Dunkle Materie

Ist die jetzt die ART richtig ist der Parameter α = 0 und somit G = GN wie bereits bekannt. Jetzt kann man das aber testen am Schwarzen Loch in der MItte der MIlchstraße. Sollten sich Abweichungen im Radius dieses Schattens von der ART Vorhersage ergeben, wäre das ein sehr starker Indikator das MOffatt das er auf dem richtigen Weg ist.

Interssant, die alternative Erklärung zur dunklen Materie mit der raumzeitlich abhängigen Gravitationskonstante war mir auch schon bekannt ich wusste aber nicht, dass uns eine experimentelle Überprüfung schon so kurz bevor steht. Das dürfte in der Tat ein spannendes Jahr werden.

@Libertin
@mojorisin
@Peter0167
@Z.

Klingt selbst für mich spannend :-)

Würd' mich freuen wenn Ihr Laien wie mich, hier darüber auf dem Laufenden haltet :-) (ich weiß, das kann kleckerweise dauern, aber ich lese euch so gerne :-) )
Ich verstehe zwar kaum die Details, aber schon worauf es hinaus geht und Experimente sind immer spannend :-)
Und es gibt immer einen Erkenntnisgewinn.
THX und Gruß,
Skagerak

Ist es nicht so, dass die Postulate der modifizierte Newtonsche Dynamik an Experimenten wie am Objekten wie dem Bullet-Cluster nicht dem Messungen entsprachen und somit hinfällig sind ?

Folgerungen für die dunkle Materie
Sie ist vorhanden. Sonst kann der gemessene Gravitationslinseneffekt nicht erklärt werden. Das ist wichtig, da es Grenzen für Theorien festlegt, die eine Abänderung der ART in Erwägung ziehen.
Sie verhält sich wie die Galaxien. D. h., sie strömt nahezu oder völlig stoßfrei durch den jeweils anderen Haufen. Die Wechselwirkung mit sich selbst und mit dem intergalaktischen Gas muss also entsprechend schwach sein. Das ist ein Indiz dafür, dass die dunkle Materie nicht baryonisch ist.
Nach der MOND-Hypothese (Modifizierte Newtonsche Dynamik - siehe weiter oben bei ART) wäre das Zentrum der Lichtablenkung beim Gas anzunehmen gewesen, was nicht der Fall ist, womit sich die MOND-Hypothese bei 1E 0657-558 nicht bestätigt, jedoch wird dadurch die Hypothese der dunklen Materie untermauert.

Wikipedia: 1E 0657-558#cite note-Clowe2006-3

@Libertin
@skagerak

Ich bin auch sehr gespannt, vor allem da egal was bei Messungen mit den zusammengeschalteeten Teleskopen rauskommt, es wird ziemlich neuartig sein.

@IngwerteeImke

IngwerteeImke schrieb:Ist es nicht so, dass die Postulate der modifizierte Newtonsche Dynamik an Experimenten wie am Objekten wie dem Bullet-Cluster nicht dem Messungen entsprachen und somit hinfällig sind ?

Das kann man so sehen die MOND HYpothese konnte da widerlegt werden. Die MOND Hypothese hatte aber schon immer mit dem Vorwurf zu kämpfen nicht relativistisch zu sein, weshalb Bekenstein mit der Tensor-Vektor-Skalar-Gravitationstheorie eine relativistische Variante entwickelte. Ob die jetzt auch begraben werden kann weiß ich nicht.
Wikipedia: Tensor-Vektor-Skalar-Gravitationstheorie

Auf dem Prüfstand steht allerdings eine andere Hypothse von John Moffatt, genannt: scalar–tensor–vector gravity oder Modified gravity (MOG).
Hier gibt es auch eine Ausarbeitung zum Bullet CLuster:
https://arxiv.org/pdf/1005.2685v1.pdf

Wikipedia: 1E_0657-558#cite_note-Clowe2006-3

Das ist ein Beispiel für einen extrem schlechten Wikieintrag.

Z.B.:

IngwerteeImke schrieb:Folgerungen für die dunkle Materie Sie ist vorhanden.

--> Nur weil ein Hypothese versagt (MOND) macht es nicht automatisch die andere (DM) richtig. Das ist schon extrem schlecht geschrieben.
Solange der direkte Nachweis für DM fehlt, wie es auch der Fall war bei Gravitationswellen, ist sie ein hypothetisches Konstrukt.

IngwerteeImke schrieb:Sonst kann der gemessene Gravitationslinseneffekt nicht erklärt werden

Wie gesagt es gibt auch noch andere Hypothesen neben MOND. Die können den Effekt erklären, ob diese stimmt muss sich noch zeigen.

IngwerteeImke schrieb:Das ist ein Indiz dafür, dass die dunkle Materie nicht baryonisch ist.

und unter der Annahme Dunkle Materie existiert auch.

Wie gesagt es bleibt spannend.

@mojorisin
Ich habe ein paar Verständnisfragen, die sich in diesem Zusammenhang auftun,
Ich habe natürlich die von dir verlinkten Wikipediaeinträge gelesen und bis auf das Mathematische alles auch verstanden. Was ich allerdings darin nicht finde ist, mit welche konkreten Experimente man die Tensor-Vektor-Skalar-Gravitationstheorie untersuchen kann. Gibt es dazu spezifische Objekte, die sich aufgrund ihrer Geometrie, Beschaffenheit usw anbieten. ?

Desweiteren habe ich auch eine Naturphilosophische frage in diesem Bezug und zwar im Bezug auf darauf, dass eine Theorie sparsam mit Postulaten umgehen soll.

Wenn ich mir den Eintrag lese :

"Der Hauptunterschied zur allgemeinen Relativitätstheorie liegt in der Formulierung der Abhängigkeit der Gravitationsstärke von der Entfernung zur Masse, welche die Gravitation verursacht. Diese wird bei der TeVeS mittels eines Skalars, eines Tensors und eines Vektors definiert, während die allgemeine Relativitätstheorie die Raumgeometrie mittels eines einzigen Tensors darstellt."

dann habe ich daran zweifel, dass diese einfacher ist, als die Erklärung der Relativitätstheorie.

