Spezielle Relativität und Newtons Axiome

Einstein über die Schulter geschaut: Fragestellungen zur Speziellen und Allgemeinen Relativitätstheorie, mathematische Methoden, Bedeutung und Interpretation
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Spezielle Relativität und Newtons Axiome

Beitrag von newtonfreund » 13. Apr 2011, 19:35

Wie weit kann man mit Newtons Axiomen und ohne die SRT und ihre Voraussetzungen kommen? Die Arbeit, auf die der Link verweist, zeigt, daß es kein Fehler ist, ab und zu nach Einsteins Motto "Mache die Dinge so einfach wie möglich, aber nicht einfacher" einen kritischen Blick auf die Wurzeln zu richten.

Hier der Link (eingefügt von gravi):
userfiles/relativitaet010211.pdf

Gruß
newtonfreund

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Re: Spezielle Relativität und Newtons Axiome

Beitrag von gravi » 13. Apr 2011, 20:01

Herzlich Willkommen hier im Forum!
Mit Deinem ersten Beitrag - der ausgezeichnet ausgearbeitet ist! - scheint ein wenig neuer Wind aufzukommen.
Ich bin schon gespannt, was unsere anderen Mitglieder dazu sagen werden...

Dann viel Spaß bei den kommenden Diskussionen!

Netten Gruß
gravi
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Sir Isaac Newton

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Re: Spezielle Relativität und Newtons Axiome

Beitrag von newtonfreund » 14. Apr 2011, 07:46

Guten Morgen gravi.

Herzlichen Dank für den freundlichen Willkommensgruß.

Viele Grüße
newtonfreund

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Re: Spezielle Relativität und Newtons Axiome

Beitrag von seeker » 14. Apr 2011, 13:56

Hallo newtonfreund. Herzlich willkommen!

Es darf natürlich auch an Einstein gezweifelt werden. Dies dient der Überprüfung von Einsteins Konzept.
Jedoch muss auch an der Alternative gezweifelt werden...

Bei deinem pdf weiß ich nicht recht, wo man anfangen soll.
Ich suche mir einfach mal ein, zwei Punkte heraus:

"3 Messung der Absolutgeschwindigkeit eines Bezugssystems:"
Überzeugt mich nicht.
Der Punkt ist ja, dass die Geschwindigkeit eines jeden massenbehafteten Objektes gegenüber c exakt Null ist.
Es gibt also keine Relativschwindigkeit ungleich Null gegen c.
Wäre dem nicht so, dann müsste man z.B. in einem geschlossenen, gleichförmig bewegten Kasten sitzend feststellen, dass sich ein Lichtstrahl (z.B. von einer Taschenlampe ausgesendet) in Bewegungsrichtung langsamer entfernt als gegen die Bewegungsrichtung. Wenn man Newton anwendet, dann muss man genau dies behaupten, wenn man von einer konstanten Lichtgeschwindigkeit relativ zu einem absoluten (unbewegten) Raum (oder Äther) ausgehen möchte.
Wenn ich den Versuch mit der Lichtbank richtig verstehe, misst du ja doch wieder nur die Relativgeschwindigkeit der Bank gegen die Lichtquelle. Was wäre, wenn man statt einer Lichtquelle eine Teilchenquelle (mit V(Teilchen)<c) benutzen würde?


"8 Atomuhr im Flugzeug:"
Hier muss natürlich die ART benutzt werden, da die Gravitation gegenüber der Geschwindigkeit überwiegt (wie du ja selbst sagst).
Außerdem ist festzuhalten, dass unser Satelliten-GPS funktioniert - und zwar nur deshalb, weil die errechneten Laufzeitabweichungen der Satellitensignale (nach der ART) hervorragend mit der Realität übereinstimmen.
newtonfreund hat geschrieben:Da die Umlaufgeschwindigkeit der Sonne um das Milchstraßenzentrum aber noch viel höher ist (270 km/s), ergibt die korrekte SRT-Berechnung eine viel höhere (zehnfache) Zeitdilatation.
Das Argument verstehe ich nicht. Diese Geschwindigkeit gilt ja sowohl für das (mitbewegte) Flugzeug als auch für das gesamte (mitbewegte) Sonnensystem. Messbar nach der SRT sind aber so immer nur Geschwindigkeitsdifferenzen (und gegebenenfalls die daraus folgenden Dilitationen).

So viel als Anfang.

Grüße
seeker
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Re: Spezielle Relativität und Newtons Axiome

Beitrag von wilfried » 14. Apr 2011, 14:28

Guten Tag werter Freund des edlen Herrn Newton

als aller erstes auch von mir ein herzliches Willkommen bei uns im Forum.

Dein Satz dass es keine Notwendigkeit für eine Modifikation oder Ersatz der Galilie Transformation gibt, ist schon ein wenig mutig.

Aber gut, sei es einmal so.

Ich habe einige Fragen dazu:

1. Lorentztransformatiom
Die Lorenztransformation beschreibt die gegenseitige Darstellung einander zugeordneter, aber trotzdem voneinander unabhängiger Koordinatensysteme. Die Zuordnung betrifft die Aussagen über die Relativbewegung zueinander.

Das vermag die Galilie trafo nicht, denn ist ist ja der linearisierte Spezialfall der allgeineren LT.

Wie passt das in Deinen Kontext?

2. Relativistische Masse
Ein Körper einer trägen Ruhemasse wird durch sein Trägheitsmoment sowie seine Geschwindigkeitskomponente beschrieben
Energie und Impuls lassen sich nicht trennen.

Zeigt das Deine vereinfachung auch?

3. Einsteins Formulierung der Energie
siehe meinen Bild unten, dort habe ich das einmal ganz knapp aufgezeigt.

Das kann ich aus Deiner Vereinfachung so nicht herauslesen. Wie kann das aus Deinen Ansätzen erreicht werden?

