physiktheorien als dogma am beispiel der relativitätstheorie dresden 2011 von albrecht giese...
Post on 05-Apr-2015
117 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Physiktheorien als Dogmaam Beispiel der
Relativitätstheorie
Dresden 2011
vonAlbrecht Giese
Hamburg
1
Physiktheorien als Dogma : Relativitätstheorie
2
Warum neu nachdenken
über Physik?
2
‘
Physiktheorien als Dogma : Relativitätstheorie
3
Krise der heutigen Physik
3
‘
1. Higgs Boson
2. Supersymmetrische Teilchen
3. Leptoquarks
4. Dunkle Materie (CDM)
5. Dunkle Energie
6. Kosmologische Inflation
7. Gravitationswellen
8. Quantum Gravity
Logische Grundlage der RelativitätstheoriePhysiktheorien als Dogma : Relativitätstheorie
XXXXXXX?
4
Die Ursache: Das Paradigma
4
‘
Ursache der Krise ist
(im Sinne von Thomas Kuhn*)
das Festhalten am heutigen Paradigma nämlich:
Relativität beruht auf Eigenschaften der Raum-Zeit
Elementarteilchen sind punktförmig – ohne Struktur
*) Thomas S. Kuhn: Die Struktur wissenschaftlicher Revolution, Suhrkamp 1993
X
X
Physiktheorien als Dogma : Relativitätstheorie
5
Inhalt
5
‘
Spezielle Relativität
Teilchen
Allgemeine Relativität
Was blockiert den Wechsel des
Paradigma?
}
Physiktheorien als Dogma : Relativitätstheorie
6
Spezielle Relativität:
Wie hat es angefangen?
6
‘
Michelson-Morey Experiment brachte
unerwartetes Null-Ergebnis
Erklärung durch Heaviside / Lorentz über
Kontraktion von Feldern Objekten
Erklärung von Einstein*) über Raum-Zeit
*) Albert Einstein, Zur Elektrodynamik bewegter Körper, Annalen der Physik, IV. Jg. 17, S. 891–921 (1905)
Physiktheorien als Dogma : Relativitätstheorie
7
Objekte kontrahieren bei Bewegung
Historie der Kontraktion (des Raumes??) in der Spezielle Relativitätstheorie
1888: O. Heaviside Elektrische Felder kontrahieren bei Bewegung
1889: G.F. FitzGerald
1892: H.A. Lorentz Der Michelson-Morley Aufbau kontrahiert bei Bewegung,was das Null-Ergebnis des Experimentes erklärt:
‘
7
2
2
1/1c
vddd *
1'
… und als Erklärung für das Null-Ergebnis von Einstein akzeptiert
Aber: Warum hat Einstein dann Relativität auf einer anderen Basis entwickelt?
1. Passte nicht in Einsteins Weltbild2. Dilatation damals nicht physikalisch erklärbar (erst 1930)
Physiktheorien als Dogma : Relativitätstheorie
8
“Zitterbewegung” (Schrödinger) vervollständigt
Struktur eines Elementarteilchens:
h/E
0m
cv
‘
Gelte für alle Elementarteilchen
- Kein Konflikt mit Experimenten! -
(de Broglie 1924)
(Dirac / Schrödinger 1928/30)
(Relativität)
2N (Impulssatz)
orbit (Spin, mag. Moment)
8
Physiktheorien als Dogma : Relativitätstheorie
99
Spezielle Relativität:Dilatation
‘
222 vcq Pythagoras
cRT 2
qRT 2'
2
2
1/1'
c
v
q
c
T
T -d.i. der Lorentz Faktor
222
2 cvdt
dc
2
2
11cv
dt
d
222
2 vcdt
dc
v
dt
dc
„Geschwindigkeit der Eigenzeit“
Physiktheorien als Dogma : Relativitätstheorie
10
Was also liefert die lorentzianische Alternative
zur einsteinschen Relativität?
