Die SRT/Raumzeit folgt aus dem Standardmodell der Teilchenphysik

[Villon]

OK. Ich werde hier sicherlich Prügel einstecken, daß ich hier eine solche dreiste Behauptung aufstelle, obwohl es jede Menge Leute gibt, die schlauer sind als ich und bestimmt noch mehr, die mehr Ahnung von der SRT haben als ich. Ich bin also ganz bestimmt auf dem Holzweg. Denn wenn das wirklich so einfach ist, dann hätten es diese schlaueren Leute doch sicher schon längst gemerkt haben müssen?

Aber vielleicht gibt es ja in diesem Forum hilfreiche Leute, die mir erklären können, warum ich auf dem Holzweg bin und wo mein Fehler ist.


Meine Argumentation gliedert sich in zwei Teile.
Teil eins folgt gleich.
Teil zwei besteht aus einem einzigen Satz (vielleicht gibt es ja Jemanden, der ihn errät) und folgt, wenn über das Argument aus Teil eins Einigkeit besteht. Denn das Argument aus Teil zwei funktioniert nur, wenn Teil eins korrekt ist und zutrifft. Argument 2 setzt Argument 1 logisch voraus.

Zwei Dinge vorweg:
1. Ich argumentiere ausschließlich innerhalb der SRT und lasse die ART außer Acht.
2. Dies soll keineswegs eine Widerlegung der SRT werden (ich halte sie für korrekt), sondern eine Ableitung.


Argumentation Teil eins:

Das Relativitätsprinzip ist ein äußerst merkwürdiges Prinzip, denn es beinhaltet seine eigene Überwindung und Einschränkung. Das ist eine bemerkenswerte Tatsache, der bisher nicht genug Beachtung geschenkt wurde.

Schauen Wir uns das einmal in der folgenden Formulierung an:
>>In allen Inertialsystemen gelten dieselben Naturgesetze.<<

Das bedeutet, das ein beliebig ausgesuchtes Inertialsystem (nennen wir es Inertialsystem A) ausreicht, um ein physikalisches Geschehen mit Hilfe der in ihm geltenden Naturgesetze vollständig zu beschreiben.

Es kann also auch alle relativistischen Phänomene (Zeitdilatation, Massenzunahme usw.) allein mit den in ihm geltenden Naturgesetzen vollständig und korrekt beschreiben.

Nun ist das Relativitätsprinzip selbst in der gängigen Formulierung kein Naturgesetz, daß sich auf ein Inertialsystem allein bezieht, sondern es vergleicht offensichtlich verschiedene Inertialsysteme (>>es gelten dieselben Naturgesetze...<<).

Wenn laut dem Relativitätsprinzip die Naturgesetze bereits in einem Inertialsystem vollständig beschrieben werden können, nun, so gehört das Relativitätsprinzip selbst eben nicht zu diesen Naturgesetzen.

Damit soll keinesfalls angedeutet werden, daß das Relativitätsprinzip falsch ist oder unzutreffend. Im Gegenteil. Es ist ohne Zweifel zutreffend.
Aber es ist aus den genannten Gründen falsch formuliert.

Richtig formuliert müsste es folgendermaßen lauten:
>>In einem bestimmten Inertialsystem sind die Naturgesetze so, daß andere in ihm beschriebenen Inertialsysteme (in ihrer eigenen Sicht) dieselben Naturgesetze haben.<<
Diese Formulierung ist logisch mit der konventionellen Formulierung kongruent.
Sie kommt zu denselben Konsequenzen (Formeln der SRT).

Wozu also diese Haarspalterei?

Ganz einfach. Wir haben jetzt eine völlig neue Erkenntnis und Frage, die wir bisher nicht hatten.
Jetzt nämlich müssen wir fragen (statt das Relativitätsprinzip einfach als höheren Verursacher anzusetzen):

Warum sind die Naturgesetze in dem Inertialsystem A genau dergestalt, das als Folge hieraus das Relativitätsprinzip gilt?
Bisher haben wir das Relativitätsprinzip quasi als Verursacher der in A geltenden Naturgesetze behandelt.
Nunmehr haben wir das auf den Kopf gestellt und suchen nach der Ursache für das Relativitätsprinzip.
Wie folgt es allein aus den im Inertialsystem A geltenden Naturgesetzen?

