig Schlaf die Nächte um die Ohren. Nach zwei Tagen konnte ich konstatieren, dass ich bereits 90% der Relativitätstheorie verstanden und, ausgehend vom Zwillingsparadox, die Relativitätstheorie auf eine ganz neue Grundlage gestellt hatte. Es blieb nur noch ein Problem, das ich nicht lösen konnte. Einstein nahm eine Gravitations-Rotverschiebung an. Wenn nun aber Symmetrie gilt, musste es da nicht auch eine Gravitations-Blauverschiebung geben?. Ich ahnte nicht, dass die Lösung dieses Problems derart einfach sein würde, dass ich bereits am dritten Tag die Gravitations-Blauverschiebung gefunden hatte. Damit war die gesamte Relativitätstheorie für mich kohärent und auf eine gänzlich neue Grundlage gestellt. Da ich, ganz anders als Einstein, keine vierdimensionale Raumzeit annehme, sondern allein die Polarität von Raum und Zeit für sich sprechen lasse, bzw. die Polarität von gekrümmtem Raum und Zeitdilatation, benötige ich auch keine wie auch immer geartete Geometrie, die meines Erachtens nur Beiwerk ist, und zur theoretischen Begründung der Relativitätstheorie nicht zwingend erforderlich ist. Die in der folgenden Arbeit zumindest angedeutete mathematische Form, in die Einstein seine Relativitätstheorie, die speziellen wie die allgemeine, in absolut genialer Weise kleidet, kann als gesichert vorausgesetzt werden. Mir geht es nur um die Grundlagen der Relativitätstheorie in Bezug auf die Symmetrie einerseits, aber auch um gänzlich neue Gesichtspunkte für die Gesamtstruktur und die Frage der Prinzipien. Sollte ich auch nur einen einzigen Menschen von der Stimmigkeit meiner Ausführungen überzeugen können, hätte ich mein Ziel schon erreicht. Wir werden sehen.
Die spezielle Relativitätstheorie
Die spezielle Relativitätstheorie von Albert Einstein (1905) macht zunächst zwei Voraussetzungen. Dort finden sich zwei Postulate, die die neue Physik begründen sollten, die notwendig wurde, weil Experimente zeigten, dass die Lichtgeschwindigkeit immer glich groß ist. Dies machte das Prinzip der Relativität notwendig. Es ist das bleibende Verdienst von Albert Einstein, alleine die Lösung für das Problem gefunden zu haben. Die beiden Postulate sind:
Postulat 1: Das Relativitätsprinzip
Postulat 2: Die Lichtgeschwindigkeit ist konstant, und zwar unabhängig von der
Geschwindigkeit der lichtemittierenden Quelle.
Unabhängig von den genauen Formulierungen bei Einstein, möchte ich die beiden Prinzipien gerne neu formulieren, und zwar wie folgt (neuformuliert am 13.03.2014):
1. Hauptsatz: Es gibt ein absolutes Bezugssystem.
2. Hauptsatz: Es gibt drei absolute Geschwindigkeiten:
a) die absolute Ruhe,
b) die absolute Lichtgeschwindigkeit,
c) die absolute Echtzeitgeschwindigkeit.
3. Hauptsatz: Raum und Zeit sind relativ.
Die folgende Arbeit soll auf die Echzeitübertragung von Informationen nicht weiter eingehen. Dass es sie gibt, wissen wir aus Experimenten mit polarisiertem Licht. Und daran ändert auch die angebliche Definitionsunmöglichkeit des Begriffs der „Information“ nichts. Der Befund ist eindeutig. Ich führe die absolute Echtzeitgeschwindigkeit im 2. Hauptsatz nur der Vollständigkeit halber auf, aber auch aus antizipatorischen Gründen.
Zur Zeit Einsteins war es nicht gelungen, eine wie auch immer geartete absolute Ruhe experimentell nachzuweisen. Das ist für uns auch aus prinzipiellen Gründen unmöglich. Wir können lediglich gedanklich-logisch auf die Existenz einer solchen absoluten Ruhe schließen, wie wir noch sehen werden.
Einstein nahm nun, aus welchen Gründen auch immer an, dass alle Bezugssysteme gleichwertig seien, und damit gleichberechtigt. Obwohl die Maxwellsche Theorie der Elektrodynamik einen grundsätzlichen Unterschied zwischen ruhenden und bewegten Systemen macht, forderte Einstein, dass es völlig egal sein müsste, ob sich ein Bezugsystem bewegt, oder in Ruhe sei. Dass sich Einstein sich in diesem Punkt geirrt hat, werden wir ebenfalls noch sehen.
Die Zeitdilatation
„Eine der bemerkenswertesten Folgerungen der speziellen Relativitätstheorie ist die Zeitdilatation. Sie besagt, dass sich bewegende Uhren anders, und zwar langsamer, ticken, als ruhende Uhren, wobei die Konstruktionsart der betreffenden Uhren völlig unwichtig ist. Sie können mechanische, elektronische oder biologische „Zeitmesser“ sein. Was also die klassische Physik bis Ende des 19. Jahrhunderts über den Begriff „Zeit“ gelehrt hatte, erwies sich plötzlich als falsch und musste „ad acta“ gelegt werden. Dies bedeutet wiederum, dass eine „absolute“ Zeit gar nicht existiert. Betrachten wir zunächst folgendes Gedankenexperiment:
Angenommen, der Zug im obigen Bild fährt mit einer konstanten, gleichförmigen Geschwindigkeit v, und zwar von links nach rechts. In dem Moment, da sich dieser Zug in der Mitte der Bahnstrecke befindet, schlägt an den Stellen A und B gleichzeitig ein Blitz in den Zug ein. Der Beobachter C, der sich auf dem Zug befindet, glaubt zu bemerken, dass die Stelle B früher als die Stelle A vom Blitz getroffen wurde, weil sich der Zug mit der Geschwindigkeit v auf Stelle B zubewegt und von Stelle A entfernt. Der stehende Beobachter D dagegen, der sich in der Mitte der Strecke AB befindet, stellt fest, dass die beiden Stellen A und B gleichzeitig vom Blitz getroffen werden. Die Beobachter C und D sind sogar bereit, eine Wette einzugehen, weil beide überzeugt sind, recht zu haben. Und trotzdem stimmt hier etwas nicht; denn entweder Beobachter C oder Beobachter D kann recht haben. Dies bedeutet: Ereignisse, die aus der Perspektive eines Beobachters gleichzeitig stattfinden, finden aus der Perspektive eines anderen Beobachters nicht gleichzeitig statt. Die Zeit stellt also keine absolute Größe dar. Jeder Beobachter bzw. jedes Bezugssystem hat seine eigene Zeit, die bereits erwähnte Ortszeit, die von seiner Bewegung abhängt; und je größer die Geschwindigkeit eines Bezugssystems ist, desto größer ist auch der Zeitunterschied zwischen diesem Bezugssystem und dem ruhenden Bezugssystem. Für die Zeit t‘ gilt folgender Zusammenhang: