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Mittwoch, 27. Juni 2012, 12:23

Jocelyne Lopez - „Mogeleien“ und das Relativistisches Additionstheorem

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Vorwort:

Als offizielle Interessenvertretung der anonymen Gruppe G. O. Mueller (mehr hier: Die „Revolution“ von G. O. Mueller) tingelt Frau Lopez durch diverse Foren und verkündet ihre recht naiven Vorstellungen über die Relativitätstheorie. Das geschieht in einer recht aggressiven und fanatischen Art und Weise, Personen die ihr widersprechen, werden in der Regel am Ende immer als Stalker beschimpft und landen in ihrem Blog. Dabei wird oft gegen das geltende Recht und die Persönlichkeitsrechte der Zitierten verstoßen.

Ein sachlicher Dialog ist so nicht möglich und auch nicht gewünscht. Es wird vielmehr gezielt versucht ein Feinbild aufzubauen. Auf der einen Seite die bösen Unterdrücker, die Physiker eben, welche als Anhänger einer Ideologie beschimpft werden, welche zu Fall gebracht werden soll. Diese sollen seit über 100 Jahren die armen Kritiker weltweit unterdrücken. So weit mein persönlicher Eindruck, der vermutlich von vielen in der Form geteilt wird.

Ohne Frage gibt es also tiefe Gräben zwischen den Kritikern der SRT und den Physikern, doch ist mein Ziel hier nicht, diese zu vertiefen, sondern mal ein paar Grundlagen zu schaffen, darum ist der erste Beitrag hier im Thread auch relativ lang. Soweit mal das Vorwort, es gäbe da sicher noch vieles zu sagen, aber mal zum eigentlichen Thema.



Aktuell schreibt Frau Lopez im Blog „Kritische Stimmen zur Relativitätstheorie“ einen Beitrag, den ich hier kommentieren und beantworten möchte. Im Blog selber ist das aufgrund der Zensur nicht möglich, hier hingegen ist ein neutraler Raum und sie kann persönlich zu den Aussagen Stellung beziehen. Hier nun der Beitrag:

Zitat von »Jocelyne Lopez«


Die relativistische Geschwindigkeitsaddition als Mogelpackung (von Jocelyne Lopez)

Zusammenfassung meiner Überlegungen über den mathematischen Gehalt der relativistischen Geschwindigkeitsaddition, die ich seit mehreren Jahren in Foren zur Diskussion gestellt habe, wobei ich der Meinung bin, dass man die Annahme der Speziellen Relativitätstheorie, dass die Lichtgeschwindigkeit konstant zu allen Beobachtern sei, am einfachsten und eindeutigsten so formulieren kann:

c + v = c

Erstmal finde ich es anerkennenswert, dass sie die Aussage deutlich als ihre Meinung kennzeichnen. Guter Ansatz. Ich drösle es mal ganz sachlich auf. Ich erstelle mal einen Fehlerkatalog wie G. O. Mueller:

Grundsätzliche Fehler bei der Interpretation der Aussagen der SRT (GF)

1. Die SRT nimmt an, dass die Lichtgeschwindigkeit zu allen Beobachtern konstant sei.

Nein, das nimmt die SRT nicht an, sie macht Aussagen über Phänomene der Natur und baut auf zwei Postulaten auf. Das erste ist das Relativitätsprinzip von Newton, und das galt es damals zu retten. Das zweite Postulat ist:

Die Lichtgeschwindigkeit beträgt in jedem Initialsystem c

Oft wird hier von Seiten der Kritik der Begriff Initialsystem infrage gestellt, ist unsinnig, den gibt es auch schon bei Newton. Wichtig ist, wenn man Kritik übt sollte man die Aussagen, welche man kritisiert, nicht selber formuliert haben, und der anderen Seite unterschieben. Das ist unredlich. Hier ist jedenfalls ein ganz großes und grundsätzliches Missverständnis der Kritik an der SRT begründet. Die SRT macht nämlich so keine Aussagen über einen Beobachter, sondern über ein Initialsystem.

Daraus kann man dann natürlich weitere Aussagen ableiten. Man muss es aber richtig tun. Damit die Aussagen der SRT richtig formuliert sind, mal ein paar Worte mehr dazu und betrachten drei Fälle:

1. In einem Raum/Zimmer (Initialsystem) befindet sich eine Lichtquelle (Stehlampe), einen Beobachter (Frau Lopez) und ein weiterer Beobachter auf dem Sofa sitzend, welcher das Geschehen beschreibt. Alles ruht in Bezug zum Zimmer/Initialsystem. Wichtig sind hier die Begriffe als solche in ihrer Aussage zu erkennen. Wenn alle zueinander ruhen, sind Kritiker und Physiker einig, das Licht bewegt sich mit v = c durch den Raum/Initialsystem und wird von beiden Beobachtern auch so gemessen.