Jetzt werde ich konkret:

Die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit (im Vakuum) in Inertialsystemen ist ein Naturgesetz.
Weil die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit in allen Inertialsystemen gilt, ist es möglich hieraus die Formeln der Relativitätstheorie abzuleiten. Genau das und so hat dies Einstein ja getan.

Wir wissen, daß die Lichtgeschwindigkeit in allen Inertialsystemen gleich ist. Über die Geschwindikeit des Lichtes herrscht in allen Inertialsystemen Einigkeit. Sie ist absolut.
Also ist die Geschwindigkeit des Lichtes hervorragend dafür geeignet um allgemeingültige Maßstäbe zu definieren. Genau das wird dann auch gemacht wie z.B. mit der Definition der relativistischen Gleichzeitigkeit oder der Messung der Zeit mit Hilfe einer Lichtuhr.

Folgende Vorraussetzung treffe ich hiermit:
Die Lichtgeschwindigkeit ist in dem Inertialsystem A konstant.

Nun will ich sehen, wie hieraus die Konstanz der Lichtgeschwindikeit in den anderen Inertialsystemen folgt, die sich in dem Rahmen von System A bewegen.

Wir haben gesehen, daß innerhalb der SRT die Geschwindigkeit des Lichtes benutzt wird um die Raum- und Zeitmaßstäbe zu definieren.

Wenn nun die anderen Inertialsysteme auch diese Konstanz annehmen und daraufhin mit Hilfe des Lichtes ihre eigenen Raum- und Zeitmaßstäbe definieren, so folgt hieraus (auch für diese Systeme) die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit.

Dies gilt zumindestens was das Verhalten von Licht betrifft.
Eine Lichtuhr wird die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit immer bestätigen, wenn man vorher mit (der Annahme) der Konstanz eine Sekunde mit dieser Lichtuhr definiert hat.
Das ist nur logisch und entspricht genau dem Verfahren, das in der SRT tatsächlich, erfolgreich und widerspruchsfrei angewandt wird.

Die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit gilt automatisch für Licht, wenn man vorher mit dieser Annahme die Raum- und Zeitmaßstäbe definiert hat. Das sich dies innerhalb des Innertialsystems A überhaupt widerspruchsfrei durchführen läßt, haben die Formeln der SRT erwiesen.

Ferner haben diese erwiesen, daß sich dies auch für alle anderen Inertialsysteme im Rahmen von A durchführen läßt, zumindestens was das Licht betrifft (d.h. um genau zu sein auch für alle anderen Teilchen, die sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen, wie z.B. den Gluonen. Im weiteren werde ich mich daher nicht speziell auf das Licht beziehen, sondern auf alle Teilchen, die sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen: Den Luxonen).
Das ist beinahe schon eine Tautologie:
Die mit Luxonen gefundenen Raum-und Zeitmaßstäbe gelten auch für Luxonen.

Eine ganz andere Frage ist es, warum die mit Luxonen definierten Raum- und Zeitmaßstäbe auch für die gewöhnliche Materie gelten sollten.
Warum sollte Uran z.B. nach den Maßstäben der Lichtuhr zerfallen?
Dies ist in der Tat nicht selbstverständlich.
Dies ist nur so, wenn die Lichtgeschwindigkeit auch dann konstant ist, wenn sie mit Uhren aus gewöhnlicher Materie gemessen wird (wie z.B. meine Armbanduhr).
Um das zu erklären scheint das Axiom der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit tatsächlich notwendig.
Genau dann nämlich ist die mit einer Lichtuhr gemessene Zeit exakt gleich wie die mit einer Armbanduhr gemessene Zeit.

Es gibt aber einen ganz anderen Grund dafür, weshalb die mit Armbanduhren gemessene Zeit identisch ist mit der Lichtuhrzeit.
Die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit ist nicht die Ursache hiervon, sondern gerade umgekehrt:
Sie folgt daraus.

Doch warum dies so ist werde ich in Teil 2 beantworten.

