Feinstrukturkonstante: Sind die Naturgesetze ortsabhängig?

Bynaus · 13. Sep. 2010

Ich sehe was ich sehe – und wenn du mir sagst, dass „scheint“ nur so, dann muss ich das glauben?

Wenn du einen Stock ins Wasser hältst - ist er dann plötzlich "wirklich" geknickt, oder "scheint" das nur so? Du siehst ja schliesslich, was du siehst... Physikalische Phänomene muss man stets im Kontext sehen.

Die Raumzeitkrümmung ist (wie der geknickte Stock) eine geometrische Angelegenheit. Wie in meiner Tunnel-Analogie: Wir sehen klar, dass die Geschwindigkeit (die man lokal immer gleich (c) misst, wie du selbst einräumst) und die gemessene Transferzeit zusammen genommen nicht die gemessene Strecke im euklidischen Raum ergibt. Was nun?

Mit ein paar zusätzlichen Annahmen/Postulaten, kann man ausschließen das „c“ sich örtlich ändert (per Definition so zusagen).

Unsinn. Wir können die Lichtgeschwindigkeit auf der Erde und im Orbit (oder im interstellaren Raum) messen. Wir bestimmen dabei c immer exakt auf denselben Wert, egal wo. Ergo ändert sich die lokal gemessene Lichtgeschwindigkeit nicht in Abhängigkeit der Position des Experiments (z.b, in Abhängigkeit der Position innerhalb eines Gravitationsfeldes). Deshalb zeigt der "Fahrtenschreiber" immer die gleiche Geschwindigkeit an. Deshalb wissen wir, dass die Strecke grösser sein muss als die direkte Verbindung im euklidischen Raum.

Es ist eigentlich ziemlich simpel. Ich verstehe nicht ganz, warum dir das nicht einleuchten will.

aveneer · 13. Sep. 2010

Wenn du einen Stock ins Wasser hältst - ist er dann plötzlich "wirklich" geknickt, oder "scheint" das nur so? Du siehst ja schliesslich, was du siehst... Physikalische Phänomene muss man stets im Kontext sehen.

Richtig und der Weg der Photonen ist tatsächlich geknickt.

Wir sehen klar, dass die Geschwindigkeit (die man lokal immer gleich (c) misst, wie du selbst einräumst) und die gemessene Transferzeit zusammen genommen nicht die gemessene Strecke im euklidischen Raum ergibt. Was nun?

Wenn wir schon bei Analogien sind. Du nimmst einen Beobachter unter Wasser und einen auf der Erde. Beide verwenden eine Lichtuhr um einen Lichtstrahl einmal über und einmal unter dem Wasser zu messen. Beide werden hier lokal c messen. Umgekehrt werden sie gegenseitig nicht lokal auf ein v> bzw. v< c lokal kommen. Was nun?

O.K. hier passt das mit dem längeren Weg sogar

– aber darauf wollte ich nicht hinaus.

Es ist eigentlich ziemlich simpel. Ich verstehe nicht ganz, warum dir das nicht einleuchten will.

Mir leuchtet das schon ein – ich wollte ja nicht das RT-Modell infrage stellen? Fehler finden oder so was. Wie sind wir nur dahin gekommen? Ich akzeptiere das Modell als eines von vielen.
Dir leuchtet doch aber meine Vorstellung nicht ein, dass ich davon ausgehe, dass das Licht einfach tatsächlich langsamer ist.
Also du musst mir nicht erklären warum in der RT c immer konstant ist – sondern du kannst mir erklären, warum es falsch ist (sein muss) wenn man davon ausgeht, dass das Licht tatsächlich langsamer ist. (wenn du willst)

Mit meinem Wasserbeispiel wollte ich eben zeigen, dass wenn man lokal (unter Wasser/ auf der Erde/ im Orbit) Licht mit c misst, man nicht darauf schließen muss, dass das nicht lokal auch so ist. Darum ging es doch? Das wolltest du eigentlich zeigen? Bei dir kann es nicht anders sein? Dabei misst man lokal (unter Wasser/ auf der Erde/im Orbit) immer dieselbe Feinstrukturkonstante

Eine ortsabhängige Variabilität der Feinstrukturkonstante schließt du hingegen nicht aus