10
‘
Das physikalische Analogon zu Raum ist Feldausdehnung
Das physikalische Analogon zu Zeit ist Basisoszillation
Konsequenz:
Die Lichtgeschwindigkeit ‚c‘ ist bei Lorentz nicht konstant
Physiktheorien als Dogma : Relativitätstheorie
11
Was bedeutet die Nicht-Konstanz von ‚c‘?
11
‘
Für die Speziellen Relativitätstheorie:
- Nur das gemessene ‚c‘ ist konstant – siehe Lorentz‘
Erklärung von Michelson-Morley
- Bei Einstein ist ‚c‘ real konstant
Für die Allgemeinen Relativitätstheorie:
Aus Raumkrümmung wird (Licht-)Brechung
Sie wird viel einfacher – bei i.w. gleichen Ergebnissen
Physiktheorien als Dogma : Relativitätstheorie
12
Woher kommt
die Teilchenmasse?
12
‘
Physiktheorien als Dogma : Relativitätstheorie
/rmass 13
‘
302
r
rrqKF
13
Note: The binding force is the strong force
Potential
Bind of Particles at Distance
Physiktheorien als Dogma : Relativitätstheorie
/rmass 14
The Mass Equation
‘
The classical magnetic moment:
Or both equations combined: = Bohr magneton in case of the electron universally valid for all elem. particles
Radius R computed from the magnetic moment and then inserted above the correct mass m
universal for all elem. particles!
14
The Mass Equation
Physiktheorien als Dogma : Relativitätstheorie
/rmass 15
Mass and Increase of Mass
‘
Relativistic increase of mass: From R'RR mmm '
Spin:
Classical angular momentum
Putting the object to motion: 2cdmdE (popular ) 2cmE
is constant
15
Physiktheorien als Dogma : Relativitätstheorie
16
Jetzt:
Allgemeine Relativitätstheorie
=
Gravitation
16
‘
.
Physiktheorien als Dogma : Relativitätstheorie
/gravity 17
Das Shapiro-Experiment:
‘
c
c
P
cr
MGcrc
2
0
0 21)( P=1/2 oder 1 abhängig von der Richtung
17
Einstein: Dieses ist eine scheinbare Reduktion von c;
Tatsächlich kontrahiert der Raum
Physiktheorien als Dogma : Relativitätstheorie
/gravity 18
The gravitational field of the sun:
Die Anwendung der klassischen Brechung liefert für den Vertex:2r
MGa
‘
Jetzt: Beschleunigung im Ruhefall!!
P
cr
MGcrc
2
0
0 21)(
P=1/2 or 1 abhängig von der Richtung
Integrieration der Ablenkung 2 von – to + ergibt: 1.75 arcsec …. mit Newton: 0.88 arcsec
18
Dieses war der große Durchbruch für Einstein im Jahre 1919 (Sonnenfinsternis)!!
Einsteins Sichtweise: Der Pfad ist gerade, aber der Raum ist gekrümmt
Ablenkung nach Einstein über Raumzeit-Krümmung ergibt: 1.75 arcsec
Physiktheorien als Dogma : Relativitätstheorie
/gravity 19
Elementarteilchem im Gravitationsfeld (bei vertikaler Achse):
‘ Gravit.
Source
c
c
Keine Abhängigkeit von der Masse!