Vorerst stelle ich folgende Behauptungen dahin als Kernaussagen von Teil 1:

1. In einem bestimmten Inertialsystem A ist die Lichtgeschwindigkeit konstant.
2. Aus den Naturgesetzen von Inertialsystem A allein folgt die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit innerhalb allen anderen Inertialsystemen, die innerhalb des Rahmens von System A beschrieben werden.
3. Dies gilt zumindestens für die Luxonen dieser anderen Inertialsysteme, wenn diese mit Hilfe von Luxonen ihre eigenen Raum- und Zeitmaßstäbe definieren.
4. Dieses Verfahren läßt sich widerspruchsfrei durchführen.
5. Die SRT folgt für das Verhalten von Luxonen, wenn man Luxonen für die Definition der Raum- und Zeitmaßstäbe benutzt, und wenn die Lichtgeschwindigkeit wenigstens in einem einzigen Inertialsystem als konstant bekannt ist.
6. Inwiefern die Raum- und Zeitmaßstäbe gewöhnlicher Materie wie z.B. Armbanduhren davon betroffen ist, soll hier noch nicht erörtert werden, sondern folgt in Teil 2.

Zu Punkt 5 möchte ich eine Warnung aussprechen.
Jeden der diesem Punkt nicht zustimmt, fordere ich auf mir zu zeigen, wo bitte ein Fehler in der SRT vorliegt.
Denn genau dieses Verfahren, was ich hier beschreibe (Raum- und Zeitmaßstäbe innerhalb eines Inertialsystems definieren unter der Annahme der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit) wird in der SRT praktiziert, und ist (leider) nicht auf meinem Mist gewachsen.
Gegen Punkt 5 zu argumentieren heißt also gegen die SRT zu argumentieren.
(Nun, vielleicht irre ich mich ja auch darin).

Umgekehrt kann ich mir allerdings beim besten Willen nicht vorstellen, wie man Punkt 5 zustimmen und dann Teil 2 nicht verstehen kann.
Wer Punkt 5 zustimmt ist mir auf den Leim gegangen.



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Wenn alle Eisbären weiß sind, und Knut ein Eisbär ist, welche Farbe hat dann wohl der Bär?

[Marco Polo]

Zitat von Villon

Schauen Wir uns das einmal in der folgenden Formulierung an:
>>In allen Inertialsystemen gelten dieselben Naturgesetze.<<

Das bedeutet, das ein beliebig ausgesuchtes Inertialsystem (nennen wir es Inertialsystem A) ausreicht, um ein physikalisches Geschehen mit Hilfe der in ihm geltenden Naturgesetze vollständig zu beschreiben.

Es kann also auch alle relativistischen Phänomene (Zeitdilatation, Massenzunahme usw.) allein mit den in ihm geltenden Naturgesetzen vollständig und korrekt beschreiben.

Das sehe ich anders.

Einstein schrieb dazu dereinst:

Die Gesetze, nach denen sich die Zustände der physikalischen Systeme ändern, sind unabhängig davon, auf welches von zwei relativ zueinander in gleichförmiger Translationsbewegung befindlichen Koordinatensystemen diese Zustandsänderungen bezogen werden.

Ohne ein zweites Inertialsystem (also der Vergleich zwischen 2 Inertialsystemen) ergibt das Relativitätsprinzip keinen Sinn.

Wenn ich lediglich "ein" Inertialsystem betrachte, dann treten in diesem keinerlei relativistischen Effekte auf. Ich kann in meinem eigenen Inertialsystem z.B. keine Zeitdilatation messen. Dafür brauche ich ein zweites Inertialsystem, das sich relativ zu meinem bewegt. Für dieses kann ich dann eine Zeitdilatation messen.

[Villon]

Du kannst dieses zweite Inertialsystem aber als bewegtes System innerhalb deines eigenes Inertialsystems vollständig beschreiben. Daher sehe ich da keinen Widerspruch bzw. keine Unvollständigkeit.

[Marco Polo]

Zitat von Villon

Du kannst dieses zweite Inertialsystem aber als bewegtes System innerhalb deines eigenes Inertialsystems vollständig beschreiben. Daher sehe ich da keinen Widerspruch bzw. keine Unvollständigkeit.

Das siehst du falsch. Relativgeschwindigkeiten innerhalb ein und des selben Intertialsystems werden ganz normal addiert.

Erst wenn ich diese in einem relativ zu mir bewegten Inertialsystem betrachte kommt die relativistische Geschwindigkeitsaddition ins Spiel.

Die Lorentztransformation bezieht sich auf 2 Inertialsysteme in Relativbewegung.

Da gibt es keine zwei Meinungen.

[Marco Polo]

Um das nochmal heraus zu streichen:

Wenn ich die Addition von Relativgeschwindigkeiten im eigenen Inertialsystem betreibe, dann gilt der sogenannte Newtonsche Grenzfall. Und zwar prinzipiell.