4. Kritik an Einsteins Forumulierung

a) Kein Teilchen kann in Ruhe abstrahlen
b) Die Differenzen von Masse und Energie entsprechen sich bis auf den Faktor c²

Zu Punkt a)

Dazu müsste auf das Teilchen sowohl die erforderlcihe Energie als auch der erforderliche Impuls übertragen werden

Zu Punkt b)

Auch solch eine Lösung ist denkbar. Jedoch muss der Zusatzterm wieder verschwinden, was schließlich zum Viererimpuls führte

5. Der Viererimpuls

Impuls und Energie hängen als Erhaltungsgrößen relativistisch zusammen.
Die Formulierung sagt u.a. aus, dass das Längenquadrat des Viererimpulses von der Geschwindigkeit unabhängig ist.

Kann das aus Deinen Vereinfachungen ebenso gewonnen werden?

6. Neue Art der Algebra

An Hand uns bekannnter Systeme haben wir gesehen:
a) Bezugssystem verändert Beschreibungen
b) Physik bleibt invariant

Die Relativität verlangt:

Varianz Beschreibungsraum wird verändert
Invarianz physikalische Eigenschaften bleiben bestehen

Relativität bewirkt:

veränderte Darstellungsform
vektorielle Transformation

Damit musste eine neue Algebra eingeführt werden, ohne diese relativistische Beschreibungen nicht möglich sind: die Tensor Algebra

Wie kann eine relativistische Beschreibung mit Deinen vereinfachten Darstellungen durchgeführt werden?


7. Minkowski Raum oder die duale Transformation der Metrik

Ausnutzung der Rotation (aus der SO Gruppe = Spinorgruppe), besser: wir nutzen eine Koordinatentransformation linear -> polar

Auch als dyadischer Tensor bekannt. Mittelpunktsymmetrie!!
Der Begriff der Zeit ist auch darüber mit dem Raum verbunden, indem die 4. Dimension als ct geschrieben wird.
Wir nennen dieses: Raumzeit oder den MINKOWSKI Raum, wenn hier das Linienelement betrachtet wird (Verschiebungsvektor)
Nicht verwechseln mit dem Euklidischen Raum!!

Lässt sich das in Deine Vereinfachungen einbringen?

Beispiel:

Die Metrik und ihre duale Transformation

Im 3 dimensionalen ergibt sich der Abstand zweier Punkte zu:

3-D Pythagoras

In der 4 dimensionalen Welt heißt diese Anschrift:

4-D Pythagoras

wird als Metriktensor bezeichnet. Er ist kovariant.

Kann das in Deinen Vereinfachungen eingefügt werden?

Vereinfachend gefragt: wie sind bei Dir Koordinatenverschiebungen mathematisch zu schreiben?=

Letzlich gilt:
Der Apfel fällt vom Baum, wie Newton bemerkte
Der Apfel fällt in die Raumzeit, wie es Einstein bemerken würde
Der Apfel fällt auf einer Geodäte in die Raumzeit, wie es im Grunde richtig formuliert wäre.


Eine Menge an Fragen, na dann: los mit der Diskussion

Netten Gruß

Wilfried
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Re: Spezielle Relativität und Newtons Axiome

Beitrag von tomS » 14. Apr 2011, 18:23

Hallo newtonfreund,

ein herzliches Willkomen von meiner Seite. Provokante Thesen, die du da aufstellst - und die ich leider nicht teile. Aber statt nun gleich "draufzuhauen", halte ich mich lieber mal zurück :-)

@Wilfried: du schreibst "Die Lorenztransformation beschreibt die gegenseitige Darstellung einander zugeordneter, aber trotzdem voneinander unabhängiger Koordinatensysteme. Die Zuordnung betrifft die Aussagen über die Relativbewegung zueinander. Das vermag die Galilei trafo nicht, denn ist ist ja der linearisierte Spezialfall der allgeineren LT." Dem stimme ich nicht zu. Beide Transformationsgesetze stellen eine Beziehung zwischen Bezugssystemen her, nur dass die eine eben die Natur richtig beschreibt, die andere nur in einem gewissen Grenzfall (kleine Geschwindigkeiten). Deine Argumentation klingt so, als ob die beiden Trafos auch konzeptionell unterschiedlich wären, dafür sehe ich aber keinen Grund.
Gruß
Tom

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Re: Spezielle Relativität und Newtons Axiome

Beitrag von newtonfreund » 14. Apr 2011, 19:52

Hallo seeker,

erstmal vielen Dank für Deine Antwort und den freundlichen Willkommensgruß.

Ob an der Alternative gezweifelt werden muß, weiß ich nicht, aber daß gezweifelt werden kann, ist selbstverständlich.

zu "3 Messung der Absolutgeschwindigkeit eines Bezugssystems:"

Ich glaube, hier muß ich mich entschuldigen, weil ich den Gedanken offenbar nicht so rübergebracht habe, daß er verständlich ist. Es wird lediglich verglichen, wie weit die optische Bank quer zum Lichtstrahl kommt (d), wenn der eine bestimmte Strecke (l) zurückgelegt hat, und das Verhältnis ist dann die Geschwindigkeit der optischen Bank relativ zur Lichtgeschwindigkeit, ausgedrückt in Lichtgeschwindigkeitseinheiten.
Natürlich gibt es eine Relativgeschwindigkeit einer Masse gegen die Lichtgeschwindigkeit, gerade weil das Licht den Sender stets mit Lichtgeschwindigkeit verläßt, unabhängig von dessen Geschwindigkeit. Deshalb würde sich das Licht einer Taschenlampe, die sich mit 0,99c bewegt, von der Taschenlampe mit 0,01c wegbewegen. Die Behauptung, "die Geschwindigkeit eines jeden massenbehafteten Objektes gegenüber c sei exakt Null", würde erfordern, daß das Licht die Geschwindigkeit seines Senders "mitnimmt", was das Licht im Gegensatz zu Materie eben gerade nicht tut (Michelson-Morley-Versuch). Genau auf diesem Fehler beruht die Fehlinterpretation des Gedankenexperiments mit den beiden Raumschiffen (5 Sichten des ruhenden und des mitbewegten Beobachters)
Ich messe auch nicht die Geschwindigkeit der optischen Bank gegen die Lichtquelle, denn diese ist mit jener fest verbunden.

