Definition der Raumzeit. Lichtgeschwindigkeit. Michelson-Morley-Experiment.

von Maciej Zasada

4.6.3  3. Relativistischer Grundsatz

Sämtliche Signale, welche den Beobachter erreichen sind Signale der Raumzeit.

Der Beobachter eines kosmischen Ereignisses, wie auch derjenige, der seinem Gesprächspartner gegenübersteht und ihm in die Augen schaut, empfangen gleichermaßen Signale, welche sie aus der Raumzeit erreichen.
Es kann innerhalb der Raumzeit keine Bagatellgrenze gezogen werden, jenseits derer separate Ereignisse oder Objekte in einer solchen Nähe zueinander stünden oder geschähen, dass sie füreinander gleichzeitig geschähen. Jede räumliche Distanz zwischen Punkten a und b, auch die kleinste, wird nämlich in der Zeit bewältigt.
Jede räumliche Distanz ist daher ein Merkmal eines nichttrivialen Unterschieds.
Auch der Unterschied, der zwischen der Raumzeit und der Raumzeitgegenwart besteht, wird durch eine Distanz bedingt.
Die Relativität wird durch die Distanz (durch den raumzeitlichen Unterschied) zwischen Systemen der Raumzeit hervorgerufen.

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Illustration 12.
Y – Die Punkte aktueller Gegenwart. Z – Die Punkte, welche sich in Bezug auf Y in der Vergangenheit befinden.

Die Gegenwart der einzelnen Punkte des Systems ab, welche in 4.4.9 als Konsequenz einer symmetrischen Verschränkung beschrieben wurde, bezieht sich auf den externen Beobachter. Trotz der Tatsache, dass die Gleichzeitigkeit der Ereignisse a und b für diesen Beobachter besteht, bezogen aufeinander, befinden sich diese stets in der Vergangenheit.

4.6.3.1 Erkenntnis 8: Definition der Raumzeit.

Die Raumzeit ist die Gesamtheit räumlich-zeitlicher Koordinatenpunkte der Vergangenheit.
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Aus der Perspektive der Gegenwart geschieht alles, was in der Raumzeit geschieht in der Vergangenheit. Jedem Punkt der Raumzeit ist eine feste räumliche und eine feste zeitliche Position in der Vergangenheit zugewiesen. Jedem Punkt der Vergangenheit sind die Festpunkte eines räumlich-zeitlichen Koordinatennetzes zugeordnet.

Dadurch, dass die Raumzeit eine Dimension des irreversiblen ist, kann zwischen ihren Systemen das Verhältnis der Relativität entstehen – jeden einzelnen Punkt der Raumzeit zeichnet ein Unterschied aus, durch den er mit den übrigen Raumzeitpunkten in einem symmetrischen Beziehungsverhältnis steht.
Alle Objekte der Beobachtung befinden sich aus der Perspektive subjektiver Gegenwart in der Vergangenheit.


4.6.4  4. Relativistischer Grundsatz

Eine Äquivalenz zwischen relativistischen Systemen der Raumzeit ist nicht möglich. Die Äquivalenz zwischen Systemen der Raumzeitgegenwart muss dagegen notwendig angenommen werden.

Der individuelle Maßstab eines Beobachtersystems erlangt innerhalb seiner Gegenwart die universelle Gültigkeit.
Dies bedeutet nicht weniger, als dass alle Bezugssysteme auf der einen Seite nicht nur Bestandteile eines unendlich großen und unendlich feinen Beziehungsgeflechts sämtlicher Koordinatenpunkte der Raumzeit, sondern dass sie auch Subjekte einer speziellen Äquivalenz, bezogen auf den Mittelpunkt der jeweiligen Raumzeitgegenwart sind.
Aus meiner Sicht schließen sich daher die Grundbegriffe der Relativität und der Äquivalenz gegenseitig aus.

