6 Lokale und absolute Maßeinheiten

Wir haben in den vorangehenden Kapiteln gesehen, daß die Masse und die äußeren Abmessungen der Materie von der absoluten Geschwindigkeit abhängen, ebenso wie die Clockfrequenzen. Daher ändern sich die Längen- und Zeitreferenzen je nachdem, in welchem System mit welchen Maßeinheiten gemessen wird. Bei der Berechnung physikalischer Vorgänge müssen zwingend die Maßeinheiten des Systems verwendet werden, in dem der Vorgang - die Wechselwirkung - stattfindet.

6.1 Was wir messen

Messen heißt vergleichen. Eine Längenmessung bedeutet: wir vergleichen eine Strecke mit einer Referenzlänge, also z.B. einem Meterstab. Die zu messende Länge existiert absolut und unabhängig vom Beobachter. Der Meterstab des Beobachters ändert aber seine Abmessungen abhängig vom Bewegungszustand bzw. vom Gravitationspotential des Systems, in dem sich der Beobachter befindet. Dies ist ein physikalischer Vorgang, und keine einfache Koordinatentransformation. Der Beobachter wird also für eine außerhalb seines Systems befindliche Strecke unterschiedliche Längenwerte messen, je nach dem Zustand seines eigenen Systems. Wenn er eine Strecke innerhalb seines Systems misst, erhält er immer eine konstante Anzeige, da sich ja Strecke und Meterstab in gleichem Maße physikalisch verändern. Die Länge erscheint ihm nur gleich, ist aber in Wirklichkeit messbar anders.

Entsprechendes gilt auch für die Messung von Massen und Zeitdifferenzen, auch sie sind abhängig vom Zustand des Systems, in dem gemessen wird. Wie misst man Zeitdifferenzen: im Prinzip mit Hilfe von Oszillatoren und Zählern. So ein Oszillator kann z.B. ein angeregtes Atom sein oder ein mechanisches Pendel. Beide ändern ihre Schwingfrequenz (Taktfrequenz, Clockfrequenz) abhängig vom Bewegungszustand bzw. vom Gravitationspotential, in dem sich die "Uhr" befindet, und zwar aufgrund eines elementaren physikalischen Vorgangs. Es ist nicht sinnvoll, von einer "Zeitdehnung" zu sprechen, wenn sich in einem bewegten System die Clockfrequenz ändert. Was ist Zeit? Vermeiden wir erkenntnistheoretische Probleme, sondern halten wir uns an den physikalischen Vorgang: die Uhr tickt langsamer, die Clockfrequenz sinkt.

Deshalb schreibt Marmet:

Wir müssen berücksichtigen, daß sich sowohl die Materie als auch die Referenzeinheiten gleichzeitig mit der Bewegung ändern und daher betonen, daß man eine physikalische Größe nicht einfach als "Anzahl von Referenzeinheiten" definieren kann, wie das üblicherweise gemacht wird. Eine physikalische Größe ist etwas anderes als eine mathematische Größe.
Eine physikalische Größe ist eine absolute Größe, definiert als das Produkt von der Anzahl der Referenzeinheiten, multipliziert mit der Größe der passenden Referenzeinheiten.

6.2 Absolute Referenzeinheiten

Wir haben also das Problem unterschiedlicher Größen in unterschiedlichen Systemen.

Früher hat man 1m mit dem Urmeter definiert. Man kann 1m definieren als 1/299792458 der Strecke, die das Licht in 1s zurücklegt. Beides bringt aber nichts in beliebigen Referenzsystemen, da die Längen im bewegten System größer und die lokalen Sekunden länger werden. Unser Urmeter wird seine Länge passend zum System ändern, genauso wie die Sekunde, die wir an der Anzeige der lokalen Uhr ablesen.

Wir definieren also sinnvollerweise absolute Referenzeinheiten im Weltraum, weit weg von allen Massen (siehe Kapitel 2). 1m sei 1/299792458 der Strecke, die das Licht in 1s zurücklegt, wobei die Sekunde mit einer im freien Weltraum ruhenden Uhr gemessen wird.

