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Wissenschaftstheorie und Interpretationen der Physik Runder Tisch für Physiker, Erkenntnis- und Wissenschaftstheoretiker

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  #1  
Alt 16.12.10, 18:16
Benutzerbild von Bauhof
Bauhof Bauhof ist offline
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Standard SRT und Lorentzianische Theorie

Hallo zusammen,

bisher war ich der Meinung, dass Einsteins SRT und die Lorentzianische Theorie experimentell unterscheidbar wären. Nun lese ich in [1] auf Seite 145 folgendes:
Zitat:
Einstein eliminiert in seiner Theorie den Äther, der nicht beobachtet werden kann, er eliminiert die universellen Kräfte, die keine unmittelbar beobachtbare Wirkung zeigen, und er eliminiert die absolute Zeit und den absoluten Raum, die durch keine Uhr bzw. keinen Längenmaßstab angezeigt werden. Darin unterscheiden sich Einstein und Lorentz. Die physikalischen Gleichungen bleiben dieselben, doch ihre Deutungen sind völlig verschieden.
Wenn die physikalischen Gleichungen dieselben bleiben, wodurch unterscheidet sich dann Einsteins SRT experimentell von der Lorentzianischen Theorie?

Mit freundlichen Grüßen
Eugen Bauhof

[1] Giulini, Domenico und Filk, Thomas
Am Anfang war die Ewigkeit.
Auf der Suche nach dem Ursprung der Zeit.
München 2004. ISBN=3-406-52187-8
http://www.science-shop.de/blatt/d_s...k_nr=041540504
http://www.amazon.de/Anfang-Ewigkeit...2519242&sr=1-4
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Ach der Einstein, der schwänzte immer die Vorlesungen –
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Hermann Minkowski
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  #2  
Alt 16.12.10, 19:00
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Marco Polo Marco Polo ist offline
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Standard AW: SRT und Lorentzianische Theorie

Hallo Eugen,

Zitat:
Zitat von Bauhof Beitrag anzeigen
Wenn die physikalischen Gleichungen dieselben bleiben, wodurch unterscheidet sich dann Einsteins SRT experimentell von der Lorentzianischen Theorie?
soweit ich weiss lässt sich das prinzipiell, also auch experimentell nicht ermitteln.
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  #3  
Alt 16.12.10, 19:37
Hawkwind Hawkwind ist offline
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Standard AW: SRT und Lorentzianische Theorie

Ja, Lorentzsche Äthertheorie (LET) und Einsteins Spezielle Relativität (SRT) sind physikalisch äquivalent und nicht anhand von Vorhersagen unterscheidbar. Der Unterschied ist auf metaphysikalischer Ebene: eine unbenötigte Hypothese (Existenz eines absoluten Bezugssystems) wurde in der SRT fallen gelassen.

Ähnliches gilt nun auch dür die speziell relativistischen Quantentheorien, z.B. die Quantenelektrodynamik (QED): eine auf der LET basierende QED würde dieselben hochpräzisen und hocherfolgreichen Vorhersagen für Beobachtungen liefern wie unsere - auf der SRT basierende - Standard-QED.
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  #4  
Alt 17.12.10, 15:07
Benutzerbild von Bauhof
Bauhof Bauhof ist offline
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Standard AW: SRT und Lorentzianische Theorie

Hallo zusammen,

die Lorentzianische "Relativitätstheorie" beinhaltet meines Wissens die Lorentz-Fitzgerald-Kontraktionshypothese. Diese kann aber nicht alle Experimente klären, welche die Einsteinsche SRT klärt. Zum Beispiel schreibt Anthony P. French auf Seite 71 seines Buches [1] folgendes zum Kennedy-Thorndike-Experiment:
Zitat:
Im Jahre 1923 führten R. J. Kennedy und E. M. Thorndike ein Experiment durch, das dem Michelson-Morley-Experiment sehr ähnlich war, sich von ihm aber in zwei wesentlichen Punkten unterschied. Zum ersten waren die Arme des Interferometers verschieden lang. Der Unterschied betrug etwa 16 cm, das entsprach einem Wert, durch den man deutliche Interferenzstreifen erhalten konnte. Zum zweiten war die Lage des Apparates im Labor fixiert, und die Interferenzstreifen wurden mehrere Monate lang beobachtet, was größte Anforderungen an die mechanische Stabilität und Konstanz der Apparate stellte. Man fand keinerlei Interferenzmusterverschiebungen die sich auf die tägliche oder jahreszeitliche Änderung in der Bewegung des Labors hätten zurückführen lassen.

