Warum scheitert die Kritik an der Relativitätstheorie?

[Ilja]

Zitat von rene

Lorentz’ Äther kommt quantitativ auf die gleichen Ergebnisse wie Einsteins SRT, geht jedoch von einem bevorzugten Bezugssystem aus, das im Äther ruht und eine reale Längenkontraktion zueinander bewegter Bezugssysteme postuliert.

Nehme ich Ockhams Messer, sollte ich möglichst auf unnötige und überflüssige Annahmen verzichten, wie z.B. auf einen nicht nachweisbaren Äther.

Ockhams Rasiermesser ist ein bisschen schwach, insbesondere wenn die Alternative eine in demselben Sinne nicht nachweisbare "Raumzeit" darstellt - ein vierdimensionales Objekt, welches nach dieser Theorie in seiner Gesamtheit existieren müsste, da man die Existenz nicht, wie bei Lorentz, auf eine dreidimensionale Gegenwart beschränken kann.

Zitat von rene

Ganz sicher ist aufgrund elektrodynamischer Prozesse die dem Menschenverstand naheliegende Galilei-Invarianz dafür nicht zu gebrauchen, ausser im Falle geringer Relativgeschwindigkeiten gegenüber der Lichtgeschwindigkeit c.

Galilei-Invarianz ist dem gesunden Menschenverstand nicht so besonders naheliegend, sondern eine zu der Zeit höchst nichttriviale Entdeckung von Galilei. Die dem gesunden Menschenverstand naheliegendste Invarianz ist die Invarianz gegenüber Rotation im Raum sowie Translation in Raum und Zeit.

Die Idee, Galilei-Invarianz für EM-Felder zu benutzen, hatte (zumindest
nachdem man den Wellencharakter der Maxwell-Gleichungen erkannt hatte) wohl niemand.

Zitat von rene

Die physikalische Form darf sich durch Wahl eines Bezugssystems nicht ändern,

Aber sicher darf sie das in Theorien mit bevorzugten Koordinatensystemen.

Und außerdem bringt diese Forderung nicht viel, da man sowieso jede klassische Theorie, insbesondere Äthertheorien, in kovarianter Form formulieren kann (Kretschmann).

Zitat von rene

Rein klassische Galilei-invariante Transformationssysteme haben spätestens seit Maxwell, Poincaré, Hasenroehrl und Einstein ihre "naive Unschuld" verloren!

Sie sind weder naiv noch werden sie von Äthertheoretikern besonders verteidigt. Schließlich hat der Lorentz-Äther ein bevorzugtes Ruhesystem, im Gegensatz zur Galilei-Invarianz.

[Ilja]

Zitat von Postum

Das einzige was ich erreichen will ist, dass die RT auf einer gesunden Art und Weise betrachtet wird, und zwar als das, was sie ist: als Theorie.

Selbstverständlich ist die Relativitätstheorie eine Theorie. Wie jede wissenschaftliche Theorie eine Theorie ist.

Zitat von Postum

Und ihr könnt mir ruhig glauben, ich hab eine große Fantasie und ich weiß ganz genau, was man sich so alles ausdenken kann. Ich kann zu Beispiel behaupten: Im Kern der Sonne lebt ein Sonnenwesen mit Karies und dort vergeht die Zeit so langsam, dass dieses Wesen von uns aus betrachtet fünf Milliarden Jahre alt wird. Wer kann mir das Gegenteil beweisen? Die Antwort ist: niemand, absolut niemand, auch nicht Einstein.

Warum sollte man auch? Beweise gehören in die Mathematik. Beweisen, dass physikalische Theorien richtig oder falsch sind, geht prinzipiell nicht. Das Einzige, was man in der Physik üblicherweise beweisen kann, ist, dass aus der Annahme, dass gewisse Theorien richtig sind, beobachtbare Voraussagen folgen, die man dann überprüfen kann. Wenn die Voraussage dann nicht eintrifft, weiß man, dass mindestens eine der dabei verwendeten Annahmen falsch ist.