zu "8 Atomuhr im Flugzeug:"
Zunächst einmal habe ich nicht behauptet, daß Ergebnisse der SRT oder ART verworfen werden müßten, sondern lediglich, daß Ergebnisse der SRT auf einfachere Art gewonnen werden können und dies auch gezeigt. Deshalb ist die einwandfreie Funktion des Satelliten-GPS kein Widerspruch.
Wenn man die Zeitdilatation nach der SRT aufgrund der Relativgeschwindigkeit eines Flugzeugs gegen die Erde heranzieht, wie es Hafele und Keating gemacht haben, impliziert man, daß die Erde die Absolutgeschwindigkeit Null hat (abgesehen von der Fraglichkeit der Anwendung der SRT, aber die beiden haben es nun einmal so gemacht). Da die Erde aber eine Relativgeschwindigkeit zur Sonne und diese zum Milchstraßenzentrum und dieses zum Zentrum des Galaxienhaufens ... hat, bewegt sich die Erde mit mindestens der Umlaufgeschwindigkeit um die Sonne und der der Sonne um das Milchstraßenzentrum. Die Zeitdilatation der Uhr im Flugzeug gegen die auf der Erde ist dann die Differenz zweier Dilatationen, nämlch der der Flugzeuggeschwindigkeit gegen Erde (0,25 km/s) plus 270 km/s abzüglich der der Erde (270 km/s). Die Dilatation hängt von Lambda ab. Diese ist eine stark nichtlineare Funktion in v, weshalb die Differenz umso größer wird, je höher die Geschwindigkeit der Erde ist. Damit ergibt sich ein erheblicher Unterschied, ob ich die Geschwindigkeit der Erde zu Null, 30 km/s (Umlaufbahn um die Sonne) oder 270 km/s annehme. Natürlich ist das alles sehr fraglich, weil die ART benutzt werden müßte, aber Hafele und Keating haben es eben so gemacht, und wenn man den falschen (linearen) Ansatz benutzt und dann noch falsch anwendet, dann kann man halt nichts damit anfangen.

Ich hoffe, daß dies zum besseren Verständnis meiner Arbeit beiträgt.

Mit freundlichen Grüßen
newtonfreund

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Re: Spezielle Relativität und Newtons Axiome

Beitrag von wilfried » 14. Apr 2011, 21:26

Guten Tag

@Tom
Deine Argumentation klingt so, als ob die beiden Trafos auch konzeptionell unterschiedlich wären, dafür sehe ich aber keinen Grund.
Die GT und LT sind natürlich konzeptionell gleich. ich sagte ja: die GT ist die Linearisierung der LT. Und so, wie Du es kommentierst ist es ja auch gemeint. Ich habe das eventuell zu kurz formuliert.

Gruß

Wilfried
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Re: Spezielle Relativität und Newtons Axiome

Beitrag von newtonfreund » 14. Apr 2011, 22:09

Hallo Wilfried,

auch Dir ein Dankeschön für die freundlichen Willkommensgrüße.

Dein Beitrag verwundert mich etwas hinsichtlich zwei Aspekten:

Meine Arbeit ist Dir seit vier Monaten bekannt und wir haben sie durchgesprochen, und ich habe versucht, Deinen Anregungen dazu gerecht zu werden. Weshalb konnten die Fragen, die Du jetzt stellst, nicht in der Zwischenzeit angesprochen werden? Ich bin sicher, wir wären in der Lage gewesen, die Punkte, wo wir uns nicht hätten einigen können, der Öffentlichkeit in geeigneter Form vorzulegen.

Aus der Lektüre der Arbeit und aus unserer Besprechung weißt Du, daß das Ziel der Arbeit ist, Ergebnisse der SRT auf einfachere und gänzlich andere Art und ohne deren Voraussetzungen zu erreichen. Sie ist eine eigenständige Hypothese und hat mit der SRT nichts zu tun, außer daß sie Ergebnisse mit ihr gemeinsam hat. Trotzdem sprichst Du sie als Vereinfachung der SRT an, und alle Deine Fragen außer der zur Galilei/Lorentztransformation betreffen die SRT oder die daraus abgeleitete Relativistik. Meine Arbeit ist aber nicht relativistisch. Bitte habe Verständnis dafür, wenn ich deshalb Deine Fragen in diesem Kontext als irrelevant betrachte und nicht auf sie eingehe.

Nun zu Galilei. Dazu habe ich folgendes gesagt (2 Bestätigung und Erweiterung des Relativitätsprinzips von Galilei):
"Aus der Experimentalphysik ist bekannt, daß Objekte mit endlicher Ruhemasse sich nicht bis auf
Lichtgeschwindigkeit beschleunigen lassen, weil mit der Annäherung an diese ihre Masse immer mehr
zunimmt. Damit ist die Begrenzung aller Objekte mit endlicher Ruhemasse auf Geschwindigkeiten
unterhalb der Lichtgeschwindigkeit gewährleistet, eines zusätzlichen Begrenzungsmechanismus
bedarf es nicht. [...] Damit ist die
Galileitransformation als lineare Additionsvorschrift von Geschwindigkeiten eines unbeschleunigten
KS und von darin gleichförmig bewegten Objekten gegenüber einem ruhenden Beobachter weiterhin
gültig.
Es besteht also keine Notwendigkeit für eine Modifikation oder eine Ersetzung des Galileischen
Relativitätsprinzips."

Dieser zusätzliche, eingeführte, aber unnötige Begrenzungsmechanismus ist die Lorentztransformation, die erzwingt, daß die Lichtgeschwindigkeit die höchste mögliche Geschwindigkeit in allen Koordinatensystemen ist.

Machen wir dazu ein kleines Gedankenexperiment: Du befindest Dich in einem Raumschiff, das unbeschleunigt mit 0,1 m/s unterhalb der Lichtgeschwindigkeit dahinfliegt. Du wirfst einen Ball in Flugrichtung ab (nehmen wir mal an, daß Du die dazu nötige gewaltige Kraft aufbringen kannst). Welche Geschwindigkeit gegenüber dem Raumschiff kann er höchstens erreichen? Klar, 0,1 m/s. Was sieht nun ein entfernter, ruhender Beobachter? Der Ball fliegt mit Lichtgeschwindigkeit (die kleinen Ungenauigkeiten mit c statt <c seien mir nachgesehen), nämlich der Summe der Raumschiff- und der Ballgeschwindigkeit. Und welche Transformation ist das? Galilei!