Wie gesagt, diese fragen sind Verständnisfragen. Ich spreche diese keineswegs die Legitimation ab bzw dazu wäre ich gar nicht in der Lage.

IngwerteeImke schrieb:Desweiteren habe ich auch eine Naturphilosophische frage in diesem Bezug und zwar im Bezug auf darauf, dass eine Theorie sparsam mit Postulaten umgehen soll.

Das Sparsamkeitsprinzip lässt sich nur dort anwenden, wo zwei Theorien das gleiche beschreiben. Ich vermute in dem Fall ist das nicht so.

mojorisin schrieb:und unter der Annahme Dunkle Materie existiert auch.

Wovon die meisten Physiker ja ausgehen. Was natürlich nicht bedeutet das sie am ende auch recht behalten.

@IngwerteeImke

IngwerteeImke schrieb:die Tensor-Vektor-Skalar-Gravitationstheorie untersuchen kann

Ich kann dir zu dieser Theorie leider nichts sagen. Vielleicht hilft dir da der WIki-Link auf die englische Seite etwas weiter, insbesondere zu "Problems und Critisims":
Wikipedia: Tensor–vector–scalar gravity#Problems and criticisms

Wichtig ist allerdings das diese Theorie nicht diesselbe ist wie die MOG oder auch Scalar-Tensor-Vector Gravitiy genannt:
Wikipedia: Scalar–tensor–vector gravity

Die letztere könnte bald überprüft werden mit Daten die man erhalten könnte vom Event Horizon Telescope.

IngwerteeImke schrieb:dann habe ich daran zweifel, dass diese einfacher ist, als die Erklärung der Relativitätstheorie.

Eine Theorie sollte so einfach sein wie möglich, d.h. auf so wenigen Annahmen wie möglich basieren. Sie sollte allerdings nicht einfacher sein als notwendig. Das Problem ist das die ART (und somit auch Newtons Theorie) nicht die richtigen Vorhersagen machen zur Rotationsgeschwindigkeit der Galaxien. Die Abweichung wird zum äußeren Rand immer größer.

Daher macht man die Annahme das ein besondere Form von Materie, die Dunkle Materie, in den Galaxien vorhanden ist, die hauptsächlich gravitativ wirkt aber sonst praktisch gar nicht, d.h. z.B. kein Licht absorbiert oder emittiert.

Eine ander Alternative ist aber das man davon ausgeht das eben die ART nicht vollständig ist, und das sie für bestimmte Sachverhalte falsche Ergebnisse liefert, d.h. modifziert werden muss, indem man erstmal zusätzliche Annahmen einführt, z.B. das die Gravitationskonstante eben keine Konstante ist sonder abhängt von Raum und Zeit.

Wie man sieht braucht man für beides zusätzliche Annahmen sowohl im Rahmen der Erklärung der ART indem man eine zusätzliche Materieform annehmen muss oder im Rahmen einer allgemeineren Theorie bei der andere zusätzliche Annahmen einführt.

Beide Möglichkeiten sind erstmal gleichberechtigt, da letztendlich nur experimentelle Daten den richtigen Weg aufzeigen können. Und das ist das was für die MOG evtl. dieses Jahr oder nächstes Jahr passieren könnte.

@mojorisin

mojorisin schrieb:Eine Theorie sollte so einfach sein wie möglich, d.h. auf so wenigen Annahmen wie möglich basieren. Sie sollte allerdings nicht einfacher sein als notwendig. Das Problem ist das die ART (und somit auch Newtons Theorie) nicht die richtigen Vorhersagen machen zur Rotationsgeschwindigkeit der Galaxien. Die Abweichung wird zum äußeren Rand immer größer.

Daher macht man die Annahme das ein besondere Form von Materie, die Dunkle Materie, in den Galaxien vorhanden ist, die hauptsächlich gravitativ wirkt aber sonst praktisch gar nicht, d.h. z.B. kein Licht absorbiert oder emittiert.

Eine ander Alternative ist aber das man davon ausgeht das eben die ART nicht vollständig ist, und das sie für bestimmte Sachverhalte falsche Ergebnisse liefert, d.h. modifziert werden muss, indem man erstmal zusätzliche Annahmen einführt, z.B. das die Gravitationskonstante eben keine Konstante ist sonder abhängt von Raum und Zeit.

Wie man sieht braucht man für beides zusätzliche Annahmen sowohl im Rahmen der Erklärung der ART indem man eine zusätzliche Materieform annehmen muss oder im Rahmen einer allgemeineren Theorie bei der andere zusätzliche Annahmen einführt.

Beide Möglichkeiten sind erstmal gleichberechtigt, da letztendlich nur experimentelle Daten den richtigen Weg aufzeigen können. Und das ist das was für die MOG evtl. dieses Jahr oder nächstes Jahr passieren könnte.

:-) Danke, genau so schön einfach beschrieben mag ich es lesen und hat mir gezeigt dass ich es richtig verstanden habe ;-) (also im groben, abgesehen von den beschriebenen Formeln ;-) )

mojorisin schrieb:Eine ander Alternative ist aber das man davon ausgeht das eben die ART nicht vollständig ist,

Macht jetzt auch nichts mehr, hätte ich fast gesagt.
Eine Theorie von allem sollte Massen, Kopplungskonstanten und andere Parameter des Standardmodells der Elementarteilchen erklären und zugleich das Standardmodell der Kosmologie beschreiben die Natur der dunklen Materie, der dunklen Energie klären, sowie Klärung und Vorhersage der Vorgänge im frühen bzw. im späten Universum – speziell das asymptotische Verhalten auf sehr kleinen bzw. sehr großen Raum- und Zeitskalen.