2. Nun bewegt sich die Lichtquelle auf Frau Lopez zu, welche weiter in Bezug zum Zimmer ruht. Hier nimmt nun Frau Lopez wie viele Kritiker an, dass die Lichtgeschwindigkeit unabhängig von der Geschwindigkeit der Quelle im Raum/Initialsystem ist, und weiter v = c beträgt. Auch hier gibt es kein Widerspruch von Seiten der Physik.

3. Nun bewegt sich Frau Lopez auf die Lichtquelle zu. Sie sagt, die Geschwindigkeit des Lichts das ihr entgegenkommt, muss c + v betragen, denn sie bewegt sich mit v in Bezug zum Zimmer/Raum. Weiter sagt sie, die SRT behauptet, jeder Beobachter würde nun das Licht mit c auf sie zukommen sehen. Nein, das behauptet die SRT nicht, sie behauptet sogar, dass für den Beobachter auf dem Sofa die „Geschwindigkeit“ zwischen Frau Lopez und dem Licht c + v ist. Denn beides ist bewegt.

Die SRT behauptet aber auch, das Frau Lopez das Licht das ihr entgegenkommt immer nur mit c messen wird. Die SRT unterscheidet hier also ganz deutlich zwischen einem im Raum/Initialsystem ruhenden und bewegten Beobachter. Es ist auch bei Newton kein Problem, das zwei zueinander bewegte Beobachter etwas Unterschiedliches sehen und messen. Die SRT steht ja nicht grundsätzlich im Widerspruch mit der klassischen Physik nach Newton, sondern erweitert diese nur.

Um das verständlicher zu machen, bedarf es wieder ein paar Worte mehr. Frau Lopez sagt nun, sie sei ja im 3. Fall „bewegt“ und im 2. Fall ruhend, und bezieht diese Angaben auf das Zimmer/Initialsystem. So eine absolute Aussage gibt es aber schon bei Newton und in der klassischen Physik nicht. Denn Frau Lopez ruht nicht wirklich, sondern nur in Bezug zum Zimmer, sie ist aber zu beliebig vielen anderen Punkten bewegt.

Hängen wir mal in die Mitte des Zimmers eine kleine Kugel und beziehen alle Angaben auf diese. Man kann zu dieser Kugel ruhen, sich bewegen und hat eine Entfernung. Nennen wir diese Kugel mal Nullpunkt. Nun nehmen wir alle Wände des Zimmers weg. Es wird sich dadurch nichts an den physikalischen Gegebenheiten ändern. Alle drei Fälle können weiter so beschrieben und betrachtet werden.

Wir können auch den Boden des Zimmers, sowie auch die Decke entfernen, und sogar die Erde darunter.

Es gibt dann eben die Kugel/Nullpunkt im Raum, die Lampe, den einen Beobachter (Frau Lopez) und den anderen auf dem Sofa. Alles bleibt wie es war. Selbstverständlich verändert das Entfernen der Wände nicht die Geschwindigkeiten der Objekte zueinander. Alle drei Fälle können genauso wie bisher beschrieben werden, Anstelle des Zimmers ist nun eben keine kleine Kugel getreten. Die Angaben der Geschwindigkeit beziehen sich nun auf diese Kugel.

Wie das Zimmer ist nun die Kugel der Bezugspunkt, und es ist dasselbe zu sagen, man ruhe nun in einem Initialsystem dessen Nullpunkt die Kugel ist. Die Physiker brauchen nur nicht wirklich diese Kugel im Raum, sie kann beliebig klein sein, und es reicht auch aus, wenn sie gar nicht wirklich da ist. Aber um die Kritiker nicht zu verwirren, lassen wir sie mal da, ändert ja auch nichts an den Gegebenheiten.

Wichtig ist nun hier zu erkennen, dass die Geschwindigkeiten nur in Bezug zu dieser Kugel/Initialsystem angegeben werden.

Nur in Bezug zu so einer Kugel kann die Aussage, die Lampe ruht, der eine Beobachter ist bewegt, oder andersherum getroffen werden. Die Aussage, das Objekt ist bewegt, macht ohne so einen Bezugspunkt keinen Sinn. Objekte haben keine Eigengeschwindigkeit.