Lassen wir nun das Raumschiff mit Lichtgeschwindigkeit fliegen. Wenn Du den Ball jetzt wieder abwerfen willst, wird er Deine Hand nicht verlassen (Du kannst Deine Hand nicht einmal bewegen), und wenn Dir alle Energie des Universums zur Verfügung stünde. Diesen Zustand könnte man sehr gequält gemäß der SRT so beschreiben: Der Ball hat eine von Null verschiedene Geschwindigkeit, aber er kommt nicht voran, weil die Zeit stillsteht.

Ich hoffe, ich habe Dich nicht allzusehr enttäuscht.

Viele Grüße
newtonfreund

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Re: Spezielle Relativität und Newtons Axiome

Beitrag von tomS » 14. Apr 2011, 22:58

newtonfreund hat geschrieben:Meine Arbeit ist aber nicht relativistisch. Bitte habe Verständnis dafür, wenn ich deshalb Deine Fragen in diesem Kontext als irrelevant betrachte und nicht auf sie eingehe.

...

Machen wir dazu ein kleines Gedankenexperiment: Du befindest Dich in einem Raumschiff, das unbeschleunigt mit 0,1 m/s unterhalb der Lichtgeschwindigkeit dahinfliegt. Du wirfst einen Ball in Flugrichtung ab (nehmen wir mal an, daß Du die dazu nötige gewaltige Kraft aufbringen kannst). Welche Geschwindigkeit gegenüber dem Raumschiff kann er höchstens erreichen? Klar, 0,1 m/s. Was sieht nun ein entfernter, ruhender Beobachter? Der Ball fliegt mit Lichtgeschwindigkeit (die kleinen Ungenauigkeiten mit c statt <c seien mir nachgesehen), nämlich der Summe der Raumschiff- und der Ballgeschwindigkeit. Und welche Transformation ist das? Galilei!

Lassen wir nun das Raumschiff mit Lichtgeschwindigkeit fliegen. Wenn Du den Ball jetzt wieder abwerfen willst, wird er Deine Hand nicht verlassen (Du kannst Deine Hand nicht einmal bewegen), und wenn Dir alle Energie des Universums zur Verfügung stünde. Diesen Zustand könnte man sehr gequält gemäß der SRT so beschreiben: Der Ball hat eine von Null verschiedene Geschwindigkeit, aber er kommt nicht voran, weil die Zeit stillsteht.
Du schreibst zwar, dass deine Arbeit nichtrelativistisch ist; da du aber eine Beziehung zwischen Newton und SRT herstellen willst, kann sie ja nicht völlig nichtrelativistisch sein; du siehst mir also bitte nach, dass ich mich trotzdem dazu äußere. Ich habe einige Sätze von dir und diejenigen, die ich gerne kritisieren möchte, kursiv gesetzt.

Zunächst mal ist es für die Kraft bzw. Geschwindigkeit, mit der du den Ball relativ zum Raumschiff bechleunigen bzw. werfen möchtest, irrelevant, wie schnell sich das Raumschiff bzgl. irgendeines anderen Bezugssystemes bewegt. Die Kraft, Bescheunigung, Geschwindigkeit usw., die du ausübst, spürst bzw. misst, beziehen sich immer und auschließlich auf das Bezugssystem des Raumschifes selbst. Das gilt sowohl in der Newtonschen als auch in der relativistischen Mechanik; insofern enthält auch die Newtonsche Mechanik ein Relativitätsprinzip!

Dann nimmst du an, die Geschwindigkeit des Balls bezogen auf das Raumschiff wäre auf 0.1 m/sec begrenzt (du leitest das aus der Galilei-Trf. bzw. der nicht-rel. Addition von Geschwindigkeiten ab, nehme ich an). Das ist sowohl in der Newtonschen als auch in der relativistischen Mechanik falsch. In der einen ist jede Geschwindigkeit prinzipiell unbegrenzt, in der anderen ist die Relativgeschwindigkeit prinzipiell durch c begrenzt. Evtl. verstehe ich deine Herleitung bzw. Idee nicht korrekt, aber wenn du die SRT einfacher bzw. in Teilen anders herleiten willst, dann musst du sie in den wesentlichen Teilen trotzdem korrekt herleiten.

Der Fall des mit Lichtgeschwindigkeit bewegten Raumschiffs ist in beiden Theorien irrelevant. In der Newtonschen gibt es überhaupt keine ausgezeichnete Geschwindigkeit, in der SRT kann ein Raumschiff sowie ein massebehafteter Beobachter oder Ball sich niemals mit Lichtgeschwindigkeit bewegen; alle darauf aufbauenden Schlussfolgerungen sind irrelevant.

Generell habe ich mit sehr vielen Punkten in deinem Papier ein Problem, ich glaube aber, dass man diese zunächst in mehrere Kategorien einteilen sollte:
a) Schlussfolgerungen, (falsche) Interpretationen, Beispiele, ...
b) (teilw. falsche) Zielsetzungen, also Dinge die du beweisen bzw. belegen möchtest
c) Grundannahmen, Voraussetzungen
Wenn du diese Aufteilung vornimmst, dann würde ich mich darauf beschränken, c) zu diskutieren, denn a) und b) sind entweder irrelevant oder klären sich von selbst.
Gruß
Tom

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Re: Spezielle Relativität und Newtons Axiome

Beitrag von seeker » 14. Apr 2011, 23:55

Ich für meinen Teil finde die Diskussion jedenfalls interessant, weil ich hoffe dabei ein tieferes Verständnis für Newton und Einstein zu erlangen.
In diesem Lichte will ich versuchen diese Diskussion zu führen. (Das als Hintergrund.)
Dazu müssen wir aus meiner Sicht Punkt für Punkt vorangehen.