Sinnlose Theorien wird man anders los. Man zeigt, dass aus ihnen nichts überprüfbares folgt, und ignoriert sie dann deswegen.

Ich empfehle die Lektüre von Popper, der unter den Wissenschaftlern, die sich überhaupt für Philosophie interessieren, wohl der beliebteste Wissenschaftsphilosoph ist.

Zitat von Postum

Das Einzige was uns hier wirklich weiterbringt, sind Tatsachen, die tatsächlich bewiesen wurden und da gibt es wirklich nicht sehr viel auf diesem Gebiet.

Strenggenommen gar nichts. Was allerdings kein Hindernis ist, Wissenschaft zu betreiben.

Zitat von Postum

Tatsache 1: Du kannst ein Uhrwerk nicht von einem Bezugssystem in ein anderes Bezugssystem bringen, ohne es zu beschleunigen!

Kein allzu großes Problem. Moderat beschleunigte Uhren gehen auch genügend genau. Außerdem kann man theoretisch das Problem gut umgehen: Man nehme zwei nicht beschleunigte Uhren mit relativer Geschwindigkeit zueinander und mache am Treffpunkt einen Uhrenvergleich. Anstelle der beschleunigten Uhr nimmt man bis zum Treffpunkt die eine Uhr, danach die andere.

Zitat von Postum

Tatsache 2: Der Vergleich von zwei Uhren in zwei verschiedenen Bezugssystemen ist theoretisch nicht möglich, und praktisch schon gar nicht!

Theoretisch kann man problemlos Uhren an ihrem Treffpunkt vergleichen. Oder man schickt Informationen über den Stand der Uhren per Funk. Dabei sollte man sicherlich so etwas wie Lichtlaufzeiten theoretisch berücksichtigen, was je nach Theorie verschieden verlaufen könnte, aber sowohl theoretisch wie auch praktisch möglich ist.

Zitat von Postum

ich denke, die Relativitätstheorie wird man nie für falsch erklären können, da brauchst du keine Angst haben, auch nicht vor Kritik.

Im Gegensatz zur Stringtheorie, die gerade (in Woits Buch "Not even wrong") dafür kritisiert wird, dass man sie, egal wie Experimente ausgehen, nie wird für falsch erklären können, gilt dies für die RT nicht. Wenn gewisse Experimente Verletzungen der Lorentz-Invarianz zeigen, könnte das durchaus passieren.

Zitat von Postum

Die RT ist ein irrsinniges Gedankenkonstrukt, die in Bereiche vordringt, wo man weder etwas beweisen noch etwas widerlegen werden können wird.

Falsch. Jedes GPS-Gerät verwendet heute Berechnungsmethoden, die auf der zumindest angenäherten Richtigkeit der ART beruhen, und würde sonst nicht funktionieren.

[Ilja]

Zitat von rene

Dazu habe ich ja schon einige Alternativmodelle gelesen, aber die sind z.T. so haarsträubend und jedwelchen möglichen und unmöglichen Einflüssen unterworfen, dass auch rein formal keine konkrete Falsifikationsprüfung realisierbar wäre. Dass sie im besten Fall die gleichen Vorhersagen machen müssten wie die SRT, liegt auf der Hand.

Naja, ich halte es für besser, wenn sie die Voraussagen der ART machen, und für noch besser, wenn sie dort, wo die ART Singularitäten liefert, von der ART abweichen.

Wie meine Gravitationstheorie, siehe gr-qc/0205035.

Gruß Ilja

[Ilja]

Zitat von Uli

Dieser Zug ist bei der Relativitätstheorie aber längst abgefahren: die experimentellen Evidenzen für relativistische Zeitdilatation z.B. kann man leicht nachschlagen, wenn man denn Lust hat.

Relativistische Zeitdilatation gibt es ja im Lorentzäther auch. Dein Argument funktioniert also nur gegenüber Äthertheoretikern, die noch hinter dem Lorentzäther zurückbleiben.

[Ilja]

Zitat von El Cattivo

Es lässt sich eben kein Physikalisches Gesetzt beweisen, das konnte Gödel (klingt zwar paradox ist aber so) beweisen.