19
2r
MGa
Physiktheorien als Dogma : Relativitätstheorie
/gravity 20
Mathematische Behandlung der Allgemeinen Relativitätstheorie
(Gravitation)
‘
20
Schwarzschild Lösung:
wird verwendet für die klassischen Tests der Allgemeinen Relativitätstheorie:
- Perihelverschiebung (des Merkur)- Gravitationslinsen- Schwarze Löcher - zeitl. Dilatation im Gravitationsfeld- …
22
cr
GMrs
Physiktheorien als Dogma : Relativitätstheorie
/gravity 21
Mathematische Behandlung der Allgemeinen Relativitätstheorie (Gravitation)
‘
21
1
1
r
rcc s für radiale BewegungReduzierte Lichtgeschw. c
Reduzierter Feldabstand
22
cr
GMrs
dr
rd s 2
1
)1('
Schwarzschild Lösung
2
*
2cr
NGrs
222
2 vcdt
dc
2/1
1
r
rcc s für tangentiale Bewegung
in radialer Richtung
Lorentz Transformation(zeitbezogen)
Aufteilung der Geschwindigkeit in radialen/tangentialen Anteil
22222
2
rrc
dt
dc
Jetzt mit Gravitation:2
212
22
2 11
dt
dr
r
r
dt
dr
r
rc
dt
dc ss
2
d
dt
Physiktheorien als Dogma : Relativitätstheorie
2222
‘
Field EquationsRiemann Geometry
Physiktheorien als Dogma : Relativitätstheorie
/gravity 23
Mathematische Behandlung der Allgemeinen Relativitätstheorie (Gravitation)
‘
23
1
1
r
rcc s für radiale BewegungReduzierte Lichtgeschw. c
Reduzierter Feldabstand
22
cr
GMrs
dr
rd s 2
1
)1('
Schwarzschild Lösung
2
*
2cr
NGrs
222
2 vcdt
dc
2/1
1
r
rcc s für tangentiale Bewegung
in radialer Richtung
Lorentz Transformation(zeitbezogen)
Aufteilung der Geschwindigkeit in radialen/tangentialen Anteil
22222
2
rrc
dt
dc
Jetzt mit Gravitation:2
212
22
2 11
dt
dr
r
r
dt
dr
r
rc
dt
dc ss
2
d
dt
Physiktheorien als Dogma : Relativitätstheorie
www.ag-physics.org /gravity 24
Résumé
Sämtliche obigen Probleme verschwinden beim
vorgestellten Paradigmenwechsel,
1. dem neo-lorentzianischen Ansatz für Relativität
2. dem ausgedehnten Teilchenmodell
24
‘
1. Higgs Boson
2. Supersymmetrische Teilchen
3. Leptoquarks
4. Dunkle Materie (CDM)
5. Dunkle Energie
6. Kosmologische Inflation
7. Gravitationswellen
8. Quantum Gravity
Physiktheorien als Dogma : Relativitätstheorie
25
Wissenschaftsverständnis:
Philosophische Betrachtung
25
Einsteinsche Relativität
Physiktheorien als Dogma : Relativitätstheorie
↔
Philosoph Hans von Reichenbach*), Förderer von Einstein:
Ptolemäisches Weltbild
Lorentzianische Relativität ↔ Kopernikanisches Weltbild
*) H.R. Reichenbach, The Philosophy of Space and Time, Dover, New York (1958)
‘
26
Wissenschaftsverständnis:
Historische Entwicklung
26
‘
400 v. Cr.: Plato
Physiktheorien als Dogma : Relativitätstheorie
„Wesen der Welt sind Strukturen“
Epoche Weltbild Anwendung
„Kreis ist eine Grundstruktur“
Darum kreisen Planeten
1500: NewtonPhysik der Bewegung:
Grundregeln der DynamikNewtonsche Gleichung
begründet Kreis/Ellipse
1900: Einstein Strukturlehre von Raum und Zeit
Einsteinsche Relativität
1920: HeisenbergBezug auf platonische
Strukturlehre
„Kopenhagener“ Quantenmechanik
Seitdem Stillstand …
Dann 400 Jahre lang enorme Fortschritte in der Physik
27
Was bringt die Zukunft?
27
‘‘
Eine Änderung des Paradigma ist unausweichlich
Nach Thomas Kuhn ist eine Änderung nur über ein
Revolution möglich
Wir stehen vor einer solchen Revolution
Es wird eine spannende Zeit
Physiktheorien als Dogma : Relativitätstheorie
top related