@mojorisin
Hi mojo...
Von mir ein Danke das du die Infos eingebracht hast. Auch dieser Zweig entwickelt sich..
Was ich noch sagen möchte ist, das ich hingegen anderen Interpretationen Theos wie MOG nicht als Hinweis darauf sehe das Einstein unrecht hatte, im Gegenteil entsprechen solcher ART Theos wie MOG eher Einsteins tiefen Gedanken zu Raum und Zeit, die er leider nicht mehr selbst ausführen konnte. eine Änderung der G-Konstante, wäre imho voll in seinem Sinne.

Er war dem ja auch schon auf der Spur....

Wie hier eindeutigst erkannbar:

ÄTHER UND RELATIVITÄTS-THEORIE

REDE GEHALTEN AM 5. MAI 1920 AN DER REICHS-UNIVERSITÄT ZU LEIDEN

VON ALBERT EINSTEIN

BERLIN VERLAG VON JULIUS SPRINGER
1920
Alle Rechte vorbehalten.
Copyright 1920 by Julius Springer in Berlin.

Meine Herren Kuratoren, Professoren, Doktoren und Studenten dieser Universität!

Sie alle ferner, meine Damen und Herren, welche diese Feier durch Ihre Anwesenheit ehren!

"Wie kommen die Physiker dazu, neben der der Abstraktion des Alltagslebens entstammenden Idee, der ponderabeln Materie, die Idee von der Existenz einer anderen Materie, des Äthers, zu setzen? Der Grund dafür liegt wohl in denjenigen Erscheinungen, welche zur Theorie der Fernkräfte Veranlassung gegeben haben, und in den Eigenschaften des Lichtes, welche zur Undulationstheorie geführt haben. Wir wollen diesen beiden Gegenständen eine kurze Betrachtung widmen.

Das nichtphysikalische Denken weiß nichts von Fernkräften. Bei dem Versuch einer kausalen Durchdringung der Erfahrungen, welche wir an den Körpern machen, scheint es zunächst keine anderen Wechselwirkungen zu geben als solche durch unmittelbare Berührung, z.B. Bewegungs-Übertragung durch Stoß, Druck und Zug, Erwärmung oder Einleitung einer Verbrennung durch eine Flamme usw. Allerdings spielt bereits in der Alltagserfahrung die Schwere, also eine Fernkraft, eine Hauptrolle.

Da uns aber in der alltäglichen Erfahrung die Schwere der Körper als etwas Konstantes, an keine räumlich oder zeitlich veränderliche Ursache Gebundenes entgegentritt, so denken wir uns im Alltagsleben zu der Schwere überhaupt keine Ursache und werden uns deshalb ihres Charakters als Fernkraft nicht bewußt. Erst durch Newtons Gravitations-Theorie wurde eine Ursache für die Schwere gesetzt, indem letztere als Fernkraft gedeutet wurde, die von Massen herrührt. Newtons Theorie bedeutet wohl den größten Schritt, den das Streben nach kausaler Verkettung der Naturerscheinungen je gemacht hat. Und doch erzeugte diese Theorie bei Newtons Zeitgenossen lebhaftes Unbehagen, weil sie mit dem aus der sonstigen Erfahrung fließenden Prinzip in Widerspruch zu treten schien, daß es nur Wechselwirkung durch Berührung, nicht aber durch unvermittelte Fernwirkung gebe.

Der menschliche Erkenntnistrieb erträgt einen solchen Dualismus nur mit Widerstreben. Wie konnte man die Einheitlichkeit der Auffassung von den Naturkräften retten? Entweder man konnte versuchen, die Kräfte, welche uns als Berührungskräfte entgegentreten, ebenfalls als Fernkräfte aufzufassen, welche sich allerdings nur bei sehr geringer Entfernung bemerkbar machen; dies war der Weg, welcher von Newtons Nachfolgern, die ganz unter dem Banne seiner Lehre standen, zumeist bevorzugt wurde. Oder aber man konnte annehmen, daß die Newtonschen Fernkräfte nur scheinbar unvermittelte Fernkräfte seien, daß sie aber in Wahrheit durch ein den Raum durchdringendes Medium übertragen würden, sei es durch Bewegungen, sei es durch elastische Deformation dieses Mediums. So führt das Streben nach Vereinheitlichung unserer Auffassung von der Natur der Kräfte zur Ätherhypothese. Allerdings brachte letztere der Gravitationstheorie und der Physik überhaupt zunächst keinen Fortschritt, so daß man sich daran gewöhnte, Newtons Kraftgesetz als nicht mehr weiter zu reduzierendes Axiom zu behandeln. Die Ätherhypothese mußte aber stets im Denken der Physiker eine Rolle spielen, wenn auch zunächst meist nur eine latente Rolle.

Als in der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts die weitgehende Ähnlichkeit offenbar wurde, welche zwischen den Eigenschaften des Lichtes und denen der elastischen Wellen in ponderabeln Körpern besteht, gewann die Ätherhypothese eine neue Stütze. Es schien unzweifelhaft, daß das Licht als Schwingungsvorgang eines den Weltraum erfüllenden, elastischen, trägen Mediums gedeutet werden müsse. Auch schien aus der Polarisierbarkeit des Lichtes mit Notwendigkeit hervorzugehen, daß dieses Medium - der Äther - von der Art eines festen Körpers sein müsse, weil nur in einem solchen, nicht aber in einer Flüssigkeit Transversalwellen möglich sind. Man mußte so zu der Theorie des "quasi-starren" Lichtäthers kommen, dessen Teile relativ zueinander keine anderen Bewegungen auszuführen vermögen als die kleinen Deformationsbewegungen, welche den Lichtwellen entsprechen.

Diese Theorie - auch Theorie des ruhenden Lichtäthers genannt - fand ferner eine gewichtige Stütze in dem auch für die spezielle Relativitätstheorie fundamentalen Experimente von Fizeau, aus welchem man schließen mußte, daß der Lichtäther an den Bewegungen der Körper nicht teilnehme. Auch die Erscheinung der Aberration sprach für die Theorie des quasistarren Äthers.