Die SRT sagt nun also nicht aus: „dass die Lichtgeschwindigkeit konstant zu allen Beobachtern“ ist, sondern Licht bewegt sich in Bezug zu so einer Kugel immer mit c. Jeder Beobachter der also zu so einer Kugel ruht, wird das Licht mit c messen. Und jeder Beobachter wird zu einer Kugel ruhen können. Der Beobachter auf den Sofa sieht nun aber Frau Lopez zu der Kugel bewegt, die SRT hat kein Problem mit bewegten Beobachtern, und wenn sich einer dem Licht entgegenbewegt, dann ändert sich der Abstand zwischen dem Bewegten und dem Licht, für den zur Kugel ruhenden Beobachter mit c + v.

Bis hierher braucht man das Relativistisches Additionstheorem also nicht.


Nun ist es weiter wichtig, zu begreifen, dass die Definition, ruhend, nur relativ zu treffen ist. Es gibt beliebig viele „Kugeln“ die sich auch zueinander bewegen können. Man kann keine absolute Aussage treffen, die Quelle ist bewegt, Frau Lopez ruht. Das gibt es schon in der klassischen Physik nicht, hier gilt das Relativitätsprinzip von Galilei, es gibt nur eine Geschwindigkeit zwischen Quelle und Beobachter, es gibt aber keinen absoluten Bezugspunkt.

Ganz deutlich, schon nach der klassischen Physik ist es unmöglich zu unterscheiden, ob sich die Quelle auf den Beobachter zu bewegt, oder dieser auf die Quelle. So eine Unterscheidung ist physikalisch nicht möglich, wer diese annimmt und postuliert, steht damit nicht nur im Widerspruch zur SRT, sondern auch zu Newton. Er ist damit auch ein Newtonkritiker.


Das Relativistisches Additionstheorem wird in der SRT also nicht benötigt, um auszusagen, dass die Lichtgeschwindigkeit zu allen Beobachtern c ist, und somit ist die Formulierung „c + v = c
“ von Frau Lopez auch falsch. Sie kommt so auch nicht in der SRT vor. Die SRT braucht so eine Formulierung auch nicht. Mal weiter im Beitrag:

Zitat von »Jocelyne Lopez«


Die relativistische Geschwindigkeitsaddition soll die Annahme der Speziellen Relativitätstheorie beschreiben, dass die Lichtgeschwindigkeit immer denselben Betrag c hat, unabhängig von der Geschwindigkeit v des Beobachters, so wie man es auch aus einer algebraischen Umformung der Formel besser erkennen kann:

c = (c + v) / (1 + cv/c²)
c = c(c + v) / c(1 + cv/c²)
c = c(c + v) / (c + v)
c = c

Auch das ist so nicht richtig, dazu nehmen wir erstmal die richtige Formel:

w = (u + v) / (1 + uv/c²)

und setzen für eine Geschwindigkeit c ein, also u = c =>

w = (c + v) / (1 + cv/c²)

Frau Lopez stellt hier ganz richtig fest, dass daraus folgt:

w = c

Nur ist die Annahme für das diese Formel gedacht ist, falsch.

Gehen wir zum „Zimmer“ zurück, der Beobachter auf dem Sofa sieht hier auch nach der SRT eine Abstandsänderung von c + v zwischen dem Licht und Frau Lopez, wenn diese sich zum Beobachter auf dem Sofa (und somit auch zur Kugel) bewegt. An dem Punkt sollte zwischen Kritikern und Physikern eigentlich Einvernehmen herrschen.

Unterschiedliche Aussagen gibt es erst, wenn man fragt, was sieht und misst Frau Lopez für eine Geschwindigkeit für das Licht das ihr entgegenkommt. Frau Lopez wird hier sicher behaupten, ihr kommt das Licht mit c + v entgegen, denn sie bewegt sich ja mit v in Bezug zur Kugel (oder im Raum, wenn sie die Wände wieder aufbaut.) Das Problem das sie hierbei überzieht, es gibt kein absoluteste v, es gibt unzählige Geschwindigkeiten die sie in Bezug zu unzähligen anderen Punkten haben kann. Dazu später mehr.

Die SRT sagt hier nun aus, Frau Lopez wird das Licht immer nur mit c messen können. Hier ist der wirkliche Widerspruch zwischen Kritikern und der Physik.

Nur wird kein Physiker das Relativistische Additionstheorem nehmen um das die Geschwindigkeit des Lichts für (zu dem auf den Sofa Ruhenden) den bewegten Beobachter berechnen, denn der Physiker weiß, das hier eh c rauskommt. Zu Recht hat Frau Lopez erkannt, dass man das nun nicht wirklich berechnen muss. Und es ist auch eben nicht der Zweck des Relativistischen Additionstheorems.


Wozu braucht man das Relativistische Additionstheorem denn dann überhaupt?