Analog zu der obigen Interpretation des Michelson-Morley-Experiments kann die Ergebnislosigkeit des Kennedy-Thorndike-Experimentes als Beweis dafür aufgefasst werden, dass die Zeit, die das Licht für, die Extrastrecke 2 l L2 - L1 | des längeren Interferometerarmes benötigt, in allen Bezugssystemen gleich ist, auch wenn diese sich verschieden schnell bewegen.

Nur ganz nebenbei sei gesagt, dass die Kontraktionshypothese zwar zu Erklärung des Michelson-Morley-Versuchs herangezogen werden kann, das Kennedy-Thorndike-Experiment damit jedoch keineswegs erklärt wird. Nach Gl. (3.2), die eine Lorentz-Fitzgerald-Kontraktion verkörpert, wird sich die mit der Ätherwindhypothese berechnete Zeitdifferenz immer noch mit der Geschwindigkeit ändern, außer in dem Sonderfall, wo L10 = L20. Das allein bedeutet, dass wir unsere Zeit- und Streckenmessung modifizieren müssen.
Kann man da weiterhin behaupten, Einsteins SRT und die Lorentzianische "Relativitätstheorie" können nicht durch Experimente unterschieden werden? Wenn beide Theorien in all ihren Vorhersagen ununterscheidbar sein sollen, dann müsste die Lorentzianische "Relativitätstheorie" auch das Kennedy-Thorndike-Experiment erklären können.

Das Kennedy-Thorndike-Experiment wurde in neuere Zeit wiederholt und lieferte dabei hochpräzise Ergebnisse, welche die Einsteinsche SRT belegen.

Mit freundlichen Grüßen
Eugen Bauhof

[1] French, Anthony P.
Die spezielle Relativitätstheorie.
M. I. T. Einführungskurs Physik.
Braunschweig 1982
ISBN=3-528-03546-3
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Hermann Minkowski
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  #5  
Alt 17.12.10, 15:46
Hawkwind Hawkwind ist offline
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Registriert seit: 22.07.2010
Ort: Rabenstein, Niederösterreich
Beiträge: 2.322
Standard AW: SRT und Lorentzianische Theorie

Zitat:
Zitat von Bauhof Beitrag anzeigen
Hallo zusammen,

die Lorentzianische "Relativitätstheorie" beinhaltet meines Wissens die Lorentz-Fitzgerald-Kontraktionshypothese. Diese kann aber nicht alle Experimente klären, welche die Einsteinsche SRT klärt. Zum Beispiel schreibt Anthony P. French auf Seite 71 seines Buches [1] folgendes zum Kennedy-Thorndike-Experiment:

Kann man da weiterhin behaupten, Einsteins SRT und die Lorentzianische "Relativitätstheorie" können nicht durch Experimente unterschieden werden? Wenn beide Theorien in all ihren Vorhersagen ununterscheidbar sein sollen, dann müsste die Lorentzianische "Relativitätstheorie" auch das Kennedy-Thorndike-Experiment erklären können.

Das Kennedy-Thorndike-Experiment wurde in neuere Zeit wiederholt und lieferte dabei hochpräzise Ergebnisse, welche die Einsteinsche SRT belegen.

Mit freundlichen Grüßen
Eugen Bauhof

[1] French, Anthony P.
Die spezielle Relativitätstheorie.
M. I. T. Einführungskurs Physik.
Braunschweig 1982
ISBN=3-528-03546-3
http://www.amazon.de/spezielle-Relat...2594266&sr=1-7
In der Tat hat Lorentz sein Modell in der Reaktion auf dieses Experiment noch einmal angepasst. Wenn man sagt, SRT und LET seien physikalisch äquivalent, so ist damit immer die historisch letzte Fassung der LET gemeint: das ist die, wo Lorentz die Längenkontraktion und die lokale Zeit bewegter Systeme bereits eingeführt hatte.
Der einzige Unterschied zur SRT ist dann nach meinem Kenntnisstand die Interpretation: die LET sagt: "die Zeit, die Uhren in einem relativ zum Äther bewegten System anzeigen, ist nicht die wahre, absolute Zeit, sondern nur Lokalzeit", während die SRT alle IS als gleichberechtigt ansieht.


