Sommerakademie 12.-25.8.2018
Meine Sammlung zur Arbeitsgruppe Relativitätstheorie


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Vom Regenschirm zur Relativitätstheorie: die logische Kette

  1. Die Entdeckung der stellaren Aberration um 1729 bestätigte die Bewegung der Erde um die Sonne und stützte Newtons Emanationshypothese für das Licht
  2. Mit der Berechenbarkeit von Beugungsbildern wird die Wellennatur des Lichts prominent gezeigt
  3. Die Wellennatur wird gestützt durch den Nachweis der Unabhängigkeit der Lichtgeschwindigkeit von der Geschwindigkeit der Quelle
  4. Die Erklärung der Aberration des Lichts erfordert, dass die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichts (im leeren Raum) von keinem Hindernis gestört wird (Fresnel).
  5. Michelsons Versuch, diese Unstörbarkeit nachzuweisen, scheitert. Fresnels Erklärung der Aberration ist widerlegt.
  6. Eine Aberration der Wellenfronten selbst führt auf eine merkwürdige Relativität der Geichzeitigkeit (Lorentz).
  7. Die Unteruchung des technischen Verfahrens, Gleichzeitigkkeit festzustellen, führt auf das Axiom einer zusammensetzungsinvarianten Geschwindigkeit.
  8. Diese zusammensetzuungsinvariante (skalare) Geschwindigkeit ist bereits in der Bestimmung der Umrechnung der Gaußschen elektrischen Einheiten angelegt (Experiment von Koohlrausch und Weber 1854).

Relative Geschwindigkeit und absolute Rotation

  1. Position eines Objekts in Raum und Zeit und seine Orientierung im Raum beziehen sich immer auf andere Objekte (Relativität)
  2. Die Orientierung in der Zeit (etwa auf einem Orts-Zeit-Diagramm) ist die Geschwindigkeit des Objekt. Auch die Geschwindigkeit bezieht sich immer auf andere Objekte (Relativität der Geschwindigkeit)
  3. Ist die Geschwindigkeit ohnehin relativ, muss erst ihre Veränderung eine physikalische Ursache haben
  4. Die Weltlinien unbeeinflusster Massenpunkte sind Geraden, d.h. schneiden sich höchstens einmal. Zwei unbeeinflusste Objekte treffen sich höchstens einmal.
  5. Geschwindigkeiten finden bei Stößen keine Bilanz. Es gibt aber einen bilanzierenden Faktor, die Masse. Das Produkt aus Masse und Geschwindigkeit, der Impuls, findet eine Bilanz. Da keine besonderen Gründe vorliegen, werden die Massen der Objekte als konstant angesetzt.
  6. Wird die Bilanz der Impulse geändert, muss es eine Ursache geben: die Kraft.
  7. Im Gleichgewicht eines Systems von Objekten gibt es eine Bilanz der Wegintegrale der Kraft. Die Störung dieser Bilanz ist heißt Änderung der Energie.
  8. Bei der Beschleunigung bezieht sich die Geschwindigkeit zum Zeitpunkt t+Δt auf die Geschwindigkeit zum Zeitpunkt t
  9. Bei der Rotation bezieht sich die Orientierung zum Zeitpunkt t+Δt auf die Orientierung zum Zeitpunkt t. Das ist das Absolute am Raum: Wir können Rotation feststellen, ohne Bezug auf ein äußeres Objekts zu nehmen. Diese Absolutheit findet sich unverändert auch in der SRT.

Spin, Antiteilchen, Tachyonen

  1. Die Geschwindigkeiten von Stoßpartnern erfüllen nur dann eine Bilanz, wenn sie mit der (sog.trägen) Masse der Partner gewichtet werden. Das Verhältnis der trägen Massen wird durch den Stoß bestimmt.
  2. Der sich anbietende Impulsraum hat die gleichen Symmetrieeigenschaften wie die Orts-Zeit-Ebene. Der Satz des Pythagoras bewirkt m02c2 = m2c2 - p2 mit natürlich p 0 mv.
  3. Elasstische Stöße sind Prozesse ohne Änderung der Ruhmassen. Im Bereich der Elementarteilchen sind die Ruhmassen ein Charakteristikum der Objekte, weil sie sich nicht stetig verändern können. Auch wenn ein Teilchen zusaammengesetzt ist, ist es ein gebundener Zustand und hat diskrete Energiestufen und damit diskrete Ruhmassen.
  4. Die Zeitkomponente des Impulses ist zunächst die träge Masse, ihre Änderung ist aber proportional der Änderung der Energie des Objekts (Δ E = c2 Δ m)
  5. Ein Teilchen im Grundzustand kann kein Photon spontan emittieren.
  6. Ein Teilchen im Grundzustand könnte ein Tachyon spontan emittieren, würde aber dann das erste Newtonsche Axiom brechen.
  7. Verschränkung heißt Korrelation, aber nicht Wechselwirkung

Krümmung von Zeit und Raum

Geometrie: Spiegelung

Vom Anfang und Ende der Zeit

Literatur