Gruß
Aveneer

Bynaus · 13. Sep. 2010

dass das Licht einfach tatsächlich langsamer ist

Das widerspricht aber den Messungen. Das Licht ist auf der Erde (tiefer im Gravitationstrichter, ähnlich wie das Licht, das im Fall des Shapiro-Delays nahe an der Sonne "vorbeischrammt") nicht langsamer als im Orbit. Wenn die Geschwindigkeit an jedem Punkt des Weges des Lichtstrahls = c =~300'000 km/s ist, dann kann man eben nicht sagen, das Licht sei irgendwann langsamer gelaufen.

aveneer · 13. Sep. 2010

Das Licht ist auf der Erde (tiefer im Gravitationstrichter, ähnlich wie das Licht, das im Fall des Shapiro-Delays nahe an der Sonne "vorbeischrammt") nicht langsamer als im Orbit.

Nun wir auf der Erde sind die im Wasser. Die in der ISS sind die auf dem Land. Das ist daher kein Argument dagegen?

Wenn die Geschwindigkeit an jedem Punkt des Weges des Lichtstrahls = c =~300'000 km/s ist, dann kann man eben nicht sagen, das Licht sei irgendwann langsamer gelaufen.

c =~300'000 km/s hat das Licht nur weit von jeder Masse entfernt. Je tiefer es „eintaucht“, desto langsamer wird es. Wenn man v nun nach jedem Meter mit einer „Lichtuhr“ bestimmt, wird man jedoch lokal jedoch immer c =~300'000 km/s messen.
Auch wenn das Licht von weit draußen gesehen, ganz unten praktisch stehen bleibt, ein lokaler Beobachter (ganz unten) wird mit seiner Lichtuhr wieder c =~300'000 km/s messen.

Das mag jetzt nicht RT-Modell gerecht sein, aber messtechnisch sagt das die ART voraus.

Gruß
Aveneer

PS: Ich möchte mal aus einem anderen Forum zitieren.

Zitat:
Würde man den Michelson-Versuch noch mal durchführen und zwar so, dass c einmal senkrecht(90°) und einmal parallele/antiparallele(0°/180°) zur Richtung der Gravitation gemessen wird, ergebe sich folgender Unterschied:

∆c = c(90°) - c(0°/180°)
∆c = crg/r
∆c ≈ 21cm/s

Die Lichtgeschwindigkeit c ist auch am Erdboden eine andere wie in der Höhe H.

Nur mit einer Uhr kann man das jedoch nicht messen.

galileo2609 · 13. Sep. 2010

Hallo aveneer,

aveneer schrieb:
Wie sind wir nur dahin gekommen?

soweit kann man nur kommen, wenn man die ganze Physik ausser acht lässt. Wie es richtig geht, ist in diesem Thread hinreichend erklärt worden. Deine selektiven Wahrnehmungen haben jedenfalls nichts mehr mit anerkannter Physik zu tun.

Grüsse galileo2609

Klaus · 14. Sep. 2010

galileo2609 schrieb:
Jetzt wird's hier echt krass. Aveneer, Klaus, es gibt Physikbücher, und die kann man lesen!

Es wäre wirklich schön, wenn Du damit beginnst, bevor Du Dich aufregst und uns dann auch mitteilst, was Dich aufregt.

Bynaus schrieb:
Vielleicht muss ich hier mal klarstellen: Es gibt keine "Zeitkrümmung". Die Uhren scheinen in Gravitationsfeldern langsamer zu laufen, aber das ist ein Effekt der Verzerrung der Raumzeit, keine Verlangsamung der "Geschwindigkeit der Zeit".

Der Gangunterschied von Uhren auf unterschiedlichem Gravitationspotential existiert nicht nur 'scheinbar', sondern existiert völlig real und ist bei einem direkten Uhrenvergleich auch meßbar. Beim Hafele–Keating Experiment wurde dies ja erstmals gemacht. Die Frequenzverschiebung von Licht im Gravitationsfeld, wie sie von Pound und Rebka nachgewiesen wurde, läßt sich letzlich auf diesen 'Gangunterschied der Uhren', sprich den unterschiedlichen Zeitverlauf auf unterschiedlichem Gravitationspotential zurückführen.

Bynaus schrieb:
Genauso gibt es in Gravitationsfeldern auch keine echte Verlangsamung der Lichtgeschwindigkeit, denn auch das ist ein Effekt der Raumzeitverzerrung.