Zitat:
Das Kennedy-Thorndike-Experiment ist eine Variante des Michelson-Morley-Experiments (1887). Mit Letzterem sollte die Existenz einer Relativbewegung zwischen Erde und Äther (Ätherwind) festgestellt werden. Um den negativen Ausgang zu erklären, wurde von George Francis FitzGerald (1889) und Hendrik Antoon Lorentz (1892) die Existenz einer Längenkontraktion postuliert. Diese ursprüngliche Kontraktionshypothese wurde später durch die Hinzunahme der Zeitdilatation im Rahmen der lorentzschen Äthertheorie (LET, inzwischen überholt) und der Spezielle Relativitätstheorie (SRT, welche ohne einen Äther auskam) erweitert. Dies bestätigte sich auch experimentell, als sich herausstellte, dass die Kontraktionshypothese für die Erklärung des Kennedy-Thorndike-Experiments unzureichend war und mit der Zeitdilatation zur kompletten Lorentz-Transformation erweitert werden musste.
http://de.wikipedia.org/wiki/Kennedy...ike-Experiment

Gruß,
Hawkwind
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  #6  
Alt 17.12.10, 19:43
Eyk van Bommel Eyk van Bommel ist offline
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Standard AW: SRT und Lorentzianische Theorie

Zitat:
bisher war ich der Meinung, dass Einsteins SRT und die Lorentzianische Theorie experimentell unterscheidbar wären.
Nun wird mir einiges klar – einige deiner Aussagen stellen sich in einem anderen Licht dar und meine solltest du ggf. noch einmal überprüfen.

Und da wir hier in „Wissenschaftstheorie und Interpretationen der Physik“ sind, will ich noch einmal klarstellen (also meine Meinung).

Sowohl die SRT wie auch die LT – bzw. ART vs. „ALT“ ("allgemeine LT") postulieren beide, dass die Lichtgeschwindigkeit unabhängig vom Bewegungszustand des Beobachters mit c gemessen wird.

Diese Tatsache alleine sorgt für die Ununterscheidbarkeit

Alle Modelle, die dieses Postulat (bei A.E. das Zweite) beinhalten sind ununterscheidbar! Alle!

Solltest du / oder xy einen Unterschied feststellen können (in einem x-beliebigen Experiment), dann wird das Postulat (c=konstant) nicht mehr eingehalten.

Daher musste man die LT ständig modifizieren. Was bei der LT eben irgendwann dazuführte, dass der Äther nicht mehr nachweisbar wurde.

Eine weitere Folge ist dann, dass das 1. Postulat von A.E. auch durch die LT eingehalten wurde (siehe Kennedy-Thorndike-Experiment: Hinzunahme der Zeitdilatation). Dies hat Lorentz imho nicht postuliert (alle physikalischen Gesetze nehmen dieselbe Form an) – es ist eine indirekte Folge der Anpassung (an c=konstant). Das eine Bedingt das Andere - jedoch nicht umgekehrt (imho).

Zumindest in der LT – in der „ALT“ sind/würden die Beobachtungen die man als nicht lokaler Beobachter wahrnimmt im Gegensatz zur ART real.

Also in der LT ist c nur scheinbar konstant – und die messbar veränderten physikalischen Abläufe der ART real. Also z.B. die Zeitdilatation Erde-GPS oder die Lichtgeschwindigkeit….

In der SRT ist c real konstant - und die messbar veränderten physikalischen Abläufe der ART scheinbar (real: konstante Eigenzeit und c konstant…).

In der "allgemeinen LT" sind die Ablüfe physikalischer Prozesse abhängig vom Gravitationspotential.

Wodurch auch hier experimentell kein Unterschied festzustellen wäre.

Alles im Namen: v Licht lokal immer c.

Gruß
EVB
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  #7  
Alt 19.12.10, 12:20
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Bauhof Bauhof ist offline
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Standard AW: SRT und Lorentzianische Theorie

Zitat:
Zitat von Hawkwind Beitrag anzeigen
In der Tat hat Lorentz sein Modell in der Reaktion auf dieses Experiment noch einmal angepasst. Wenn man sagt, SRT und LET seien physikalisch äquivalent, so ist damit immer die historisch letzte Fassung der LET gemeint: das ist die, wo Lorentz die Längenkontraktion und die lokale Zeit bewegter Systeme bereits eingeführt hatte.
Hallo Hawkwind,

die Geschwindigkeitstunabhängigkeit der Lichtausbreitung testet man mit Kennedy-Thorndike-Experiment, erstmals durchgeführt 1923. Im Jahr 1928 starb Hendrik Antoon Lorentz. Wann hat er zwischen 1923 und 1928 seine Theorie aufgrund dieses Experiments revidiert?