Man braucht es um die Geschwindigkeit zu berechnen, welche zwischen zwei sehr schnell zueinander bewegten Objekten herrscht. Betrachten wir wieder das Beispiel, und nun sieht/misst der Beobachter auf dem Sofa wir sich Frau Lopez in Bezug zum Sofa/Zimmer/Initialsystem/Kugel mit 0,9c auf die Lichtquelle zu bewegt. Und er sieht/misst wie sich diese Quelle mit 0,7c auf Frau Lopez zu bewegt.

Der Abstand zwischen Quelle und bewegten Beobachter (Frau Lopez) ändert sich für den Beobachter auf dem Sofa auch nach der SRT mit v = 0,9c + 0,7c = 1,6c.

Das steht in keinem Widerspruch mit der SRT!

Nur wenn der Beobachter auf dem Sofa nun beschreiben will, mit welcher Geschwindigkeit Frau Lopez (als zu ihm bewegter Beobachter) die Lichtquelle misst, braucht er das Relativistische Additionstheorem. Erst hier sind Kritiker und Physiker nicht mehr einer Meinung.

Frau Lopez wird hier vermutlich sagen, sie bewegt sich mit 0,9c auf die Quelle zu, die kommt ihr mit 0,7 entgegen, also gilt auch:

v = 0,9c + 0,7c = 1,6c

Und hier widersprechen die Physiker, hier sagen sie, muss das Relativistische Additionstheorem genutzt werden. Die Rechnung dazu lautet:

w = (u + v) / (1 + uv/c²) | u = 0,9c; v = 0,7c =>
w = (0,9c + 0,7c) / (1 + (0,9c • 0,7c / c²))
w = 0,9816c

Das Relativistische Additionstheorem berechnet also die Geschwindigkeit zwischen zwei in Bezug zu einem anderen Beobachter (Initialsystem) bewegten Objekten, aus deren Sicht. Auch dazu später mehr.


Mal weiter im Beitrag:

Zitat von »Jocelyne Lopez«


Dabei wird jedoch in der relativistischen Geschwindigkeitsaddition gleich die Voraussetzung eingebaut, dass die Geschwindigkeit v des Beobachters 0 beträgt (es handelt sich also um einen ruhenden Beobachter), wie man es wiederum aus einer algebraischen Umformung der Formel auch besser erkennen kann:

c + v = (c + v) / (1 + cv/c²)
1 = 1 / (1 + cv/c²)
1 + cv/c² = 1
cv/c² = 0
v = 0

Das ist eben der ganz große Irrtum, in dem Relativistischen Additionstheorem ist eben gerade nicht die Geschwindigkeit des Beobachters mit v = 0 eingebaut. Es dient ja im Gegenteil genau dazu, die Geschwindigkeit zu berechnen, mit der ein (zu einem anderen Beobachter/Initialsystem/Kugel/Raum/Zimmer bewegter) Beobachter ein Objekt messen wird.


Frau Lopez stellt auch zwei unterschiedliche Formeln um, die erste:

(1) c = (c + v) / (1 + cv/c²)

basiert wirklich auf dem Relativistischen Additionstheorem, und wird auch richtig von Frau Lopez aufgelöst. Und da erkennt sie auch zu Recht, dass so eine Rechnung unnötig ist, da das Ergebnis immer c lauten wird. Darum rechnet auch kein Physiker die Geschwindigkeit des Lichts für einen zu ihm bewegten Beobachter aus.

Die zweite Formel:

(1) c + v = (c + v) / (1 + cv/c²)

welche Frau Lopez „auflöst“ kommt so nicht aus der SRT, und steht auch im Widersprich zur ersten Formel, wie man hier deutlich erkennen kann:

(1) c = (c + v) / (1 + cv/c²)
(2) c + v = (c + v) / (1 + cv/c²)

In der zweiten Formel ist auf der linken Seite ein „+ v“ hinzugefügt worden. Das macht nun Frau Lopez nicht wirklich um zu „mogeln“ sondern sie will schon ihre Vorstellung damit zum Ausdruck bringen. Klassisch werden Geschwindigkeiten nach Newton eben so addiert:

(3) w = u + v

und somit müsste sich eine beliebige Geschwindigkeit v nach Newton eben einfach auf die des Lichts addieren: w = c + v eben. Nach der SRT gilt:

(4) w = (c + v) / (1 + cv/c²)

Frau Lopez setzt nun (3) und (4) gleich, was mathematisch auch so nicht falsch ist:

(5) u + v = w = (c + v) / (1 + cv/c²) =>

(6) u + v = (c + v) / (1 + cv/c²)

Löst man diese Gleichung nun nach v auf, ist v = 0, wie Frau Lopez auch richtig erkannt hat. Nur ist die Schlussfolgerung daraus eben nicht richtig, denn das zeigt nur, dass die Addition von Geschwindigkeiten nach Newton auf das Licht eben nur dann gleich dem Relativistischen Additionstheorem ist, wenn v = 0 ist. Ist v ≠0 bekommt man hier klassisch eben ein anderes Ergebnis.