Gödels Beweis hat mit Physik rein gar nichts zu tun. Es geht dort um die Beweisbarkeit von wahren Sätzen innerhalb von mathematischen Theorien.

Und selbst in der Mathematik hat dieser Satz bei weitem nicht die philosophische Bedeutung, die man ihm zuschreibt. Denn die philosophische Idee, die man dadurch widerlegen zu können glaubt - die Hoffnung, eine mathematische Theorie könne ihre eigene Widerspruchsfreiheit beweisen - bringt aus viel einfacheren Gründen gar nichts: In einer widersprüchlichen Theorie ist nach elementarer Logik jede Aussage beweisbar, also auch die Aussage ihrer eigenen Widerspruchsfreiheit (soweit dort formulierbar). Also bringt ein solcher interner Beweis nicht weiter.

[rene]

Zitat von Ilja

Ockhams Rasiermesser ist ein bisschen schwach, insbesondere wenn die Alternative eine in demselben Sinne nicht nachweisbare "Raumzeit" darstellt - ein vierdimensionales Objekt, welches nach dieser Theorie in seiner Gesamtheit existieren müsste, da man die Existenz nicht, wie bei Lorentz, auf eine dreidimensionale Gegenwart beschränken kann.

Die Allgemeine Relativitätstheorie zeigt, dass diese Behauptung falsch ist, denn sie beschreibt Raum und Zeit als eine weitere physikalische
Grundentität, die am dynamischen Geschehen teilnimmt. Natürlich ist die ART rein phänomenologisch begründet, nämlich durch das Äquivalenzprinzip. Die Fragestellung war, wie man eine mathematisch konsistente Theorie bastelt, die Äquivalenz und Relativitätsprinzip vereinigt.

Zunächst schrieb man dem Äther die Eigenschaften eines Trägermediums zu. Es liessen sich aber keine Eigenschaften nachweisen, die vom Vakuum verschieden sind. Obwohl ein Äther, der sich wie Vakuum verhält, sich nicht auswirkt, mögen ihn seine Proponenten so sehr, dass sie ihn per definitionem für real erklären.
Nachdem Faraday den Feldbegriff erfunden hatte (der ungefähr 50 Jahre seiner Zeit voraus war), wollte Maxwell die Experimente, die Faraday qualitativ mit seinen Feldern erklärte, mathematisch beschreiben und eine "richtige" Theorie aufstellen, und das bedeutete in Anlehnung an das mechanistische Weltbild, dass er eine mechanische Erklärung für die elektromagnetischen Phänomene finden musste. Dazu bediente er sich der Idee, die elektromagnetischen Phänomene durch ein "Fluidum" zu beschreiben, das man als Äther zu bezeichnen gewohnt war. Er und viele seiner Kollegen modelten so lange am Bild des Äthers herum, dass er immer besser zur elektromagnetischen Phänomenologie passte. Dabei wurden seine Eigenschaften immer unanschaulicher und physikalisch auch immer seltsamer (praktisch ohne Dichte aber sehr steif).

Einige Jahre später verfasste dann Maxwell sein berühmtes Kompendium über elektromagnetische Phänomene und da findet sich dann zum ersten Mal die Erkenntnis, dass es doch einfacher wäre auf mechanistische Begründungen zu verzichten und das elektromagnetische Feld als Grundentität der Physik zu begreifen, und dabei ist es bis heute geblieben.

Grüsse, rene

[Ilja]

Zitat von rene

Die Allgemeine Relativitätstheorie zeigt, dass diese Behauptung falsch ist, denn sie beschreibt Raum und Zeit als eine weitere physikalische
Grundentität, die am dynamischen Geschehen teilnimmt.

Was soll an meiner Aussage falsch sein? Lässt sich die ART-Raumzeit etwa auf eine dreidimensionale Gegenwart beschränken? Wenn ja, wie?

Zitat von rene

Natürlich ist die ART rein phänomenologisch begründet, nämlich durch das Äquivalenzprinzip. Die Fragestellung war, wie man eine mathematisch konsistente Theorie bastelt, die Äquivalenz und Relativitätsprinzip vereinigt.