Die Entwicklung der Elektrizitätstheorie auf dem von Maxwell und Lorentz gewiesenen Wege brachte eine ganz eigenartige und unerwartete Wendung in die Entwicklung unserer den Äther betreffenden Vorstellungen. Für Maxwell selbst war zwar der Äther noch ein Gebilde mit rein mechanischen Eigenschaften, wenn auch mit mechanischen Eigenschaften viel komplizierterer Art als die der greifbaren festen Körper. Aber weder Maxwell noch seinen Nachfolgern gelang es, ein mechanisches Modell für den Äther auszudenken, das eine befriedigende mechanische Interpretation der Maxwellschen Gesetze des elektromagnetischen Feldes geliefert hätte. Die Gesetze waren klar und einfach, die mechanischen Deutungen schwerfällig und widerspruchsvoll. Beinahe unvermerkt paßten sich die theoretischen Physiker dieser vom Standpunkte ihres mechanischen Programms recht betrübenden Sachlage an, insbesondere unter dem Einfluß der elektrodynamischen Untersuchungen von Heinrich Hertz. Während sie nämlich vordem von einer endgültigen Theorie gefordert hatten, daß sie mit Grundbegriffen auskomme, die ausschließlich der Mechanik angehören (z.B. Massendichten, Geschwindigkeiten, Deformationen, Druckkräfte), gewöhnten sie sich allmählich daran, elektrische und magnetische Feldstärken als Grundbegriffe neben den mechanischen Grundbegriffen zuzulassen, ohne für sie eine mechanische Interpretation zu fordern. So wurde allmählich die rein mechanische Naturauffassung verlassen. Diese Wandlung führte aber zu einem auf die Dauer unerträglichen Dualismus in den Grundlagen. Um ihm zu entgehen, suchte man umgekehrt die mechanischen Grundbegriffe auf die elektrischen zu reduzieren, zumal die Versuche an ß-Strahlen und raschen Kathodenstrahlen das Vertrauen in die strenge Gültigkeit der mechanischen Gleichungen Newtons erschütterten.

Bei H.Hertz ist der angedeutete Dualismus noch ungemildert. Bei ihm tritt die Materie nicht nur als Trägerin von Geschwindigkeiten, kinetischer Energie und mechanischen Druckkräften, sondern auch als Trägerin von elektromagnetischen Feldern auf. Da solche Felder auch im Vakuum - d.h. im freien Äther - auftreten, so erscheint auch der Äther als Träger von elektromagnetischen Feldern. Er erscheint der ponderabeln Materie als durchaus gleichartig und nebengeordnet. Er nimmt in der Materie an den Bewegungen dieser teil und hat im leeren Raum überall eine Geschwindigkeit, derart, daß die Äthergeschwindigkeit im ganzen Raume stetig verteilt ist, Der Hertzsche Äther unterscheidet sich grundsätzlich in nichts von der (zum Teil in Äther bestehenden) ponderabeln Materie.

Die Hertzsche Theorie litt nicht nur an dem Mangel, daß sie der Materie und dem Äther einerseite mechanische, anderseits elektrische Zustande zuschrieb, die in keinem gedanklichen Zusammenhange miteinander stehen; sie widersprach auch dem Ergebnis des wichtigen Fizeauschen Versuches über die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichtes in bewegten Flüssigkeiten und anderen gesicherten Erfahrungsergebnissen.

So standen die Dinge, als H.A. Lorentz eingriff. Er brachte die Theorie in Einklang mit der Erfahrung und erreichte dies durch eine wunderbare Vereinfachung der theoretischen Grundlagen. Er erzielte diesen wichtigsten Fortschritt der Elektrizitätstheorie seit Maxwell, indem er dem Äther seine mechanischen, der Materie ihre elektromagnetischen Qualitäten wegnahm. Wie im leeren Raume, so auch im Innern der materiellen Körper war ausschließlich der Äther, nicht aber die atomistisch gedachte Materie, Sitz der elektromagnetischen Felder. Die Elementarteilchen der Materie sind nach Lorentz allein fähig, Bewegungen auszuführen; ihre elektromagnetische Wirksamkeit liegt einzig darin, daß sie elektrische Ladungen tragen. So gelang es Lorentz, alles elektromagnetische Geschehen auf die Maxwellschen Vakuum-Feldgleichungen zu reduzieren.

Was die mechanische Natur des Lorentzschen Äthers anlangt, so kann man etwas scherzhaft von ihm sagen, daß Unbeweglichkeit die einzige mechanische Eigenschaft sei, die ihm H.A. Lorentz noch gelassen hat. Man kann hinzufügen, daß die ganze Änderung der Ätherauffassung, welche die spezielle Relativitätstheorie brachte, darin bestand, daß sie dem Äther seine letzte mechanische Qualität, nämlich die Unbeweglichkeit, wegnahm. Wie dies zu verstehen ist, soll gleich dargelegt werden.

Der Raum-Zeittheorie und Kinematik der speziellen Relativitätstheorie hat die Maxwell-Lorentzsche Theorie des elektromagnetischen Feldes als Modell gedient. Diese Theorie genügt daher den Bedingungen der speziellen Relativitätstheorie; sie erhält aber, von letzterer aus betrachtet, ein neuartiges Aussehen. Sei nämlich K ein Koordinatensystem, relativ zu welchem der Lorentzsche Äther in Ruhe ist, so gelten die Maxwell-Lorentzschen Gleichungen zunächst in bezug auf K. Nach der speziellen Relativitätstheorie gelten aber dieselben Gleichungen in ganz umgeändertem Sinne auch in bezug auf jedes neue Koordinatensystem K1, welches in bezug auf K in gleichförmiger Translationsbewegung ist. Es entsteht nun die bange Frage: Warum soll ich das System K, welchem die Systeme K1 physikalisch vollkommen gleichwertig sind, in der Theorie vor letzterem durch die Annahme auszeichnen, daß der Äther relativ zu ihm ruhe? Eine solche Asymmetrie des theoretischen Gebäudes, dem keine Asymmetrie des Systems der Erfahrungen entspricht, ist für den Theoretiker unerträglich. Es scheint mir die physikalische Gleichwertigkeit von K und K1 mit der Annahme, daß der Äther relativ zu K ruhe, relativ zu K1 aber bewegt sei, zwar nicht vom logischen Standpunkte geradezu unrichtig, aber doch unannehmbar.