Zur Erinnerung wiederhole ich aus Kapitel 2, absolutes Referenzsystem:

Jede Bewegung eines jeden Teilchens bedeutet eine Wechselwirkung mit der Gesamtheit aller anderen Teichen: durch diese Wechselwirkung ändert sich der Energieinhalt des Teilchens, seine kinetische oder seine potentielle Energie. Auf diese Überlagerung der äußeren Anteile aller Teilchen im Universum beziehen sich alle Bewegungen der Teilchen. Dies ist ein absolutes, universelles Referenzsystem, das durch die Gesamtheit aller Materie im Universum bestimmt wird. Wir definieren als Ruhezustand den Mittelwert der Geschwindigkeiten aller Teilchen im Universum. Deshalb ist es möglich und sinnvoll, ein absolute Referenzsystem im Weltraum zu definieren.

6.3 Lokale Maßeinheiten

Wenn man einen ruhenden Meterstab herstellt und dann bewegt, dann wächst seine Länge mit dem Faktor γ . Angenommen, wir befinden uns in einem Labor mit lokalen Maßeinheiten.

Wenn wir mit unserem Labor losfliegen, befinden wir uns in einem bewegten System. Unser Meterstab und unsere Uhr verändern sich, aber das merken wir innerhalb des Labors nicht. Mit den Indices v..bewegt, s..stationär gilt:

Länge:  sv = γ ss
Zeit:    tv = γ ts

(Anmerkung: Ich habe hier gewohnheitsgemäß "Zeit" geschrieben. Marmet betont aber, das dies nicht korrekt ist. Wir messen die Dauer eines physikalischen Vorgangs mit Hilfe einer physikalischen Uhr, die eine Zeitanzeige hat. STatt Zeit müsste man genauer "Differenz der Zeitanzeige" sagen.)
Wenn wir bei einem lokalen Experiment die Geschwindigkeit messen, gilt

vv = sv/tv = (γ ss)/(γ ts) = ss/ts

Lokal gelten die selben Gleichungen, aber mit anderen Einheiten, und wir haben physikalisch veränderte Materie an Bord.

Entsprechendes gilt auch, wenn wir mit unserem Labor nicht losfliegen, sondern in einem anderen Gravitationspotential landen. Auch dort haben wir andere lokale Einheiten.

Wenn wir aus dem Laborfenster sehen, können wir feststellen, daß sich die Spektren der Sterne verschoben haben. Auch wenn wir lokal die gleichen Zahlenwerte aus einer Gleichung erhalten (was Einstein zu seinem Invarianzprinzip verleitet hat), haben wir doch eine andere lokale physische Beschaffenheit (Bohr-radius, Spektren,...) und wir können dies von außen messen.

Grundsätzlich gilt: wir müssen innerhalb eines konsistenten Maßsystems bleiben. Das bedeutet vor allem, wir müssen uns immer in dem System aufhalten, in dem die physikalische Wechselwirkung stattfindet. Marmet zeigt dies schön für den Merkur, dessen Maßeinheiten wegen der Sonnennähe um 1% größer sind als im freien Raum. Damit ergibt sich dann (nach längerer Rechnung) die bekannte Präzession der Merkurbahn. Eine ganz detaillierte Abhandlung findet man in
Einstein's Theory of Relativity versus Classical Mechanics, Chapter 4; sowie in dem Artikel
A Detailed Classical Description of the Advance of the Perihelion of Mercury.
Dort berechnet Marmet die Periheldrehung des Merkur, was eine systematische Diskussion der Frage "was messe ich in welchem System" erfordert.

Im Vorwort zum zweiten Artikel schreibt Marmet: "Using Einstein's general relativity, it is generally believed that space and time distortions are absolutely required to explain the advance of the perihelion of Mercury. This is untrue. The advance of the perihelion of Mercury was first calculated in 1898 by Paul Gerber. We show here that this phenomenon can be fully explained using Newton's physics and mass-energy conservation, without any relativity principle. Without having to introduce any new physics, we arrive to the same equation as predicted by Einstein. Therefore, the relativity principles are useless."

6.4 Zusammengefasst:

In jedem bewegten Sytem und in jedem Gravitationspotential haben wir unterschiedliche Referenzeinheiten. Wenn wir die lokalen physikalischen Vorgänge mit den passenden lokalen Maßeinheiten messen, stellen wir subjektiv keinen Unterschied fest. Der Grund dafür ist nicht ein abstraktes Relativitätsprinzip, sondern ein realer physikalischer Effekt: die lokalen Maßstäbe haben sich wegen der zugeführten (bzw. abgegebenen) Energie verändert.