Zunächst schrieb man dem Äther die Eigenschaften eines Trägermediums zu. Es liessen sich aber keine Eigenschaften nachweisen, die vom Vakuum verschieden sind. Obwohl ein Äther, der sich wie Vakuum verhält, sich nicht auswirkt, mögen ihn seine Proponenten so sehr, dass sie ihn per definitionem für real erklären.

Seit wann ist es für ein Vakuum typisch, dass man 10 verschiedene Funktionen g_mn(x) braucht, um seinen Zustand zu beschreiben? Für ein Vakuum scheint es viel natürlicher zu sein, dass man zu seiner Beschreibung keinerlei Parameter braucht. 10 Ortsfunktionen sind eher für Materiefelder üblich, die mit Dichte, Geschwindigkeit und Stresstensor beschrieben werden.

Details dazu siehe gr-qc/0205035.

Zitat von rene

Einige Jahre später verfasste dann Maxwell sein berühmtes Kompendium über elektromagnetische Phänomene und da findet sich dann zum ersten Mal die Erkenntnis, dass es doch einfacher wäre auf mechanistische Begründungen zu verzichten und das elektromagnetische Feld als Grundentität der Physik zu begreifen, und dabei ist es bis heute geblieben.

Zu seiner Zeit mag das so gewesen sein - Ein skalares Potential für die Gravitation, 4 für EM. Da hält ein mechanisches Modell nur schwer mit.

Heute haben wir ca. 250 Felder - 10 Gravitation, 24 x 8 für Fermionen, 12 x 4 für die Eichfelder. Da gibt es einiges an Vereinfachungspotential. Siehe meinen Vorschlag Link entfernt von Quanten.de

Gruß Ilja

[rene]

Zitat von Ilja

Lässt sich die ART-Raumzeit etwa auf eine dreidimensionale Gegenwart beschränken? Wenn ja, wie?

Natürlich nicht.

Zitat von Ilja

Ockhams Rasiermesser ist ein bisschen schwach, insbesondere wenn die Alternative eine in demselben Sinne nicht nachweisbare "Raumzeit" darstellt - ein vierdimensionales Objekt, welches nach dieser Theorie in seiner Gesamtheit existieren müsste, da man die Existenz nicht, wie bei Lorentz, auf eine dreidimensionale Gegenwart beschränken kann.

Zitat von Ilja

Was soll an meiner Aussage falsch sein?

Die RTn beruhen auf den Postulaten, dass die physikalischen Gesetze für alle nicht beschleunigten Bezugssysteme die gleichen sind und es kein ausgezeichnetes Bezugssystem gibt; und die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum konstant ist, unabhängig vom Bezugssystem, der Quelle und dem Beobachter – während dem Äther zig Eigenschaften zugeordnet werden müssen um die beobachtete Phänomenologie zu beschreiben.
Im Zweifel könnte man sowohl für das 4 dimensionale Raumzeit-Kontinuum als auch für den Äther – da beide nicht direkt nachweisbar sind – Ockhams berüchtigte Messersammlung benutzen. Ich persönlich ziehe jenes Gedankengebäude vor, das mit den einfachsten und wenigsten Annahmen auskommt. Und über Geschmack lässt sich bekanntlich nicht streiten!

Zitat von Ilja

Seit wann ist es für ein Vakuum typisch, dass man 10 verschiedene Funktionen g_mn(x) braucht, um seinen Zustand zu beschreiben? Für ein Vakuum scheint es viel natürlicher zu sein, dass man zu seiner Beschreibung keinerlei Parameter braucht. 10 Ortsfunktionen sind eher für Materiefelder üblich, die mit Dichte, Geschwindigkeit und Stresstensor beschrieben werden.