Der nächstliegende Standpunkt, den man dieser Sachlage gegenüber einnehmen konnte schien der folgende zu sein. Der Äther existiert überhaupt nicht. Die elektromagnetischen Felder sind nicht Zustände eines Mediums, sondern selbständige, Realitäten, die auf nichts anderes zurückzuführen sind und die an keinen Träger gebunden sind, genau wie die Atome der ponderabeln Materie. Diese Auffassung liegt um so näher, weil gemäß der Lorentzschen Theorie die elektromagnetische Strahlung Impuls und Energie mit sich führt wie die ponderable Materie, und weil Materie und Strahlung nach der speziellen Relativitätstheorie beide nur besondere Formen verteilter Energie sind, indem ponderable Masse ihre Sonderstellung verliert und nur als besondere Form der Energie erscheint.

Indessen lehrt ein genaueres Nachdenken, daß diese Leugnung des Äthers nicht notwendig durch das spezielle Relativitätsprinzip gefordert wird. Man kann die Existenz eines Äthers annehmen; nur muß man darauf verzichten, ihm einen bestimmten Bewegungszustand zuzuschreiben, d.h. man muß ihm durch Abstraktion das letzte mechanische Merkmal nehmen, welches ihm Lorentz noch gelassen hatte. Später werden wir sehen, daß diese Auffassungsweise, deren gedankliche Möglichkeit ich sogleich durch einen etwas hinkenden Vergleich deutlicher zu machen suche, durch die Ergebnisse der allgemeinen Relativitätstheorie gerechtfertigt wird.

Man denke sich Wellen auf einer Wasseroberfläche. Man kann an diesem Vorgang zwei ganz verschiedene Dinge beschreiben. Man kann erstens verfolgen, wie sich die wellenförmige Grenzfläche zwischen Wasser und Luft im Laufe. der Zeit ändert. Man kann aber auch - etwa mit Hilfe von kleinen schwimmenden Körpern - verfolgen, wie sich die Lage der einzelnen Wasserteilchen im Laufe der Zeit ändert. Würde es derartige schwimmende Körperchen zum Verfolgen der Bewegung der Flüssigkeitsteilchen prinzipiell nicht geben, ja würde überhaupt an dem ganzen Vorgang nichts anderes als die zeitlich veränderliche Lage des von Wasser eingenommenen Raumes sich bemerkbar machen, so hätten wir keinen Anlaß zu der Annahme, daß das Wasser aus beweglichen Teilchen bestehe. Aber wir könnten es gleichwohl als Medium bezeichnen.

Etwas Ähnliches liegt bei dem elektromagnetischen Felde vor. Man kann sich nämlich das Feld als in Kraftlinien bestehend vorstellen. Will man diese Kraftlinien sich als etwas Materielles im gewohnten Sinne deuten, so ist man versucht, die dynamischen Vorgänge als Bewegungsvorgänge dieser Kraftlinien zu deuten, derart, daß jede einzelne Kraftlinie durch die Zeit hindurch verfolgt wird. Es ist indessen wohl bekannt, daß eine solche Betrachtungsweise zu Widersprüchen führt.

Verallgemeinernd müssen wir sagen. Es lassen sich ausgedehnte physikalische Gegenstände denken, auf welche der Bewegungsbegriff keine Anwendung finden kann. Sie dürfen nicht als aus Teilchen bestehend gedacht werden, die sich einzeln durch die Zeit hindurch verfolgen lassen. In der Sprache Minkowskis drückt sich dies so aus: nicht jedes in der vierdimensionalen Welt ausgedehnte Gebilde läßt sich als aus Weltfäden zusammengesetzt auffassen. Das spezielle Relativitätsprinzip verbietet uns, den Äther als aus zeitlich verfolgbaren Teilchen bestehend anzunehmen, aber die Ätherhypothese an sich widerstreitet der speziellen Relativitätetheorie nicht. Nur muß man sich davor hüten, dem Äther einen Bewegungszustand zuzusprechen.

Allerdings erscheint die Ätherhypothese vom Standpunkte der speziellen Relativitätstheorie zunächst als eine leere Hypothese. In den elektromagnetischen Feldgleichungen treten außer den elektrischen Ladungsdichten nur die Feldstärken auf. Der Ablauf der elektromagnetischen Vorgänge im Vakuum scheint durch jenes innere Gesetz völlig bestimmt zu sein, unbeeinflußt durch andere physikalische Größen. Die elektromagnetischen Felder erscheinen als letzte, nicht weiter zurückführbare Realitäten, und es erscheint zunächst überflüssig, ein homogenes, intropes Äthermedium zu postulieren, als dessen Zustände jene Felder aufzufassen wären.

Anderseits läßt sich aber zugunsten der Ätherhypothese ein wichtiges Argument anführen. Den Äther leugnen bedeutet letzten Endes annehmen, daß dem leeren Raume keinerlei physikalische Eigenschaften zukommen. Mit dieser Auffassung stehen die fundamentalen Tatsachen der Mechanik nicht im Einklang. Das mechanische Verhalten eines im leeren Raume frei schwebenden körperlichen Systems hängt nämlich außer von den relativen Lagen (Abständen) und relativen Geschwindigkeiten noch von seinem Drehungszustande ab, der physikalisch nicht als ein dem System an sich zukommendes Merkmal aufgefaßt werden kann. Um die Drehung des Systems wenigstens formal als etwas Reales ansehen zu können, objektiviert Newton den Raum. Dadurch, daß er seinen absoluten Raum zu den realen Dingen rechnet, ist für ihn auch die Drehung relativ zu einem absoluten Raum etwas Reales. Newton hätte seinen absoluten Raum ebensogut "Äther" nennen können; wesentlich ist ja nur, daß neben den beobachtbaren Objekten noch ein anderes, nicht wahrnehmbares Ding als real angesehen werden muß, um die Beschleunigung bzw. die Rotation als etwas Reales ansehen zu können.