Der Unterschied, der zwischen den einzelnen Bezugssystemen der Raumzeit erkannt wird (und nicht ihre Äquivalenz), gestattet erst von der Relativität ihrer jeweiligen Zustände zu sprechen.
Wäre kein primärer Unterschied feststellbar, wären alle Systeme in unserer Vorstellung äquivalent, es könnte zwischen ihnen keine Relativität erkannt werden.
Wenn in der Speziellen Relativitätstheorie alle Systeme in Beziehung (Relation) zueinander gestellt werden, dann besteht ein nichttrivialer UNTERSCHIED zwischen ihnen.
Die Äquivalenz, welche die Grundlage des relativistischen Universumsmodells bildet, erfasst die Gesamtheit aller Bezugsysteme im Universum und das Universum als solches. Sie steht im Zusammenhang mit der universellen Allgemeingültigkeit physikalischer Gesetze, sie betrifft nicht die Äquivalenz jeweiliger Systeme in Bezug aufeinander.
Die besondere Stellung eines Beobachters innerhalb der Raumzeitgegenwart bestimmt die Grenze, hinter der die Regeln der speziellen und der allgemeinen Relativitätstheorie nicht gelten (dabei ist es wichtig, den Unterschied zwischen den Begriffen des Beobachters und seines materiellen Körpers zu erkennen: der Körper eines Beobachters im Unterschied zum Beobachter selbst gehört der umgebenden Raumzeit an).

4.6.5  5. Relativistischer Grundsatz 

Die Bewegung eines Betrachtersystems innerhalb der Raumzeitgegenwart findet nicht statt.    
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Der Beobachter befindet sich innerhalb seines eigenen Systemaugenblicks, bezogen auf den raumzeitlichen Urknallpunkt, im Ruhezustand.         
Sämtliche Bewegung und sämtlicher Stillstand, die innerhalb seines Systemaugenblicks in der Raumzeit stattfinden, stehen allerdings in einer Relation zu seinem systemeigenen Stillstand – sogar die Geschwindigkeit der Photonen wird aus dieser Perspektive konstant und messbar – für jeden einzelnen Beobachter nimmt sie denselben Wert an.

4.6.5.1 Erkenntnis 9: Pragmatischer Grund für die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit.

Die Konstanz der Vakuumlichtgeschwindigkeit ergibt sich aus der Tatsache, dass bezogen auf die Systeme, die sich mit dieser Geschwindigkeit fortbewegen, alle übrigen Systeme, unabhängig von ihrem individuellen Zustand, in Ruhe verharren (in Systemen, die sich mit 100% Lichtgeschwindigkeit fortbewegen, erreicht die Zeitdilatation ihren maximalen Wert – die eigene Zeit dieser Systeme, bezogen auf die Zeit ihrer Ruhesysteme, vergeht nicht).
Aus der Perspektive der Systeme, welche sich mit Lichtgeschwindigkeit c fortbewegen, existiert daher im Universum, außer ihrer eigenen, überhaupt keine Bewegung. D.h. unabhängig davon, mit welcher Geschwindigkeit sich ein Messsystem bezogen auf das Objekt der Messung (ein Lichtquant) bewegt, befindet es sich aus Sicht eines Photons stets im Ruhezustand.
Wenn wir annehmen, dass sämtliche Bezugssysteme, in denen die Eigengeschwindigkeit nicht den Wert der Lichtgeschwindigkeit erreicht, aus der Perspektive eines Photons die gleiche, konstante und absolute Geschwindigkeit von 0.0 km/s besitzen, dann muss die Lichtgeschwindigkeit, die aus diesen Systemen heraus gemessen wird, den gleichen, konstanten und absoluten Wert besitzen – diese Konstanz hat ihre Ursache im relativen Stillstand, in dem sich jedes Messsystem in Bezug auf das Objekt der Messung – das Lichtquant – befindet.

(i) Der Wert der Lichtgeschwindigkeit spiegelt nicht die Merkmale des Lichts wider – dieser Wert ist die Konsequenz des Zustandes, in dem sich das Messsystem in Bezug auf das Objekt der Messung befindet.