In Quantenfeldtheorien ist das Vakuum eine Entität dynamischer Felder von entstehenden und vergehenden virtuellen Teilchen.
Da Energiepakete nur in kleinsten Einheiten des Planckschen Wirkungsquants und ihren ganzzahligen Vielfachen ihre Impulse weitergeben können und zudem die Unschärferelation scharfe Werte verunmöglicht, ist auch der Energiewert von exakt Null nicht möglich. Da die Teilchen sich sehr schnell wieder vernichten, ist die für ihre spontane Erzeugung notwendige Energie über die Energie-Zeit-Unschärfe gedeckt. Die Energie virtueller Teilchen und deren Lebensdauer erfüllen die Energie-Zeit-Unbestimmtheitsrelation nicht. Für sie gilt somit dE*dt<(h/2pi)/2 als Zustand niedrigster Energie: Die Nullpunkt-Energie ist somit stets grösser Null.

Das Vakuum ohne Parameter als das absolute Nichts zu beschreiben scheidet a priori aus. An seiner Stelle setzt du "deinen Äther" ein. Die Grundzustände hängen im wesentlichen von den betrachteten Quantensystemen ab. Die möglichen Zustände werden durch die Wellenfunktion ψ dargestellt. Durch Lösen der Bewegungsgleichung (z.B. Schrödinger oder anderen Differentialgleichungen) erhält man diese Wellenfunktion, aus der sich die Spektren der betrachteten Probleme in Vakuumzustände und angeregte Zustände einteilen lassen. Erstere (die Vakuumzustände) sind als Zustände niedrigster Energie besonders stabil.
Die Zuordnung zwischen den Messwerten und den Erwartungswerten führen auf den harmonischen Oszillator der Quantenmechanik zurück; die Eigenwerte des Hamilton-Operators als Minimalwerte von energetischen Zuständen eines Systems. Quantisiert können sie nur diskrete Energiestufen annehmen und nicht beliebige Werte eines Kontinuums. Der von Null verschiedene energetisch tiefstmögliche Zustand ist

1/2*h_quer*Ω mit h_quer=h/(2*pi) und Kreisfrequenz Ω

und vollführt eine Nullpunktschwingung. Somit werden die Wellenfunktionen ψ als Eigenzustände durch die Eigenfunktionen des Hamilton-Operators als Prinzip der kleinsten Wirkung beschrieben. Sie vermitteln zwischen den unterschiedlichen diskreten Energieniveaus die Erzeuger- und Vernichteroperationen der bosonischen virtuellen Austauschteilchen. Bei der Interpretation der Heisenbergschen Unschärferelation kann dem Vakuum für sehr kurze Zeit Energie "entnommen" werden, die sich als virtuelle Teilchenpaare herausbilden (z.B. Elektron/Positron) und wieder zerstört werden.

Unter weiterer Energiezufuhr durch Impulsübertragungspartner können sich die virtuellen Teilchen materialisieren (Hawking-Strahlung). Die Verknüpfung der ART und der QM beschreibt diesen Effekt gut, ohne aber eine konsistente Quantisierung des Gravitationsfeldes zu liefern (Singularitäten).

Zitat von Ilja

Heute haben wir ca. 250 Felder - 10 Gravitation, 24 x 8 für Fermionen, 12 x 4 für die Eichfelder. Da gibt es einiges an Vereinfachungspotential. Siehe meinen Vorschlag Link entfernt von quanten.de.

Ich kann mir von deiner Arbeit erst dann eine Meinung bilden, wenn ich sie nachvollzogen habe. Mein vorgefasster Verdacht geht jedoch in Richtung einer sorgsam ausgesuchten (willkührlichen) Parametrisierung um die Felder vereinfachend korrekt zu beschreiben. Dahingehend bin ich mir ziemlich sicher, dass es einer Modifikation deines Modells bedürfte um neue am LHC detektierte Teilchen unterzubringen.

Grüsse, rene

[JGC]

@ Ilia

Ich bin zwar mathematisch nicht bewandert, aber das

Zitat von Ilja
Seit wann ist es für ein Vakuum typisch, dass man 10 verschiedene Funktionen g_mn(x) braucht, um seinen Zustand zu beschreiben? Für ein Vakuum scheint es viel natürlicher zu sein, dass man zu seiner Beschreibung keinerlei Parameter braucht. 10 Ortsfunktionen sind eher für Materiefelder üblich, die mit Dichte, Geschwindigkeit und Stresstensor beschrieben werden.