Mein 1. zentraler Punkt:
newtonfreund hat geschrieben:Deshalb würde sich das Licht einer Taschenlampe, die sich mit 0,99c bewegt, von der Taschenlampe mit 0,01c wegbewegen. Die Behauptung, "die Geschwindigkeit eines jeden massenbehafteten Objektes gegenüber c sei exakt Null", würde erfordern, daß das Licht die Geschwindigkeit seines Senders "mitnimmt", was das Licht im Gegensatz zu Materie eben gerade nicht tut (Michelson-Morley-Versuch).
Ich war immer der Auffassung, dass gerade der Michelson-Morley-Versuch diese Auffassung widerlegt hat (auch wenn der ursprüngliche Versuch damals nach heutiger Analyse zu ungenau war und erst später beweiskräftig durchgeführt wurde).
Dieses Experiment sollte damals die Äthertheorie (=absolutes Bezugssystem) überprüfen. Das Interferometer misst die Lichtgeschwindigkeit längs zur Bewegung der Erde und quer dazu. Das Ergebnis war (soweit ich weiß), dass c in beiden Richtungen genau gleich groß ist, obwohl im einen Fall die Geschwindigkeit der Erde um die Sonne abgezogen werden müsste. Das wiederum widerlegt diese Ansicht: "Deshalb würde sich das Licht einer Taschenlampe, die sich mit 0,99c bewegt, von der Taschenlampe mit 0,01c wegbewegen."
Die Schlussfolgerung (um das beobachtete c dennoch konstant halten zu können) war, dass sich dann eben Raum und Zeit "verbiegen" müssen (beobachterabhängig), dass also nicht Raum und Zeit absolut und unveränderlich sind, sondern ein bestimmter Quotient daraus: die Grenzgeschwindigkeit c.

Eine Grundidee von Einstein ist ja die folgende:

Ein Beobachter in einem geschlossenen Kasten, der sich unbeschleunigt im einem freien Raum bewegt, ist kräftefrei und hat keine Möglichkeit seine Geschwindigkeit festzustellen ohne aus dem Kasten zu schauen.
D.h: Alle Experimente, die in irgendeinem solchen Kasten durchgeführt werden, verlaufen völlig gleich und völlig unabhängig von dessen Geschwindigkeit (zu einem gedachten ruhenden Raum).

Ich finde diese Ansicht zutiefst logisch. Willst du sie ernsthaft in Frage stellen? Wie kann man das begründen (Experiment)?
Das wäre mein 1. zentraler Punkt...

Grüße
seeker
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Re: Spezielle Relativität und Newtons Axiome

Beitrag von newtonfreund » 15. Apr 2011, 11:33

Hallo Tom,

danke für den freundlichen Willkommensgruß, und danke für Deine Nachsicht, die mir vorerst eine Antwort erspart. Bei mir ist nämlich "Land unter", denn ich will ja jedem eine (hoffentlich) eiigermaßen qualifizierte Antwort geben, und das kostet Zeit.

Herzliche Grüße
newtonfreund

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Re: Spezielle Relativität und Newtons Axiome

Beitrag von tomS » 15. Apr 2011, 11:46

Hier wird niemand unter Druck gesetzt :-)
Gruß
Tom

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Re: Spezielle Relativität und Newtons Axiome

Beitrag von wilfried » 15. Apr 2011, 14:12

Guten Tag zusammen

@newtonfreund
Dein Beitrag verwundert mich etwas hinsichtlich zwei Aspekten:
Nicht verwundert sein Hartmut, wäre Dein Beitrag schlecht, dann hätte ich Dir a) nicht dazu geraten, den hier unterzubringen und b) würde keine Diskussion erfolgen. Die sich entwickelte Diskussion zeigt ja gerade, dass Dein Beitrag eine gewisse Provokation der theoretischen Physik ist und daher muss die Diskussion einfach kontrovers sein. Alles andere hätte ich nicht erwartet. Ich sehe die laufende Diskussion als Lob für Dich und Anerkennung Deiner Mühen. Aber auch als Hinterfragung, inwieweit Deine Vereinfachungen gültig sind.

Und auch zu Deiner Frage, weshalb ich die Fragen nicht eher stellen konnte:
Klar, hätte ich, aber ich habe Deinen Beitrag gelesen und mit Dir darüber diskutiert. Warum sollte ich hingehen und solch eine, lass mich sagen aussgergewöhnliche Darstellung der SRT durch bereits im Voraus gestellte Skepsis, so nicht geschehen lassen?

Deine Idee hat etwas, hat einen Charme und den sollte ich Dir nehmen??? Diese Ideen sollte ich platt machen duch gewisse Fragen, deren Antwort eventuell zu einer nicht Veröffentlichung geführt hätten?? Das wäre sehr schade gewesen und daher habe ich das nicht gemacht.

Lass uns doch darüber weiter diskutieren und sehen, wie weit Deine Vereinfachungen anwendbar/gültig sind und eventuell welche Einschränkungen dieses haben mögen. Darum geht es doch.
Tom und seeker hinterfragen ja auch. Das ist es doch, was einen guten Beitrag hier aus macht:

lebendige Diskussion

Daher: Danke für Deinen Beitrag so wie er ist, verbunden mit der Bitte, dass Du unsere Diskussionen hier positiv auffasst.

Netten Gruß

Wilfried
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Re: Spezielle Relativität und Newtons Axiome

Beitrag von gravi » 15. Apr 2011, 19:46

newtonfreund hat geschrieben:Machen wir dazu ein kleines Gedankenexperiment: Du befindest Dich in einem Raumschiff, das unbeschleunigt mit 0,1 m/s unterhalb der Lichtgeschwindigkeit dahinfliegt. Du wirfst einen Ball in Flugrichtung ab (nehmen wir mal an, daß Du die dazu nötige gewaltige Kraft aufbringen kannst). Welche Geschwindigkeit gegenüber dem Raumschiff kann er höchstens erreichen? Klar, 0,1 m/s. Was sieht nun ein entfernter, ruhender Beobachter? Der Ball fliegt mit Lichtgeschwindigkeit (die kleinen Ungenauigkeiten mit c statt <c seien mir nachgesehen), nämlich der Summe der Raumschiff- und der Ballgeschwindigkeit. Und welche Transformation ist das? Galilei!
Ich meine, das kann so nicht funktionieren. Anstelle des Balles könnte ich nach dieser Rechenart auch von diesem Raumschiff eine zweite Rakete abfeuern, die ebenfalls mit 0,9999... c fliegt. Dann hätte man fast doppelte Lichtgeschwindigkeit erreicht - aus Sicht des ruhenden Beobachters. Oder eine abgestrahlte Funkwelle würde sich mit c + (c-o,1m/s) ausbreiten. Das wäre zwar schön praktisch, funktioniert aber nicht.