Mach suchte zwar der Notwendigkeit, etwas nicht beobachtbares Reales anzunehmen, dadurch zu entgehen, daß er in die Mechanik statt der Beschleunigung gegen den absoluten Raum eine mittlere Beschleunigung gegen die Gesamtheit der Massen der Welt zu setzen strebte. Aber ein Trägheitswiderstand gegenüber relativer Beschleunigung ferner Massen setzt unvermittelte Fernwirkung voraus. Da der moderne Physiker eine solche nicht annehmen zu dürfen glaubt, so landet er auch bei dieser Auffassung wieder beim Äther, der die Trägheitswirkungen zu vermitteln hat. Dieser Ätherbegriff, auf den die Machsche Betrachtungsweise führt, unterscheidet sich aber wesentlich vom Ätherbegriff Newtons, Fresnels und H.A. Lorentz. Dieser Machsche Äther bedingt nicht nur das Verhalten der trägen Massen, sondern wird in seinem Zustand auch bedingt durch die trägen Massen.

Der Machsche Gedanke findet seine volle Entfaltung in dem Äther der allgemeinen Relativitätstheorie. Nach dieser Theorie sind die metrischen Eigenschaften des Raum-Zeit-Kontinuums in der Umgebung der einzelnen Raum-Zeitpunkte verschieden und mitbedingt durch die außerhalb des betrachteten Gebietes vorhandene Materie. Diese raum-zeitliche Veränderlichkeit der Beziehungen von Maßstäben und Uhren zueinander, bzw. die Erkenntnis, daß der "leere Raum" in physikalischer Beziehung weder homogen noch isotrop sei, welche uns dazu zwingt, seinen Zustand durch zehn Funktionen, die Gravitationspotentiale gmn zu beschreiben, hat die Auffassung, daß der Raum physikalisch leer sei, wohl endgültig beseitigt. Damit ist aber auch der Ätherbegriff wieder zu einem deutlichen Inhalt gekommen, freilich zu einem Inhalt, der von dem des Äthers der mechanischen Undulationstheorie des Lichtes weit verschieden ist. Der Äther der allgemeinen Relativitätstheorie ist ein Medium, welches selbst aller mechanischen und kinematischen Eigenschaften bar ist, aber das mechanische (und elektromagnetische) Geschehen mitbestimmt.

Das prinzipiell Neuartige des Äthers der allgemeinen Relativitätstheorie gegenüber dem Lorentzschen Äther besteht darin, daß der Zustand des ersteren an jeder Stelle bestimmt ist durch gesetzliche Zusammenhänge mit der Materie und mit dem Ätherzustände in benachbarten Stellen in Gestalt von Differentialgleichungen, während der Zustand des Lorentzschen Äthers bei Abwesenheit von elektromagnetischen Feldern durch nichts außer ihm bedingt und überall der gleiche ist. Der Äther der allgemeinen Relativitätstheorie geht gedanklich dadurch in den Lorentzschen über, daß man die ihn beschreibenden Raumfunktionen durch Konstante ersetzt, indem man absieht von den seinen Zustand bedingenden Ursachen. Man kann also wohl auch sagen, daß der Äther der allgemeinen Relativitätstheorie durch Relativierung aus dem Lorentzschen Äther hervorgegangen ist.

Über die Rolle, welche der neue Äther im physikalischen Weltbilde der Zukunft zu spielen berufen ist, sind wir noch nicht im klaren. Wir wissen, daß er die metrischen Beziehungen im raum-zeitlichen Kontinuum, z.B. die Konfigurationsmöglichkeiten fester Körper sowie die Gravitationsfelder bestimmt; aber wir wissen nicht, ob er am Aufbau der die Materie konstituierenden elektrischen Elementarteilchen einen wesentlichen Anteil hat. Wir wissen auch nicht, ob seine Struktur nur in der Nähe ponderabler Massen von der Struktur des Lorentzschen wesentlich abweicht, ob die Geometrie von Räumen kosmischer Ausdehnung eine nahezu euklidische ist. Wir können aber auf Grund der relativistischen Gravitationsgleichungen behaupten, daß eine Abweichung vom euklidischen Verhalten bei Räumen von kosmischer Größenordnung dann vorhanden sein muß, wenn eine auch noch so kleine positive mittlere Dichte der Materie in der Welt existiert. In diesem Falle muß die Welt notwendig räumlich geschlossen und von endlicher Größe sein, wobei ihre Größe durch den Wert jener mittleren Dichte bestimmt wird.

Betrachten wir das Gravitationsfeld und das elektromagnetische Feld vom Standpunkt der Ätherhypothese, so besteht zwischen beiden ein bemerkenswerter prinzipieller Unterschied. Kein Raum und auch kein Teil des Raumes ohne Gravitationspotentiale; denn diese verleihen ihm seine metrischen Eigenschaften, ohne welche er überhaupt nicht gedacht werden kann. Die Existenz des Gravitationsfeldes ist an die Existenz des Raumes unmittelbar gebunden. Dagegen kann ein Raumteil sehr wohl ohne elektromagnetisches Feld gedacht werden; das elektromagnetische Feld scheint also im Gegensatz zum Gravitationsfeld gewissermaßen nur sekundär an den Äther gebunden zu sein, indem die formale Natur des elektromagnetischen Feldes durch die des Gravitationsäthers noch gar nicht bestimmt ist. Es sieht nach dem heutigen Zustande der Theorie so aus, als beruhe das elektromagnetische Feld dem Gravitationsfeld gegenüber auf einem völlig neuen formalen Motiv, als hatte die Natur den Gravitationsäther statt mit Feldern vom Typus der elektromagnetischen, ebensogut mit Feldern eines ganz anderen Typus, z.B. mit Feldern eines skalaren Potentials, ausstatten können.