Jede Messung der Lichtgeschwindigkeit erfolgt aus der Perspektive des Stillstands, aus der Perspektive der Mitte, aus der Perspektive eines Beobachters – jede Messung der Lichtgeschwindigkeit muss daher den gleichen konstanten Wert liefern, unabhängig von der relativen Bewegungsrichtung und unabhängig vom physikalischen Zustand des Systems, in dem sie durchgeführt wird.
Wenn wir daher annehmen, dass sich das Licht unter stabilen Bedingungen mit einer konstanten Geschwindigkeit ausbreitet, dann muss jegliche Messung seiner Geschwindigkeit den selben, absoluten und konstanten Wert liefern.

4.6.5.1.1 Erkenntnis 10: Michelson-Morley-Experiment: neue Deutung.

Soll der Eindruck entstehen, dass 4.6.5.1 bloß eine neue Sicht auf das Phänomen der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit darstellt, dann ist dieser Eindruck falsch, denn indem wir diese Interpretation für zulässig erklären, verändern wir die Grundfesten zeitgenössischer Physik.
Wenn wir nämlich annehmen, dass jede Lichtgeschwindigkeitsmessung aus oben genannten Gründen den gleichen konstanten Wert liefern muss, dann geben wir zu, das Michelson-Morley-Experiment seit Jahrzehnten falsch interpretiert zu haben.
Die absolute Konstanz der Lichtgeschwindigkeit, welche im Rahmen dieses Experiments nachgewiesen wird, deutet nämlich nicht unmittelbar auf die Nichtexistenz des Äthers als Trägermediums der elektromagnetischen Wellen hin – diese Konstanz ist vielmehr unabhängig von der Existenz dieses Mediums.

Das Michelson-Morley-Experiment würde auch dann dieselben Ergebnisse zeigen, wenn es den Äther tatsächlich gäbe.

Die absolute Konstanz der Lichtgeschwindigkeit c hat ihren Ursprung darin, dass c aus der Perspektive des absoluten Stillstands gemessen wird (4.6.5.1).
Die im Rahmen dieses Experiments ermittelte absolute Konstanz der Lichtgeschwindigkeit hat mit der Nichtexistenz des Äthers nichts zu tun.
Soll das etwa bedeuten, dass das Experiment von Michelson und Morley – eines der wichtigsten wissenschaftlichen Experimente überhaupt – nichts über die Existenz des Äthers aussagt?
Ja, obwohl dieses Experiment mit dem Ziel konzipiert wurde, die Existenz des Äthers nachzuweisen und obwohl es diese Existenz scheinbar eindeutig widerlegt, erweist sich sowohl seine logische Voraussetzung (die Verbindung zwischen dem Wert der Lichtgeschwindigkeit und der Existenz des Äthers), wie auch die Interpretation seiner Ergebnisse (die Verbindung zwischen der absoluten Konstanz der Lichtgeschwindigkeit und der Nichtexistenz des Äthers) als falsch.
Die logischen Prämissen des Michelson-Morley Experiments stehen in keiner Relation zu seiner Konklusion – seine logische Grundvoraussetzungen und die Schlussfolgerungen, welche aus ihm gezogen werden, sind einander inadäquat.

Wenn wir uns die Frage stellen, warum das Phänomen absoluter Konstanz der Lichtgeschwindigkeit einer der Hauptgründe dafür ist, dass die Relativitätstheorie und die Quantenphysik als Wirklichkeitsmodelle nicht kompatibel sind (weil nämlich der absolute Wert der Lichtgeschwindigkeit auch im quantenmechanischen Mikrokosmos das Maß aller Dinge ist), dann entdecken wir die Relevanz dieser Neuinterpretation für die Lösung des Problems.
Es wird bunt.


4.6.5.2 Erkenntnis 11:
Die unendliche Lichtgeschwindigkeit C – eine Konsequenz der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit c.