Übrigens: Wenn ich mit einer Rakete irgendwo knapp unterbalb von c fliegen würde, könnte ich Bälle nach Herzenslust werfen. Denn aus meiner Sicht befinde ich mich in einem ruhenden System!

Netten Gruß
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Re: Spezielle Relativität und Newtons Axiome

Beitrag von newtonfreund » 16. Apr 2011, 09:12

Hallo seeker, Tom und gravi,

mir scheint, wir diskutieren unter unterschiedlichen Voraussetzungen. Schaffen wir deshalb eine gemeinsame Basis, indem wir uns auf Minimalvoraussetzungen einigen (und ich denke, das können wir, da sie Gedankengut auch der SRT und experimentell vielfach bestätigt sind):

1. Die Lichtgeschwindigkeit ist eine absolute Geschwindigkeit, isotrop und konstant in jedem IS. Das zeigt übrigens auch Maxwell, nach dem die Ausbreitungsgeschwindigkeit elektromagnetischer Wellen im Vakuum nur von zwei Naturkonstanten abhängt: epsilon0 und my0.
2. Die Masse ist geschwindigkeitsabhängig, ihr Verhältnis zur Ruhemasse (Masse bei absoluter Geschwindigkeit Null) ist Gamma.

Absolut heißt, der mitbewegte Beobachter sieht das gleiche wie der ruhende. Was "das gleiche" bedeuten soll, sei an diesem Beispiel erläutert: Der ruhende Beobachter sieht eine Masse sich bewegen und stellt fest, daß sie infolge ihrer absoluten Geschwindigkeit größer als die Ruhemasse ist. Der mitbewegte Beobachter sieht nicht so ohne weiteres, daß er bewegt ist, sieht aber, daß ein Objekt (z.B. er selbst) mehr Masse hat als seine Ruhemasse, und wenn er daraufhin seine Absolutgeschwindigkeit mißt (s.u.), kennt er diese auch, hat also den gleichen Informationsstand wie der Beobachter in Ruhe.

Dies widerspricht der Aussage, daß ein Beobachter in einem unbeschleunigten KS nicht feststellen könne, ob sein KS gleichförmig bewegt oder in Ruhe sei:

"3 Messung der Absolutgeschwindigkeit eines Bezugssystems" zeigt, wie die Absolutgeschwindigkeit eines KS gemessen werden kann.

Da die Masse eines Objektes von seiner Absolutgeschwindigkeit abhängt, kann letztere durch Bestimmung der Massenänderung bei einer Geschwindigkeitsänderung ermittelt werden.

Der mitbewegte Beobachter kann also schon feststellen, auch wenn sein KS ein geschlssener Kasten ist, wie sich sein KS bewegt.

Zusammen zeigen die beiden Voraussetzungen, daß sich die Physik in einem bewegten KS keineswegs genau gleich abspielt wie in einem ruhenden, insbesondere dann nicht, wenn die Geschwindigkeit des KS sich der Lichtgeschwindigkeit nähert, sondern daß auch absolute Effekte stattfinden, die von der absoluten Geschwindigkeit der Objekte abhängen, die sich in dem bewegten KS befinden. Deshalb eilt ein "schnelles" KS dem von ihm ausgesandten Licht nach und kann der Ball nur noch höchstens auf eine Geschwindigkeit beschleunigt werden, die der Differenz der Lichtgeschwindigkeit und der Geschwindigkeit des bewegten KS (des Raumschiffs) entspricht.

Damit sind meine Aussagen in meiner Arbeit und in der bisherigen Diskussion zurückgeführt auf die beiden obigen Voraussetzungen.

Beiträge, die nicht mit den beiden obigen Voraussetzungen im Einklang sind, sollten vielleicht noch einmal mit diesem Beitrag verglichen werden.

Freundliche Grüße
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Re: Spezielle Relativität und Newtons Axiome

Beitrag von gravi » 16. Apr 2011, 20:09

Nur kurz mal zum Verständnis:

Ja, Masse ist geschwindigkeitsabhängig. Aber nur auf dem Papier. Was bei zunehmender Geschwindigkeit sich ändert ist die gespeicherte kinetische Energie. Die Anzahl der Atome/Moleküle, die eine Rakete ausmachen, bleibt unverändert...

Gruß
gravi
Unser Wissen ist ein Tropfen. Was wir nicht wissen, ist ein Ozean.
Sir Isaac Newton

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Re: Spezielle Relativität und Newtons Axiome

Beitrag von newtonfreund » 17. Apr 2011, 07:55

Hallo gravi,

da sind wir völlig einer Meinung (bis auf "Aber nur auf dem Papier". vgl. Experimente mit Teilchenbeschleunigern). Bezüglich dessen, was ich geschrieben habe, ist es aber ohne Bedeutung, da Masse und Energie eines Objektes äquivalent sind und gemäß Gamma von der absoluten Geschwindigkeit des Objektes abhängen. Du mißt also in jedem bewegten KS dieselbe Masse (oder Energie) dieses Objeketes wie der ruhende Beobachter.

Gruß
newtonfreund

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Re: Spezielle Relativität und Newtons Axiome

Beitrag von seeker » 17. Apr 2011, 11:14

Hallo newtonfreund!

Zu 1:
In diesem Kontext: Ja!

Zu 2:
Da bin ich anderer Ansicht.
Aus meinem Verständnis heraus ist nach Einstein auch Masse und Energie relativ.
D.h. der Beobachter im (von außen gesehen schnellen, unbeschleunigten) Kasten beobachtet keinerlei Dilitation: weder bei Masse und Energie noch bei Zeit- und Raumabständen (im Kasten).
Der unbewegte Beobachter im Kasten wird also messen, dass seine Masse ganz normal ist (=Ruhemasse), obwohl ein äußerer Beobachter messen wird, dass er durch seine hohe Geschwindigkeit u.a. eine erhöhte Masse hat.

Beste Grüße
seeker
Grüße
seeker


Mache nie eine Theorie zu DEINER Theorie!
Denn tut man das, so verliert man zumindest ein Stück weit seine Unvoreingenommenheit, Objektivität.