Da nach unseren heutigen Auffassungen auch die Elementarteilchen der Materie ihrem Wesen nach nichts anderes sind als Verdichtungen des elektromagnetischen Feldes, so kennt unser heutiges Weltbild zwei begrifflich vollkommen voneinander getrennte, wenn auch kausal aneinander gebundene Realitäten nämlich Gravitationsäther und elektromagnetisches Feld oder - wie man sie auch nennen könnte - Raum und Materie.

Natürlich wäre es ein großer Fortschritt, wenn es gelingen würde, das Gravitationsfeld und elektromagnetische Feld zusammen als ein einheitliches Gebilde aufzufassen. Dann erst würde die von Faraday und Maxwell begründete Epoche der theoretischen Physik zu einem befriedigenderen Abschluß kommen. Es würde dann der Gegensatz Äther - Materie verblassen und die ganze Physik zu einem ähnlich geschlossenen Gedankensystem werden wie Geometrie, Kinematik und Gravitationstheorie durch die allgemeine Relativitätstheorie. Ein überaus geistvoller Versuch in dieser Richtung ist von dem Mathematiker H.Weyl gemacht worden; doch glaube ich nicht, daß seine Theorie der Wirklichkeit gegenüber standhalten wird. Wir dürfen ferner beim Denken an die nächste, Zukunft der theoretischen Physik die Möglichkeit nicht unbedingt abweisen, daß die in der Quantentheorie zusammengefaßten Tatsachen der Feldtheorie unübersteigbare Grenzen setzen könnten.

Zusammenfassend können wir sagen: Nach der allgemeinen Relativitätstheorie ist der Raum mit physikalischen Qualitäten ausgestattet; es existiert also in diesem Sinne ein Äther. Gemäß der allgemeinen Relativitätstheorie ist ein Raum ohne Äther undenkbar; denn in einem solchen gäbe es nicht nur keine Lichtfortpflanzung, sondern auch keine Existenzmöglichkeit von Maßstäben und Uhren, also auch keine räumlich-zeitlichen Entfernungen im Sinne der Physik. Dieser Äther darf aber nicht mit der für ponderable Medien charakteristischen Eigenschaft ausgestattet gedacht werden, aus durch die Zeit verfolgbaren Teilen zu bestehen; der Bewegungsbegriff darf auf ihn nicht angewendet werden."

Bitte nicht verwechseln den Äther...

NG Z.

@Z.



Die Übereinstimmung dieses relativistischen Ätherbegriffs mit den klassischen Äthermodellen bestand also nur im Vorhandsein physikalischer Eigenschaften im Raum. Deswegen ist auch (z. B. gemäß John Stachel) die Annahme zu verneinen, dass Einsteins neuer Ätherbegriff im Widerspruch zu seiner vorherigen Verwerfung des Äthers stehe. Denn wie Einstein selbst ausführte, kann wie von der SRT gefordert auch weiterhin nicht von einem stofflichen Äther im Sinne der newtonschen Physik gesprochen werden, und auch der Bewegungsbegriff kann auf ihn nicht angewendet werden. Nun ist diese Übereinstimmung mit dem klassischen Äther zu gering, als dass sich dieser neue Ätherbegriff in der Fachwelt hätte durchsetzen können. Auch im Rahmen der ART wird er bis heute nicht verwendet.[50][51][52]

https://de.wikipedia.org/wiki/Äther_(Physik)#Einsteins_neue_Definition_des_.C3.84thers

@Balthasar70
Moin.

Würdest du mich bitte aufklären, in wie fern ich deine Intentionen interpretieren darf, den obigen Text zu verlinken??
Würde mich brennend interessieren.
NG Z.

@Z.
...ich finde den Text eigentlich selbsterklärend, er zeigt halt schön das Einsteins Verwendung des Begriffs Äther nicht dazu geeignet ist ihm irgendwelche Gedanken über Raum und Zeit unterzuschieben, die er vielleicht gemacht hätte........

Im einsteinsxhen Sinne handelt es sich bei seinem "Äther" wohl eher um das Higgsfeld.

@Balthasar70

Moin Moin...

Balthasar70 schrieb:ich finde den Text eigentlich selbsterklärend, er zeigt halt schön das Einsteins Verwendung des Begriffs Äther nicht dazu geeignet ist ihm irgendwelche Gedanken über Raum und Zeit unterzuschieben, die er vielleicht gemacht hätte........

A. Du hast mich und Einsteins Anliegen anscheinend nicht verstanden.
B. Einsteins Äther und Higgsfeld haben gerade imho Nichts mit einander zu tun. 
Frage mich wie du darauf kommst den "Einsteinäther", mit Higgsfeld zu vergleichen. 
Ich würde mich deshalb freuen wenn du dass erklärst, bevor du zu den folgenden Einwänden schreibst .

1. Higgsfeld ist überall gleichmäßig im RZ-Hintergrund vorhanden/verteilt. 
Schon alleine dass beißt sich doch mit Einsteins Überlegungen, welche eben gerade variable Auswirkungen auf das Verhalten von Materie postulieren, die sich innerhalb des von der Allgemeinen Relativitätstheorie besagten Raum-Zeit-Kontinuums (Einsteinäther) aufhalten sollte! Der Hintergrund des Kontinuums der ART ist nicht homogener Erscheinung wie Higgsfeld, sondern hat je Lokalität eine sozus. variable Riemansche-Metrik. Zunächst vollkommen unabhängig jeglicher Materie und nicht flach oder homogen.

Der Machsche Gedanke findet seine volle Entfaltung in dem Äther der allgemeinen Relativitätstheorie. Nach dieser Theorie sind die metrischen Eigenschaften des Raum-Zeit-Kontinuums in der Umgebung der einzelnen Raum-Zeitpunkte verschieden und mitbedingt durch die außerhalb des betrachteten Gebietes vorhandene Materie.