Die verschiedenen (bewegten / gravitativen) Systeme sind aber nicht gleichwertig, da sie alle ein verschiedenes Energieniveau haben. Diese Energieniveaus kann man messen. Die Energieniveaus sind verschieden wegen der Wechselwirkungen zwischen dem lokalen und dem universalen Referenzsystem ( = Überlagerung der äußeren Anteile aller Teilchen im Universum).

Wir dürfen die vier Fälle nie verwechseln:

Hier möchte ich nochmals hervorheben: Marmet leitet die sonst mit der Relativitätstheorie (SRT, ART) erklärten Phänomene auf „klassischem Wege“ ab, und dies in sich konsistent und widerspruchsfrei, wobei die Energieerhaltung gewährleistet ist. Und das obendrein ohne ein einziges Paradoxon!

6.5 Und Einstein?

Wie schreibt Marmet im Schlusswort von Natural Length Contraction Mechanism Due to Kinetic Energy.?

Wir müssen feststellen, dass der bewegte Beobachter korrekte physikalische Voraussagen treffen kann wenn er die gleichen Gleichungen verwendet wie der ruhende Beobachter. Die Voraussetzung ist, dass der bewegte Beobachter die bewegten Einheiten verwendet und der ruhende Beobachter die ruhenden Einheiten. Das mag einem so erscheinen wie Einsteins Prinzip, welches fordert dass sich nichts ändert wenn ein System bewegt wird. Einsteins Hypothese ist aber irrig, weil sich in Wirklichkeit die Elektronengeschwindigkeit, der Bohrsche Radius und die Massen der Partikel ändern. Einstein erkannte nicht, dass einfache Logik und das Prinzip der Energieerhaltung zur Veränderung der Referenzeinheiten im bewegten System führen, die die tatsächlichen physikalischen Veränderungen genau kompensieren.

Einsteins Invarianzprinzip ist ein Irrtum, denn wir können nicht eine echte Invarianz in der Physik behaupten, wenn die Atome in verschiedenen Systemen einen anderen Bohr-Radius und eine andere Elektronenmasse haben, und andere Frequenzen abstrahlen. ... Ähnlich ist es mit den Lorenz Transformationen, niemand berücksichtigt dass sich die Größe der Einheiten zwingend ändert.

Die Natur hat es so eingerichtet, das die physikalischen Gesetze ununterscheidbar erscheinen, aber der Unterschied kann von ausserhalb gemessen werden.

An dieser Stelle muss ich auf die angebliche Gleichwertigkeit von beschleunigten und gravitativen Systemen eingehen. (Einsteins berühmtes Gedankenexperiment: das Lift-experiment, das ich hier als bekannt voraussetze.) Diese Gleichwertigkeit ist, wie wir heute wissen, ein Trugschluss. Beschleunigte Ladungen strahlen, siehe Maxwell. Ruhende Ladungen strahlen nicht, ebensowenig stationär im Gravitationsfeld sitzende Ladungen. Ein im Lift sitzender Physiker könnte also messen, ob der Lift kinetisch oder gravitativ beschleunigt wird. Allein dies reicht aus, um die Hypothese der Gleichwertigkeit zu verwerfen.

Ein ähnlicher Fall sind die Kräfte zwischen Elektronen. Ruhende Elektronen stoßen sich ab wegen ihrer gleichwertigen Ladung. Bewegte Elektronen bilden einen elektischen Strom, und wie man aus der Definition des Stroms weiß, ziehen sich zwei gleichsinnig durchflossene parallele Leiter an. Das entspricht zwei nebeneinander fließenden Elektronenstrahlen, die sich anziehen. Wenn ein Beobachter mit den Elektronen mitfliegt, müsste er - so die RT recht hat - sehen, dass sich die für ihn relativ ruhenden Elektronen abstoßen, während ein ruhender Beobachter sieht, wie sie sich anziehen. Dies ist natürlich unvereinbar und absurd, und zeigt, dass hier die RT versagt.

Diese Probleme haben wir mit der vorgestellten Theorie nicht.