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Re: Spezielle Relativität und Newtons Axiome

Beitrag von newtonfreund » 17. Apr 2011, 17:31

Hallo seeker,
ich habe mich auf gesicherte, weil vielfach weltweit wiederholte Experimente der Hochgeschwindigkeitsteilchenphysik mit identischem Ergebnis berufen, und auf die Beziehung für die geschwindigkeitsabhängige Masse, die ein Ergebnis der SRT ist. Ich bin kein Experimentalphysiker noch überhaupt ein Physiker, und nicht mehr der richtige Diskussionspartner, so leid es mir tut, wenn Du solche Ergebnisse anzweifelst. Da kann ich Dich nur an die Experimentalphysiker des CERN in Genf oder an die des DESY in Hamburg verweisen.

Nette Grüsse
newtonfreund

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Re: Spezielle Relativität und Newtons Axiome

Beitrag von tomS » 17. Apr 2011, 21:37

newtonfreund hat geschrieben:Bezüglich dessen, was ich geschrieben habe, ist es aber ohne Bedeutung, da Masse und Energie eines Objektes äquivalent sind und gemäß Gamma von der absoluten Geschwindigkeit des Objektes abhängen. Du mißt also in jedem bewegten KS dieselbe Masse (oder Energie) dieses Objeketes wie der ruhende Beobachter.
Das stimmt so nicht. Es gibt keine absolute Geschwindigkeit, das ist die zentrale Idee der Relativitätstheorie - und sie gilt auch bereits der Newtonschen Mechanik. Schauen wir uns das mal genauer an: In der Newtonschen Mechanik hat ein Objekt der Masse m mit Geschwindigkeit v (ggü. einem beliebigen Bezugssystem) die kinetische Energie E = mv²/2. Betrachten wir nun den folgenden Fall: Ein Objekt der Masse m ruht bzgl. meines Bezugssystems. Nun setze ich mich in Bewegung und bewege mich zuletzt bzgl. des Objektes mit der Geschwindigkeit v. Das Objekt hat jetzt wiederum ggü. meines Bezugssystems eine Energie E=mv²/2. Es ist sinnlos, von absoluter Bewegung zu sprechen, da diese nicht messbar ist.
Gruß
Tom

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Re: Spezielle Relativität und Newtons Axiome

Beitrag von wilfried » 18. Apr 2011, 08:57

Guten Tag zusammen

ich denke, was newtonfreund schrieb und meint mit absoluter Geschwindigkeit ist der Geschwindigkeitsunterschied des ruhenden im Vergleich zum bewegten KS. Diese Geschwindigkeit spiegelt sich in den bekannten Gleichungen wieder und so sagte es newtonfreund ja auch:
d gemäß Gamma von der absoluten Geschwindigkeit des Objektes
Vorschlag, damit wir dieses Wort "absolut" wegbekommen: lieber newtonfreund, nenn das bitte relative Geschwindigkeit.
Du mißt also in jedem bewegten KS dieselbe Masse (oder Energie) dieses Objeketes wie der ruhende Beobachter
lasst uns mal die Masse zweier Körper nach einem unelastischen Stoss betrachten:
m(v) + m(0) = M(v')

m(v) ist die bewegte Masse, m(0) eine ruhende Masse und M(v') die vereinigte Masse nach dem unel. Stoss, die sich dann mit v' bewegen möge.

sind die Geschwindigkeiten klein, erhätlt man für die Gesamtruhemasse oder Erhaltung der Masse:



Heisst:
die Gesamtruhemasse ist ergibt sich nicht einfach als Addition der Teilmassen. Stossen die beiden Kugeln aufeinander, geht auch ein Teil der Energie als Wärme verloren. Welcher Teil?

Die kinetische Energie beträgt



ist die Geschwindigkeit einer Kugel vor dem Stoss. Nach dem Stoss sei vereinfachend die Geschwindigkeit Null. Die abgestrahlte Wärme ist:





so dass die verbleibende Gesamtmasse damit:



wird und so erkennen wir: Die Zufuhr von Wärme (durch den Stoss) vergrössert die Masse.

ich multipliziere jetzt die obere Gleichung der masse M* nach dem Stoss mit c^2 und verwende für die Ruhemasse M_0 diejenige mit der Wärmezufuhr. Dann ergibt sich:



Das ist so wie:



Was steht da?
Da steht: die Energie vor dem Stoss ist gleich der nach dem Stoss (Wärme). Das ist der Erhaltungssatz. Also ist die Erhaltung der Energie gleichzusetzen mit der Erhaltung der Masse und das ist nach Einstein



Das ist doch, was newtonfreund sagt oder etwa nicht?

na ja, ich kann ja auch schreiben, um es noch deutlicher zu machen:



Deshalb meine ich, was unser newtonfreund sagt stimmt, wenngleich der Ausdruck "absolute Geschwindigkeit" sehr unglücklich gewählt war.

netten Gruß

Wilfried
Die Symmetrie ist der entscheidende Ansatz Dinge zu verstehen:
-rot E - dB / (c dt) = (4 pi k ) / c
rot B - dE/ / (c dt) = (4 pi j ) / c
div B = 4 pi rho_m
div E = 4 pi rho_e

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Re: Spezielle Relativität und Newtons Axiome

Beitrag von seeker » 18. Apr 2011, 09:12

Ich stelle die Experimente der Hochgeschwindigkeitsteilchenphysik nicht in Frage.

Es geht (wie auch Tom sagt) um Bezugssysteme.
Eine relativistisch erhöhte Masse eines Teilchens tritt nach heutigem Verständnis nur auf, wenn sich der Beobachter mit einer deutlich anderen Geschwindigkeit als das Teilchen bewegt. Dies ist an Teilchenbeschleunigern gegeben: Wir wählen das IS des Beschleunigers und der beobachtenden Messgeräte/Menschen und sagen, dass sich diese in unserem IS in Ruhe befinden. Relativ dazu bewegen sich die Teilchen relativistisch schnell. Würde man neben den Teilchen mit gleicher Geschwindigkeit herfliegen, so würde nach heutigem Verständnis, aus diesem neuen Bezugssystem beobachtet, auch die Massendilatation verschwinden.
Wobei der Begriff der Massendilatation eh schwierig zu sein scheint:
Die Äquivalenz von Masse und Energie besagt, dass man die Energie jedes ruhenden Teilchens an seiner Masse m ablesen kann. Die Ruheenergie ist doppelt so groß wie in der newtonschen Mechanik die kinetische Energie des Teilchens wäre, wenn es sich mit Lichtgeschwindigkeit c bewegte:

E(Ruhe)=m c^2

Weil man an der Masse die Ruheenergie ablesen kann, versteht man, warum bei radioaktivem Zerfall die Tochterteilchen zusammen weniger Masse haben als der Ausgangskern: Ein Teil der anfänglichen Ruheenergie ist in kinetische Energie der Tochterteilchen und in Strahlung umgewandelt worden.