Es gilt dann: vAB=vB-vA

So wie in der klassischen Mechanik.

Die SRT kommt in diesem Fall nicht zur Anwendung.

Erst wenn ich die Addition von Relativgeschwindigkeiten im relativ zur mir bewegten Inertialsystem durchführe, muss ich die relativistische Geschwindigkeitsaddition bemühen.

Das kannst du in jedem entsprechenden Lehrbuch nachlesen.

[Villon]

Wo ist das Problem?
Ich kann auch in einem Inertialsystem A die Relativbewegung zweier Systeme beschreiben und also auch die relativistische Geschwindigkeitsaddition...

Mit der Beschreibung aus A habe ich dann eine vollständige Beschreibung.
Z.B. kann ich aus diesen Daten für jeden Beobachter errechnen, wie er die anderen sieht.
Die Sicht der anderen Beobachter ist auch ein physikalisches Phänomen im Inertialsystem von A.

Also ist ein Inertialsystem ausreichend, um eine vollständige Beschreibung zu liefern.

[Hawkwind]

Zitat von Villon

Wo ist das Problem?
Ich kann auch in einem Inertialsystem A die Relativbewegung zweier Systeme beschreiben und also auch die relativistische Geschwindigkeitsaddition...

Mit der Beschreibung aus A habe ich dann eine vollständige Beschreibung.
Z.B. kann ich aus diesen Daten für jeden Beobachter errechnen, wie er die anderen sieht.
Die Sicht der anderen Beobachter ist auch ein physikalisches Phänomen im Inertialsystem von A.

Also ist ein Inertialsystem ausreichend, um eine vollständige Beschreibung zu liefern.

Denke, dagegen ist m.E. erst einmal nichts zu sagen.
Mit dem Titel des Threads
"Die SRT/Raumzeit folgt aus dem Standardmodell der Teilchenphysik"
kann ich auch leben, wenn es auch historisch umgekehrt war: die SRT floss in das Standardmodell der Teilchenphysik ein (via relativistischer Eichtheorien). Deshalb ist es sicher auch nicht falsch zu behaupten, die SRT "folge as dem Standardmodell".

[Marco Polo]

Zitat von Villon

Ich kann auch in einem Inertialsystem A die Relativbewegung zweier Systeme beschreiben und also auch die relativistische Geschwindigkeitsaddition...

Also ist ein Inertialsystem ausreichend, um eine vollständige Beschreibung zu liefern.

Um sicher zu stellen, dass wir das Gleiche meinen:

Wir haben im Inertialsystem A zwei Objekte mit den Geschwindigkeiten ux1 und ux2 und möchten deren Relativgeschwindigkeit im gleichen System berechnen.

Und das soll jetzt allen Ernstes mit der relativistischen Geschwindigkeitsaddition funktionieren? Das wäre mal was Neues.

Bestimmt habt ihr aber etwas Anderes gemeint.

[Bauhof]

Zitat von Marco Polo

Um sicher zu stellen, dass wir das Gleiche meinen:

Wir haben im Inertialsystem A zwei Objekte mit den Geschwindigkeiten ux1 und ux2 und möchten deren Relativgeschwindigkeit im gleichen System berechnen.

Und das soll jetzt allen Ernstes mit der relativistischen Geschwindigkeitsaddition funktionieren? Das wäre mal was Neues.

Bestimmt habt ihr aber etwas Anderes gemeint.

Hallo Marc,

das ist nichts Neues.
Stelle dir in einem Minkowski-Diagramm zwei Weltlinien vor, die diese zwei Objekte X1 und X2 durchlaufen.

Dann repräsentiert der Winkel β zwischen den beiden Weltlinien die Relativgeschwindigkeit zwischen Objekt X1 und Objekt X2.

Muss ich eine Skizze liefern?

M.f.G. Eugen Bauhof

[Marco Polo]

Zitat von Bauhof

Hallo Marc,

das ist nichts Neues.
Stelle dir in einem Minkowski-Diagramm zwei Weltlinien vor, die diese zwei Objekte X1 und X2 durchlaufen.

Dann repräsentiert der Winkel β zwischen den beiden Weltlinien die Relativgeschwindigkeit zwischen Objekt X1 und Objekt X2.

Muss ich eine Skizze liefern?

M.f.G. Eugen Bauhof

Ja bitte Eugen. Skizze wäre gut. Bitte mit Beschriftung der Koordinatenachsen.