Eine Absolutgeschwindigkeit eines Inertialsystems kann mit keinem Experiment bestimmt werden; damit wurde der "Lichtäther" gegenstandslos. Lorentz blieb deshalb die eigentliche Entdeckung der Speziellen Relativitätstheorie versagt, weil er an der Äther-Konzeption festhielt. Lorentz war so seiner Annahme des absolut ruhenden Äthers verhaftet, dass er nicht die physikalische Bedeutung erkannte, die in den unendlich vielen gleichberechtigten Bezugssystemen liegt. Er glaubte weiter, dass eines von ihnen den ruhenden Äther repräsentiere.

Domenico Giulini und Thomas Filk schreiben auf den Seiten 137 und 188 dazu folgendes:
Zitat:
Vor dem Hintergrund der Speziellen Relativitätstheorie, wie wir sie heute kennen, wirkt das Modell von Lorentz eher befremdlich. Die Annahme einer vom Material unabhängigen, universellen Kraft, die auf jeden relativ zum Äther bewegten Gegenstand wirkt und die ihn um einen Faktor sqrt(1-v²/c²) verkürzt sowie sämtliche Bewegungsabläufe um einen Faktor 1/sqrt(1-v²/c²) verlangsamt, erscheint auf den ersten Blick theoretisch unbegründet und ad hoc, d.h. einzig zur "Erklärung" dieses einen Experiments, erfunden und ohne Bezug auf weitere physikalische Gegebenheiten.

[...]

In der Äthertheorie ist für Beobachter, die sich relativ zum Äther bewegen, der Raum eben nicht mehr isotrop. Die Geschwindigkeit relativ zum Äther zeichnet ja eine besondere Richtung aus. Für die Äthersynchronisation gilt daher allgemein, dass sie von der Richtung und dem Betrag der Geschwindigkeit abhängt, mit der sich das System, in dem die Uhren synchronisiert werden sollen, relativ zum Äther bewegt.

Der auf einer Äthersynchronisation fußende Gleichzeitigkeitsbegriff ist ein absoluter. Sind zwei Ereignisse a und b für einen Beobachter A gleichzeitig, so sind sie es auch für alle anderen Beobachter, unabhängig von deren Bewegungszustand. Das mag man als Vorteil ansehen. Der Nachteil dieses Verfahrens ist jedoch, dass wir das Ruhesystem des Äthers, gesetzt er existierte, nicht kennen. Wir können natürlich willkürlich ein System auszeichnen, das dann die Rolle des Ruhesystems des Äthers annimmt. Beispielsweise könnte man das Schwerpunktsystem der uns umgebenden kosmischen Massen nehmen oder das System, in dem die kosmische Hintergrundstrahlung aus allen Richtungen gleich erscheint. Von einem Relativitätsprinzip ist nun keine Rede mehr. Wir haben explizit ein System als "ruhend" ausgezeichnet, das Synchronisationsverfahren ist beobachterabhängig und die Lichtgeschwindigkeit ist nicht mehr für alle Inertialsysteme dieselbe.
Ich halte es für wissenschaftstheoretisch zumindest fragwürdig, wenn Einsteins SRT und die Lorentzsche Theorie als äquivalent bezeichnet werden, auch wenn sie rein mathematisch die gleichen Ergebnisse liefert. Beide Postulate der SRT sind seit rund 100 Jahren immer wieder mit zunehmender Präzision bestätigt werden, hingegen für das ausgezeichnete Intertialsystem von Lorentz existiert bis heute nicht ein einziges Experiment, welches diese Annahme belegt.

Mit freundlichen Grüßen
Eugen Bauhof

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Hermann Minkowski
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  #8  
Alt 19.12.10, 14:26
Dietmar Dietmar ist offline
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Registriert seit: 22.12.2008
Beiträge: 14
Standard AW: SRT und Lorentzianische Theorie

Hallo,

Zitat:
Zitat von Bauhof Beitrag anzeigen
die Geschwindigkeitstunabhängigkeit der Lichtausbreitung testet man mit Kennedy-Thorndike-Experiment, erstmals durchgeführt 1923. Im Jahr 1928 starb Hendrik Antoon Lorentz. Wann hat er zwischen 1923 und 1928 seine Theorie aufgrund dieses Experiments revidiert?
Er hat es nicht aufgrund dieses Experiments revidiert, sonder aufgrund des Trouton-Noble-Experiment, und den Experimenten von Rayleigh (1902) und Brace (1904). Diese Experimente erforderten die Einführung der kompletten Lorentz-Transformation, wie Lorentz selbst ausführte:

http://de.wikisource.org/wiki/Elektr..._Erscheinungen
http://de.wikipedia.org/wiki/Lorentz...%84thertheorie