Der relativistische Wert der Lichtgeschwindigkeit, dessen Konstanz wir gerade beschrieben haben, steht in keinem Verhältnis zu der Geschwindigkeit, mit der sich das Licht tatsächlich ausbreitet. Die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum beträgt nämlich nicht nur 299792458 m/s, dieser Wert gilt ausschließlich für die innerhalb des Beobachtersystems gemessene Lichtgeschwindigkeit (die Lichtgeschwindigkeit c gilt nur für das beobachtete Licht).
Auch eine äußerst akurat durchgefürte und empirisch bestätigte Messung der Lichtgeschwindigkeit ist kein Beweis für die tatsächliche Geschwindigkeit, mit der sich Photone fortbewegen. Sie beweist lediglich, und hier liegt der logische Grund für die Fehlinterpretation des Phänomens der Lichtgeschwindigkeit im Allgemeinen, wie schnell sich Photone fortbewegen, wenn ihre Geschwindigkeit gemessen wird.
Einen völlig anderen Wert ergäbe die Messung der Lichtgeschwindigkeit aus der Perspektive eines Photons. Diese wäre auf das aus dieser Perspektive stets in Ruhezustand verharrende Messsystem bezogen.
Der Geschwindigkeitswert, welcher sich auf den Unterschied bezöge, der zwischen zwei Bezugssystemen A und S bestünde, von denen sich das eine mit 100% Lichtgeschwindigkeit fortbewege (A), das andere, anhand des Dilatationseffektes, räumlich und zeitlich in absoluter Ruhe verharre (S), müsste unendlich sein (denn A wäre in der Lage, innerhalb eines einzigen Augenblicks des Systems S, eine unendlich lange Strecke zurückzulegen).
Dadurch jedoch, dass eine Messung stets aus Perspektive von S stattfindet, müssen sich alle beteiligten Systeme (darunter auch das der Messung unterliegende System A), als Bestandteile der speziellen Gegenwart der Beobachtung, auf den Bezugsmittelpunkt der Raumzeitgegenwart von S beziehen. Indem sie es tun, ergibt sich für A eine scharf umrissene Wirklichkeit der messbaren Werte, in der auch die Lichtgeschwindigkeit einen extrem hohen, dennoch endlichen Wert besitzt.
Ist S inaktiv, entsteht für A kein Bezugszwang – seine Systemgeschwindigkeit erreicht bezogen auf S einen unendlichen Wert C.

Bildhafte Erklärung:
Es seien ein Lichtquantum A und ein Messsystem S gegeben. Beide Systeme sind sowohl Objekte als auch Subjekte gegenseitiger Beobachtung.

@1. Aus Sicht von A existiert im Universum keine Bewegung außer seiner eigenen. Aus seiner Sicht existiert im Universum keine Zeit.

@2. Aus Sicht von S beträgt die Geschwindigkeit von A stets 299792458 m/s. Der Zeitverlauf in S ist zwar von seiner eigenen Geschwindigkeit, bezogen auf sein Ruhesystem, abhängig, dieser ist jedoch deutlich und messbar.

Aus Sicht von S ist zudem seine eigene Geschwindigkeit bezogen auf andere Systeme und auf A irrelevant für den Wert der Messung der relativen Geschwindigkeit A – diese Geschwindigkeit bleibt, unabhängig von den jeweiligen Umständen der Messung, stets konstant.

Im Zustand @1. ist das System A in der Beobachterrolle – seine eigene Geschwindigkeit muss, bezogen auf S und bezogen auf alle übrigen Systeme, unendlich sein (A bewegt sich aus seiner eigenen Perspektive im zeitlosen Raum, innerhalb eines einzigen, endlosen Systemaugenblicks – alle übrigen Systeme stehen still).

Im Zustand @2. ist das System S in der Beobachterrolle – die Geschwindigkeit von A weist einen konstanten und endlichen Wert auf, und zwar anhand der Tatsache, dass S im Augenblick der Messung, ein Referenzmittelpunkt seiner eigenen Raumzeitgegenwart (einschließlich A) ist.

Der Beobachter ist während des Beobachtungsvorgangs ein singuläres Relatum (Referenzpunkt) der gesamten Wirklichkeit.