Konstanz der Lichtgeschwindigkeit

[Gepakulix]

Es gibt in der Messtechnik ein Grundsatz, wonach es unmöglich ist, dass ein Messgerät mit sich selber kalibriert wird.
Entsprechend ist es nicht möglich, dass der Urmeter in Paris benützt wird, um den Urmeter selber zu überprüfen.

Auch wenn ich den Beweis davon nicht kenne, scheint mir dieser Grundsatz sehr plausibel.

Den Grundsatz anders formuliert: Die Funktionsweise des Messgeräts muss unabhängig sein von dem zu messenden Objekt.


Genau dieses Prinzip wird aber (aus meiner Sicht) schwerstens verletzt, wenn man die Lichtgeschwindigkeit messen will.
Um die Lichtgeschwindigkeit zu messen, benötigt man ja mindestens eine Uhr sowie ein Distanzmessgerät (Meter).
Nun sind aber beide direkt abhängig vom zu messenden Objekt (Lichtgeschwindigkeit).

Uhr: Hier ist es trivial ersichtlich wenn man eine Lichtuhr anschaut: Die Zählweise ist direkt proportional zur lokal vorherrschenden Lichtgeschwindigkeit.

Meter: Die Länge eines Meters basiert schlussendlich auf dem Durchmesser der verwendeten Atome. Den Durchmesser der Atome kann heute aber formelmässig gut berechnet werden. Und als wichtigster Einflussparameter auf den Atomdurchmesser steht in der Formel wieder die lokal vorherrschende Lichtgeschwindigkeit.

Mit anderen Worten: Basierend auf dem Grundprinzip der Messtechnik ist es unmöglich die Lichtgeschwindigkeit zu messen: Es muss immer derselbe Wert herauskommen.


Und jetzt endlich zur Frage:
Kann mir jemand erklären, weshalb man sich bei der SRT einer komplizierten 4 dimensionale Raum-Zeit Strukturen bedienen muss, um ein einfaches Messtechnisches Problem erklären zu können?

Gruss, Gepakulix

[seberta]

Guten Tag, Gepakulix!
Kennen wir uns vielleicht von irgendwoher?
Ich finde Ihre Frage sehr interessant und hoffe, dass die PHYSIKER-Experten expertenhaft auf diese Frage eingehen.
Leider bin ich kein Physiker - nur eine arme Meta-Physikerin, die sich über Vieles wundert, was da so in der Physik "getrieben" wird.
Im übrigen habe ich nichts dagegen, wenn die SRT falsifiziert wird - (und die ART evtl. noch dazu!).
Gruss, seberta
(EINSTEIN würde sich wahrscheinlich auch darüber freuen!?)

[rene]

Die verwendeten Längen- und Zeiteinheiten sind willkürlich und lehnen sich an den (ungefähren) 40'000'000sten Teil des Erdäquatorumfangs und an den 86'400sten Teil des mittleren Sonnentages an. Auch mit anderen beliebigen Längen- und Zeiteinheiten würde eine Kostanz der Vakuumlichtgeschwindigkeit resultieren.

Die seit 1983 gültige Neudefinition des Meters als Wegstrecke, die das Licht in 1/299'792'458 Sekunden zurücklegt, trägt diesem Umstand Rechnung.

Was das alles mit der SRT zu tun haben soll, liegt an den Transformationseigenschaften zweier relativ zueinander bewegter Koordinatensysteme. Nach der klassischen Galilei-Transformation müsste sich als Relativgeschwindigkeit einer bewegten Lichtquelle c±v ergeben, was aber nicht der Fall ist. Erst die Lorentz-Transformation liefert die richtige Grundlage der aus der Elektrodynamik gewonnenen Befunde. Demnach wird diese Invarianz von c in allen Inertialsystemen durch die Zeitdilatation und Längenkontraktion bewirkt mit

x'=γ*(x-vt) und x=γ*(x'-vt')
t'=γ*(t-vx/c²) und t=γ*(t'-vx'/c²)

und γ=1/sqrt(1-v²/c²), womit v = v' = x/t = x'/t' ebenfalls invariant ist.