Folgend "mitbedingt" bedeutet, dass jeder Abschnitt (als lokal begrenzt zu betrachteter Ausschnitt des Kontinuums) mit jeweiliger R-Metrik, zudem in Wechselwirkung mit (ponderabler) Materie steht, welche sich im nahen Umfeld aufhalte. Somit zusätzlich zur Metrik angenommene Materie im Umfeld, eine Änderung der besagten Metrik betrachteten Abschnittes herbeiführt. Während Higgsfeld vollkommen gleichmässig auf Elementarteilchen wie Quarks etc. wirkt (auch nur knapp 1% zur Massenbildung beiträgt).

Abschließend, die Eigenschaften des betrachteten Abschnittes, deren R-Metrik, sind als geometrisch zu deutende Krümmungseigenschaften. Welche der ART gerecht, anhand deren Gravitationspotentials beschrieben werden. 

Diese raum-zeitliche Veränderlichkeit der Beziehungen von Maßstäben und Uhren zueinander, bzw. die Erkenntnis, daß der "leere Raum" in physikalischer Beziehung weder homogen noch isotrop sei, welche uns dazu zwingt, seinen Zustand durch zehn Funktionen, die Gravitationspotentiale gmn zu beschreiben, hat die Auffassung, daß der Raum physikalisch leer sei, wohl endgültig beseitigt.

2. Higgsfeld ist ein Skalarfeld. Skalarfeld hat keinen Spin.
Die ART weist darauf hin, dass Gravitation (deren Felder) eine Eigenschaft der Raumzeit selbst ist. Sogenannte Gravitonen, welche ein jew. Gravitations-Feld aufspannen, besitzen laut Quantenfledtheorie Spin 2 Eigenschaften. Auch dies spricht meiner Meinung dagegen dass der Einsteinäther (Gravitativ bedingt) sich auf ein Lorentzinvariantes Skalarfeld bezieht. Ein G-Feld ist nunmal kein Skalarfeld, sondern wird durch zusätzl. Werte bestimmt.

3. Es geht in Sachen MOG doch genau darum dass die G-Konstante variiert, wie soll die Variation durch ein homogen verteiltes Higgsfeld, dass auch noch Gesamt nur unter ein Prozent der Masse erzeugt, bewerksteligt werden.

NG Z.

@Z.
Das ist das was Du für Dich postulierst, hat aber nichts mit Einstein zu tun und was Du ihm unterschieben möchtest. 

@Balthasar70
Ich denke du weist nicht wirklich um was es beiden Falles geht.
NG

@Z.
Ich denke Du fantasierst Dir was zusammen,und versuchst das mit Fachwortgespickten Textwänden zu kaschieren.

@Balthasar70

Oh oh, ich denke da liegst du komplett daneben :D


Zu solchen Fehlschlüssen kommt man schnell, wenn Leute wie wir, euphorisiert durch frisch erworbenes "Lesch-Wissen", auf Beiträge wie die von Z. stoßen. Nichts gegen Lesch, der macht einen hervorragenden Job, er ist sogar so gut, dass seine Zielgruppe im Anschluss nicht selten dazu neigt, übers Ziel hinaus zu schießen.

Als ich 2014 das erste Mal mit Z. diskutierte, ergab sich eine ähnliche Situation. Damals ging es um Heisenbergs Unbestimmtheitsrelation, von der ich (dank Lesch :D) dachte, sie wäre unantastbar. Z. hat mich dann nach einem kurzen und heftigen Meinungsaustausch (ich glaube sogar, der Begriff Eso spielte auch eine Rolle) eines Besseren belehrt, und mir klar gemacht, dass man nichts als grundsätzlich gegeben hinnehmen sollte.

Ich glaube, Z. bewegt sich einfach auf einem Niveau, wo wir "Normalos" nicht mehr folgen können. Das ist aber nicht sein, sondern unser Problem, und schon gar kein Grund, ihn als Eso abzustempeln. Auch wenn er sich wahnsinnig viel Mühe gibt, die Themen verständlich rüber zu bringen, verstehe ich oft nur weniger als die Hälfte. Trotzdem empfinde ich dieses Wenige immer noch als große Bereicherung, insbesondere weil er immer wieder Möglichkeiten aufzeigt, an die ich zuvor nie gedacht hätte.

Wie bereits gesagt, außer der Immanenz der Dummheit von Esos, ist absolut nichts wirklich in Stein gemeißelt, daher sollten wir dankbar sein, wenn uns jemand wie Z. von Zeit zu Zeit daran erinnert, selbst wenn wir es nicht verstehen (m.M.n.). :D

@Peter0167


Danke für den Hinweis, dann werde ich mir wohl Einsteins Äthertheorie etwas genauer ansehen müssen, vielleicht gehen bei mir da die JoLo -Warnlichter zu schnell an.

@Peter0167

http://www.zeit.de/zeit-wissen/2015/03/albert-einstein-gegner-relativitaetstheorie-physik/seite-2
Hier ein humoriger Artikel über die Szene, da sind ja tatsächlich einige Koryphäen dabei.


Wie sieht die Wissenschaft aus, wenn man am Rand steht? Vier Wochen vor der Physikertagung feilt Albrecht Giese in Hamburg-Othmarschen an den letzten Formulierungen für seinen Vortrag in Berlin. Er hofft, dass ihm dort ein Professor zuhört und seine Botschaft verbreitet. In der propagiert er Denkmodelle aus dem 19. Jahrhundert: dass es, grob gesagt, einen absoluten Raum und einen Äther gibt. Er hat früher in Teilchenphysik promoviert, aber dann in der Industrie gearbeitet, Radartechnik. Dafür, dass er keine Anerkennung findet und in Internetforen schon mal als Physik-Hitler bezeichnet wird, wirkt er recht fröhlich, jedenfalls schmunzelt er oft in seinen weißen Bart. "In der Physik herrscht Gesinnungszwang", sagt er, Einsteins Theorien würden wie eine Religion verehrt und nicht hinterfragt.