Sehe ich ganz genauso..

Das Vakuum weist so viele Eigenschaften auf, das es eigentlich als eine Form von Masse geführt werden müsste...

Dann würde sich das Universum auf eine einfache, elektromechanische Art und Wiese erklären...

JGC

[Erik]

Zitat von rene

In Quantenfeldtheorien ist das Vakuum eine Entität dynamischer Felder von entstehenden und vergehenden virtuellen Teilchen.

Das ist eher das störungstheoretische Bild für eine an sich triviale Dynamik:
Schreibt man die Vakuum-Vakuum-Übergangsamplitude hin, erhält man lauter komplizierte
Vakuumblasen, die normalerweise sogar divergieren. Die Summe regularisiert man
aber (wenn keine äußeren Felder da sind) auf eins: <0,in| S |0, in> = 1. (Eine nichttriviale Phase bedeutet eine von null
verschiedene Energie. Mehr dazu unten.)

Da Energiepakete nur in kleinsten Einheiten des Planckschen Wirkungsquants und ihren ganzzahligen Vielfachen ihre Impulse weitergeben können und zudem die Unschärferelation scharfe Werte verunmöglicht, ist auch der Energiewert von exakt Null nicht möglich.

Die Energie-Zeit-Unschärferelation verunmöglicht nicht scharfe Energiewerte, sondern sagt
nur, daß man an Energieeigenzuständen nicht die Zeit ablesen kann (Delta t = oo), da sie
sich nunmal nicht ändern. Ein Eigenwert von E=0 ist, (idealisierterweise natürlich)
schon möglich.

Da die Teilchen sich sehr schnell wieder vernichten, ist die für ihre spontane Erzeugung notwendige Energie über die Energie-Zeit-Unschärfe gedeckt. Die Energie virtueller Teilchen und deren Lebensdauer erfüllen die Energie-Zeit-Unbestimmtheitsrelation nicht. Für sie gilt somit dE*dt<(h/2pi)/2 als Zustand niedrigster Energie: Die Nullpunkt-Energie ist somit stets grösser Null.

Das kann ich nicht ganz nachvollziehen. Der Grundzustand in QFT wird normalerweise
als poincare-invariant angenommen. Damit ist seine Energie exakt null.

Das Vakuum ohne Parameter als das absolute Nichts zu beschreiben scheidet a priori aus.

Also a priori scheidet in der Naturwissenschaft schon mal gar nichts aus.

Quantisiert können sie nur diskrete Energiestufen annehmen und nicht beliebige Werte eines Kontinuums. Der von Null verschiedene energetisch tiefstmögliche Zustand ist

1/2*h_quer*Ω mit h_quer=h/(2*pi) und Kreisfrequenz Ω

Die Wert dieser Größe ist bedeutungslos. Er beeinflußt nicht die Dynamik des Systems und hängt von der
Schreibweise der Hamiltonfunktion bei der Quantisierung ab. Schreibt man

Ea*a = (E-E_0)a*a + E_0 aa*

Kriegt man jeden beliebigen Wert E_0 für die Grundzustandsenergie in die Quantentheorie.
In relativistischer Physik hat das zudem den Schönheitsfehler, das der Grundzustand
nicht lorentz-invariant ist.

Ich kann mir von deiner Arbeit erst dann eine Meinung bilden, wenn ich sie nachvollzogen habe. Mein vorgefasster Verdacht geht jedoch in Richtung einer sorgsam ausgesuchten (willkührlichen) Parametrisierung um die Felder vereinfachend korrekt zu beschreiben. Dahingehend bin ich mir ziemlich sicher, dass es einer Modifikation deines Modells bedürfte um neue am LHC detektierte Teilchen unterzubringen.

Dazu sollte man vielleicht lieber abwarten, was man da findet, oder weißt Du das jetzt schon? ;-)