Grüsse, rene

[WoenK]

Meiner Ansicht nach ist Lichtgeschwindigkeit nur insoweit konstant, wie es das System in dem sie gemessen wird vorschreibt. Es erleichtert einiges, wenn man dazu ein System verwendet, das man auch prüfen kann.
Deswegen bezweifel ich auch, das die ART/SRT jemals falsifiziert wird, da sie unsere 4 dimensionale Wahrnehmung umschreiben und Lichtgeschwindigkeit darin als Konstante definieren. Eine Konstante eigenet sich optimal um ein Messsystem zu eichen und nicht im umgkehrt den Masstab festzulegen und die Konstante anzupassen.
Ein schönes Beispiel wäre da der Tunneleffekt, bei dem es scheint, als würde etwas sich schneller als das Licht bewegen, allerdings muss früher ankommen nicht schneller bedeuten, Wenn sich etws in Nullzeit durch ein Medium bewegt kann man nicht mehr von Geschwindigkeit reden, da für eine Geschwindigkeit die Zeit immer ungleich Null sein muss.

[Gepakulix]

Hallo Rene,

Zitat von rene

...Die seit 1983 gültige Neudefinition des Meters als Wegstrecke, die das Licht in 1/299'792'458 Sekunden zurücklegt...

Es stimmt natürlich schon, dass dies die heutige Definition von Meter ist (und nicht der Urmeter in Paris). Aus meiner Sicht ist es zudem eine sinnvolle Definition.

Nur ergibt dies für diesen Thread hier ein Problem, weil diese erwähnte Definition ja genau darauf aufbaut, dass das Licht immer dieselbe Geschwindigkeit hat.
Und es macht wohl keinen Sinn,
- zuerst die Lichtgeschwindigkeit als konstant definieren,
- und dann darauf basierend zu beweisen (oder in Frage zu stellen) dass die Lichtgeschwindigkeit konstant ist.

Zitat von rene

...Nach der klassischen Galilei-Transformation müsste sich als Relativgeschwindigkeit einer bewegten Lichtquelle c±v ergeben, was aber nicht der Fall ist...

Genau hier möchte ich ansetzen: Dieses "was aber nicht der Fall ist" basiert eben auf Messungen.
Man hat also Messungen gemacht, die in einer ersten Interpretation zeigen, dass dieses c±v nicht gefunden wird.

Nur braucht es eben für solch eine Messung Messinstrumente, welche dem minimalen Grundprinzip der Messtechnik entsprechen:
- Das Messgerät darf sich nicht automatisch am zu messenden Objekt nachkalibrieren.
- oder normal ausgedrückt: Die Messinstrumente müssen unabhängig sein vom zu messenden Objekt.

Nun ist aber jedes Messinstrument basierend auf seinem Bauprinzip eine direkte Funktion der Lichtgeschwindigkeit. Die Grundregel der Messtechnink ist (aus meinem Blickwinkel) schwerstens verletzt.
Wie sagt man so schön: "wer misst, der misst Mist"

Gruss, Gepakulix

[rene]

Hallo Gepakulix

Zitat von Gepakulix

Nun ist aber jedes Messinstrument basierend auf seinem Bauprinzip eine direkte Funktion der Lichtgeschwindigkeit. Die Grundregel der Messtechnink ist (aus meinem Blickwinkel) schwerstens verletzt.
Wie sagt man so schön: "wer misst, der misst Mist"

Gruss, Gepakulix

Wenn du den Charakter einer jeden Messung sowieso bezweifelst, obwohl sich durch sie reproduzierbare Gesetze ableiten lassen, können wir aufhören Wissenschaft zu betreiben und beschreiben künftig die Natur ohne Messung (die angeblich sowieso nur Mist produziert) und verzichten erst recht auf einen Formalismus, der das Gemessene in die entsprechenden Relationen zueinander setzt (also wiederum nur Mist).