Zitat:
Ich halte es für wissenschaftstheoretisch zumindest fragwürdig, wenn Einsteins SRT und die Lorentzsche Theorie als äquivalent bezeichnet werden, auch wenn sie rein mathematisch die gleichen Ergebnisse liefert.
Sie sind ja auch nur "Beobachtungsäquivalent", d.h. experimentell nicht unterscheidbar. Hingegen die konzeptionellen und philosophischen Unterschiede sind beträchtlich.

Zitat:
Beide Postulate der SRT sind seit rund 100 Jahren immer wieder mit zunehmender Präzision bestätigt werden, hingegen für das ausgezeichnete Intertialsystem von Lorentz existiert bis heute nicht ein einziges Experiment, welches diese Annahme belegt.
Ja, richtig - und wegen dieser Asymmetrie wird auch Einsteins Theorie bevorzugt - denn ein Äther den man nicht nachweisen kann, interessiert niemanden.

Grüße,
__________________
Überzeugungen sind gefährlichere Feinde der Wahrheit als Lügen - Friedrich Nietzsche
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  #9  
Alt 19.12.10, 15:24
Eyk van Bommel Eyk van Bommel ist offline
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Registriert seit: 08.07.2007
Beiträge: 3.364
Standard AW: SRT und Lorentzianische Theorie

Zitat:
Beide Postulate der SRT sind seit rund 100 Jahren immer wieder mit zunehmender Präzision bestätigt werden, hingegen für das ausgezeichnete Intertialsystem von Lorentz existiert bis heute nicht ein einziges Experiment, welches diese Annahme belegt.
Kann man auch nicht –
Zitat:
„denn ein Äther den man nicht nachweisen kann,“
kann man nicht belegen. Zumindest kann man das ausgezeichnete Intertialsystem nicht belegen.
Der Nachweis eines ausgezeichneten Intertialsystems hingegen wäre eine Falsifikation für beide Theorien. Zumindest für das zweite Postulat.
@Dietmar
Zitat:
„denn ein Äther den man nicht nachweisen kann, interessiert niemanden.“
Ich denke das sollte man so nicht schreiben:

Ein ausgezeichnetes Intertialsystem, welches man nicht nachweisen kann, interessiert niemanden.

Halte ich für besser.

Den Äther weist man ja indirekt über dessen Wirkungsweise (Längenkontraktion, Zeidilatation..) nach

In der Nachweisbarkeit unterscheiden sich Äther und Raumzeit nicht – beide werden nur indirekt über das Verhalten der Teilchen darin nachweisbar. Ähnlich dem EM-Feld.

Wieso sollte man vom Äther mehr verlangen (die direkte Nachweisbarkeit), wie von der Raumzeit, virtuellen Teilchen und raumartigen Photonen...

Gruß
EVB
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  #10  
Alt 19.12.10, 18:03
Benutzerbild von Bauhof
Bauhof Bauhof ist offline
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Registriert seit: 07.12.2008
Ort: Nürnberg
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Standard AW: SRT und Lorentzianische Theorie

Zitat:
Zitat von Eyk van Bommel Beitrag anzeigen
Den Äther weist man ja indirekt über dessen Wirkungsweise (Längenkontraktion, Zeidilatation..) nach
In der Nachweisbarkeit unterscheiden sich Äther und Raumzeit nicht – beide werden nur indirekt über das Verhalten der Teilchen darin nachweisbar. Ähnlich dem EM-Feld.
Hallo Eyk van Bommel,

die Einsteinsche Zeitdilatation siehst du als indirekten Nachweis für die Existenz eines "Äthers" (was auch immer das sein soll), richtig? Fakt ist aber, dass Einstein die Annahme eines "Äthers" zur Herleitung der Zeitdilatation gar nicht benötigte.

Wenn eine physikalische Beziehung Y hergeleitet wird und diese physikalische Beziehung Y benötigt die Entität X zu Herleitung nicht, inwiefern soll dann die physikalische Beziehung Y ein indrekter Nachweis für die Entität X sein?

M.f.G. Eugen Bauhof
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Hermann Minkowski
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