Ordnet man auch der Energie von bewegten Teilchen durch

E =m(relativistisch) c^2

rechnerisch eine Masse zu, so ist diese Masse geschwindigkeitsabhängig. Sie heißt relativistische Masse. Mit ihr schreibt sich der relativistische Impuls wie in Newtons Mechanik als Masse mal Geschwindigkeit.

Der Begriff der relativistischen Masse wird jedoch in der modernen Physik aus mehreren Gründen gemieden. Anders als in Newtons Physik ist sie nicht das Verhältnis von Beschleunigung und Kraft und man kann sie nicht mit einer Waage im Gravitationsfeld messen. Vor allem aber hat man für die relativistische Masse bis auf den konstanten Faktor c2 schon die Bezeichnung Energie. Die Masse hängt also wie in Newtons Physik nicht von der Geschwindigkeit ab, wohl aber die Energie. Wie in Newtons Physik hat die Energie insgesamt bei allen Vorgängen den unveränderten Wert, den sie zu Beginn hatte. Sie ist eine additive Erhaltungsgröße. Die Masse kann hingegen zum Beispiel bei Kernzerfällen abnehmen.
http://de.wikipedia.org/wiki/Spezielle_ ... 4tstheorie
aus Wikipedia, Version vom 18.04.2011, mit Hervorhebungen

Soweit mir bekannt ist, kann man die Ergebnisse der SRT schon alternativ erklären. Siehe z.B. hier:
Die spezielle Relativitätstheorie wird in der Literatur vielfach als Gegentheorie zum Äther aufgefasst. Dabei sind die meisten Äthertheorien mit der speziellen Relativitätstheorie unvereinbar und werden durch die experimentellen Bestätigungen der Vorhersagen der speziellen Relativitätstheorie widerlegt.

Eine Ausnahme bildet die lorentzsche Äthertheorie, die von Hendrik Antoon Lorentz und Henri Poincaré vor und gleichzeitig mit der speziellen Relativitätstheorie entwickelt worden war. Diese Theorie ist in ihren Vorhersagen identisch mit der speziellen Relativitätstheorie, nimmt jedoch an, dass es ein absolut ruhendes Bezugssystem gibt, welches sich aber durch keine Beobachtung von jedem anderen Bezugssystem unterscheiden lässt. Diese Theorie gilt heute als veraltet, weil das Postulat des unbeobachtbaren Ruhesystems das Sparsamkeitsprinzip verletzt. Außerdem ist unklar, ob die lorentzsche Äthertheorie mit der allgemeinen Relativitätstheorie verträglich ist.
http://de.wikipedia.org/wiki/Spezielle_ ... 4tstheorie
Wikipedia, Version vom 18.04.2011

Bzw.: Siehe hier:
http://de.wikipedia.org/wiki/Lorentzsch ... hertheorie

Bei dieser Erklärung ist man aber im Allgemeinen der Ansicht, dass sie komplizierter als die RT sei und dass deshalb Ockhams Rasiermesser angewandt werden muss.
http://de.wikipedia.org/wiki/Ockhams_Rasiermesser.

Beste Grüße
seeker
Grüße
seeker


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Re: Spezielle Relativität und Newtons Axiome

Beitrag von newtonfreund » 18. Apr 2011, 16:30

Hallo Wilfried,
interessante Rechnung. Ich möchte sie aber nicht kommentieren, da sie eine meiner Aussagen unterstützt. Das tun besser andere. Mit Deinem Vorschlag, "absolute Geschwindigkeit" durch "relative Geschwindigkeit zu einem ruhenden KS" zu ersetzen, habe ich keine Probleme und übernehme das gerne.

Herzliche Grüße
newtonfreund

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Re: Spezielle Relativität und Newtons Axiome

Beitrag von newtonfreund » 18. Apr 2011, 17:21

Hallo seeker,

da habe ich Dich wohl mißverstanden. Sorry.

ok, es geht um Bezugssysteme. Hier habe ich mit Deiner Argumentation ein logisches Problem: Es geht darum, eine Aussage, die eine Voraussetzung für eine Hypothese ist, nämlich meine, zu widerlegen. Das kann man aber nicht tun mit Hinweisen auf Ergebnisse einer anderen, konkurrierenden Hypothese, nämlich der SRT. Wenn ich es recht sehe, versuchst Du aber genau das. Mit gleichem Recht könnte ich ja sagen, Ergebnisse der SRT träfen nicht zu, da sie nicht mit meinen Ergebnissen übereinstimmten. Man kann eine solche Voraussetzung nur zu Fall bringen, indem man zeigt, daß die Ergebnisse, zu denen sie führt, nicht übereinstimmen mit auf anderem Weg gewonnenen, gesicherten Erkenntnissen, vorzugsweise Ergebnissen von realen oder Gedankenexperimenten. Genau das habe ich z.B. in Ziffer 5 meiner Arbeit getan, wo ich gezeigt habe, daß auf der Basis meiner Voraussetzung 1, der Du ja auch zugestimmt hast, die Vorstellung, in einem relativistisch bewegten KS geschähe in jeder Hinsicht dasselbe wie in einem ruhenden, für Licht ein Trugschluß ist.

Ich betrachte damit die Zustimmung zu Voraussetzung 2 als weiterhin offen. Vielleicht können wir gemeinsam, wenn auch unabhängig voneinander, Argumente im Sinne des oben Gesagten für oder gegen Voraussetzung 1 finden.

Schönen Gruß
newtonfreund

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