Abgesehen von Messfehlern verkennt solcher Nihilismus nicht nur die fundamentalsten Naturzusammenhänge, er trägt auch dazu bei, dass individuelle Gedankengänge ohne Falsifizierungsprüfungen zu einer Maxime erhoben werden, die durch ihre inflationsartige Verbreitung grössere Verwirrung und Widersprüchlichkeit erzeugt als es der Spielraum möglicher Interpretationen quantitativ ausgewerteter Experimente erlaubte.

Grüsse, rene

[Gepakulix]

Hallo Rene,

Dieser Satz "Wer misst, misst Mist" habe ich zwar ganz zu Beginn im Fach Messtechnik gelernt, er ist aber offensichtlich deplaziert hier. Sorry.

Ich möchte nicht grundsätzlich alle Messungen in Frage stellen. Aber das bedeutet auch nicht, dass man deshalb jedes Messresultat akzeptiert.
Und das Grundprinzip der Messtechnik, wonach man ein Messgerät nicht am zu messenden Objekt kalibrieren kann, scheint mir mehr als plausibel.

Gruss, Gepakulix

[rene]

Hallo Gepakulix

Nehmen wir z.B. den Drehspiegelversuch von Foucault:

http://de.wikipedia.org/wiki/Drehspiegelmethode

Da wird die Messanordnung wohl kaum mit dem zu vermessenden Licht kalibriert. Der Zollstock könnte weiss ich wie geeicht sein, die Uhr ebenfalls. Herauskommen würde stets das selbe Verhältnis zwischen der zurückgelegten Strecke und der Zeit.

Grüsse, rene

[Gepakulix]

Hallo Rene,

O.k., der Foucault Pendel.
Zuerst ist es mir wichtig, die versteckten Bedingungen explizit aufzuschreiben.
Damit meine ich jene Bedingungen die (ohne bei Wikipedia genannt werden) auch wichtig sind für die Interpretation des Experimentes.

Soweit ich sehe ist es die Distanz s:
Es wird hier angenommen (Vorbedingung), dass sich die Entfernung s nicht in der Länge ändert, wenn sich die Lichtgeschwindigkeit verändert.
Das wäre eine Annahme, welche nicht bewiesen ist, und somit hier nicht einfach gemacht werden dürfte.


Ich denke mir 2 identische Situationen,
- bei der ersten ist die horizontale Geschwindigkeit normal (c)
- bei der zweiten ist die horizontale Geschwindikeit nur halb so gross.

Nun hat die Lichtgeschwindigkeit nicht nur einen Einfluss auf den Lichtstrahl, sondern auf alle Gegenstände in der Versuchsanordnung.
So auch auf die Atome im Massstab, der die Länge s ausmisst.
Wenn sich die horizontale Lichtgeschwindigkeit verändert, so verändert sich (vgl Atommodelle) auch der horizontale Durchmesser der Atome im Massstab, und somit die Länge des Massstabes.
Aber ebenso die Durchmesser der Atome in der Halterung (welcher die Entfernung der beiden Spiegel fixiert).
Mit anderen Worten, wenn sich die horizontale Lichtgeschwindigkeit verändert, so verändert sich auch die Distanz s, ohne dass man es mit dem Massstab sehen kann, weil der sich ja auch verändert hat.

Wenn sich die Distanz s also gleichzeitig mit der Lichtgeschwindigkeit halbiert, so kann das Foucoult-Pendel-Experiment schlussendlich keinen Unterschied mehr erkennen.

Ich hoffe, das war nicht allzu verwirrend geschrieben. (dem eigenen Gedankengang kann man immer am besten folgen )

Gruss, Gepakulix

[rene]

Hi Gepakulix

Verwechselst du da nicht die erfolglosen Nachweise eines irgendwie gearteten absoluten Äthers, der, selbst wenn es ihn gäbe, mit unseren relativen Methoden nicht nachgewiesen werden könnte?

Nehmen wir mal an - rein hypothetisch natürlich - dass sich die Vakuumlichtgeschwindigkeit halbiert. Wir würden dies über den Zusammenhang der elektrischen und magnetischen Feldkonstante mit c0=1/sqrt(eps0*mü0) feststellen und nachweisen können.

Gute Nacht, rene