Das Relativistische Additionstheorem dient aber auch nicht dazu, um die Geschwindigkeit eines zu einem bewegten Beobachters auf die des Lichtes zu addieren. Dazu noch ein Beispiel:

Frau Lopez rennt nun im Zimmer der Stehlampe mit 10m/s entgegen (in Bezug zum auf dem Sofa sitzenden Beobachter) und die Lampe fliegt ihr (warum auch immer) mit 20m/s entgegen. Die Frage ist, mit welcher Geschwindigkeit misst/beobachtet Frau Lopez die Lampe auf sich zukommen. Das rechnet sich klassisch so:

Newton:

w = u + v | u = 10m/s; v = 20m/s =>

w = 10m/s + 20m/s = 30m/s


Einstein/Lorentz:

w = (u + v) / (1 + uv/c²) | u = 10m/s; v = 20m/s =>

w = (10m/s + 20m/s) / (1 + ((10m/s • 20m/s) / c²))
w = 29.999999999999933241m/s

Wie man sieht, ergibt sich nach Einstein/Lorentz nicht wie bei Newton eine Geschwindigkeit von 30m/s sondern nur 29.999999999999933241m/s was wirklich nur ein ganz kleiner Unterschied ist. Darum kann man bei so kleinen Geschwindigkeiten auch einfach nach Newton die Geschwindigkeiten addieren. Bei hohen Geschwindigkeiten sieht es aber wie schon gezeigt anders aus:

Newton:

w = u + v | u = 0,9c; v = 0,7c =>
w = 0,9c + 0,7c = 1,6c


Einstein/Lorentz:

w = (u + v) / (1 + uv/c²) | u = 0,9c; v = 0,7c =>
w = (0,9c + 0,7c) / (1 + (0,9c • 0,7c / c²))
w = 0,9816c

Das Relativistische Additionstheorem nach Einstein und Lorentz macht also hier ganz deutliche eine andere Aussage, als die klassische Mechanik.


Nun sagen die Kritiker auch oft, Geschwindigkeiten müssen einfach addiert werden, so wie Newton das schon immer gemacht hat, das ist ja auch logisch. Nein, auch das ist nur eine Annahme, ein Postulat, es gibt keinen wirklichen Grund, dass Geschwindigkeiten sich so verhalten und einfach so aufeinander zu addieren sind. Wir kennen das nur aus dem Alltag und sind hohe Geschwindigkeiten nahe c eben nicht gewohnt. Viele Dinge werden in der Physik nicht einfach so aufeinander addiert. Ein Liter Wasser mit 10 Grad und ein zweiter Liter Wasser mit 10 Grad ergibt auch nicht zwei Liter Wasser mit 20 Grad. Auch hier wird nicht einfach addiert.

Viele Kritiker sind auch „Anhänger“ (ist ein Unwort) also besser Befürworter der Äthertheorie von Lorentz (LET) und übersehen dabei dann, dass das Relativistische Additionstheorem genauso auch in der LET gilt. Auch in der Äthertheorie nach Lorentz werden Geschwindigkeiten so „addiert“. Und auch in der LET gibt es wie schon bei Newton Initialsysteme.


Nachwort:

Auch wenn es mit großer Wahrscheinlichkeit nun wieder den Vorwurf geben wird, ich würde hier Frau Lopez stalken oder mobben, ist es natürlich nicht an dem. Dazu muss man nicht so einen ausführlichen Beitrag schreiben. Es geht darum, hier die Irrtümer der Kritiker exemplarisch aufzuzeigen, und Frau Lopez ist hier gerne zu einem sachlichen Dialog oder Disput eingeladen, wie auch jeder andere Kritiker.
So hoch der Geist, der uns erhebt, Es wankt der Grund, auf dem er steht.

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Sonntag, 1. Juli 2012, 16:56

Mich regen die Sachverhalte alle nicht auf, weil für mich die Geschwindigkeit des Lichtes lediglich unsere Grenze ist, in der wir unsere Wirklichkeit erkennen können. Wie schnell das Licht in einem uns verborgenen Bereich ist oder zu was es wird, bleibt für uns nicht feststellbar und ähnelt somit einer Frage nach Gott oder dem Leben nach dem Tod.

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