Stimmt. Die 'Änderung der Lichgeschwindigkeit' statt des Raumes wäre wohl auch eine Interpretationsmöglichkeit, weil Entfernungen letzlich über die Lichtgeschwindigkeit definiert sind. Ich finde aber auch die Deutung in Form einer Änderung des Raumes (bzw. der Atome in diesem, als entscheidende Referenzgröße) einleuchtender.

galileo2609 · 14. Sep. 2010

Hallo Klaus,

Klaus schrieb:
Es wäre wirklich schön, wenn Du damit beginnst, bevor Du Dich aufregst und uns dann auch mitteilst, was Dich aufregt.

steht z. B. ganz frisch einen Post über deinem. Wer hier eine neue Physik aus dem Bauch einführen will, soll das in 'GdM', oder noch besser in einem crank-Forum machen.

Grüsse galileo2609

Nathan5111 · 14. Sep. 2010

Und hier noch einmal eine Kurzfassung (9 Seiten) für Euch zwei Helden.

Bynaus · 14. Sep. 2010

aveneer schrieb:
Je tiefer es „eintaucht“, desto langsamer wird es. Wenn man v nun nach jedem Meter mit einer „Lichtuhr“ bestimmt, wird man jedoch lokal jedoch immer c =~300'000 km/s messen.

Das ist doch offensichtlich ein Widerspruch. Woher willst du wissen, dass es "langsamer" wird? Du bestimmst seine Geschwindigkeit doch und misst sie immer gleich. Offensichtlich ist es nicht die Geschwindigkeit des Lichtes, die sich ändert.

Ich möchte mal aus einem anderen Forum zitieren

Wenn du das tust, dann bitte mit Link, damit man den Kontext nachvollziehen kann. So wies jetzt dasteht hat das keinen Sinn und interessiert mich auch nicht.

Klaus schrieb:
Der Gangunterschied von Uhren auf unterschiedlichem Gravitationspotential existiert nicht nur 'scheinbar', sondern existiert völlig real und ist bei einem direkten Uhrenvergleich auch meßbar.

Der Gangunterschied existiert, ja. Aber wie erklärt sich das? In der ART ist das Ganze ein Effekt der Verzerrung der Raumzeit. Ohne diese gäbe es auch keine Laufzeitunterschiede. Das ist aber schwierig zu visualisieren, weil wir nicht in Minkovski-Geometrien denken.

@Nathan5111: Das ist SRT. Hier geht es aber um einen Effekt der ART.

aveneer · 14. Sep. 2010

@Bynaus

Woher willst du wissen, dass es "langsamer" wird?

Hmm -Das kann man berechnen und nicht lokal messen. Also mehr benötige ich nicht? Es gibt eine Formel und es wurde experimentell bestätigt.

Das sind die Fakten.

Wie man das nun interpretiert ist denke ich nur noch Modellabhängig. Da Hilft es einem auch nicht weiter, wenn die Mathematik durch ein Modell hergeleitet wurde. Denn der Lorentzäther war „auch“ falsch und die Mathematik trotzdem richtig.

Wenn du das tust, dann bitte mit Link, damit man den Kontext nachvollziehen kann. So wies jetzt dasteht hat das keinen Sinn und interessiert mich auch nicht.

Sorry, war mir nicht sicher ob das erlaubt/gern gesehen ist.

Beitrag 1

Beitrag 2

Gruß
Aveneer

Und hier noch einmal eine Kurzfassung (9 Seiten) für Euch zwei Helden.

@Nathan5111 dem Retter den Enterbten,

Wieso schickst du mich dorthin zurück, wo ich vor ca. 5 Jahren hergekommen bin.

Ich bin es leid, ständig auf das RT-Modell verwiesen zu werden, wenn ich mit dem Modell und seiner daraus resultierenden Mathematik keine Probleme habe. Es ist nur so, wenn man einmal gelernt hat nicht mehr an den Niklaus zu glauben, dann bringt einen das lesen von Geschichten über ihn auch nicht weiter. Dort wo ihr den Beweis von Nikolaus seht, sehe ich meine Eltern, meinen Onkel – oder ist es vielleicht der Nachbar?

Ich weis es nicht – Aber irgendwer wird es mir eines Tages sagen und du wirst sehen, jede der Geschichten im Buch über den Nikolaus wird man erklären können (auch deine 9 Seiten). Es muss keine Zeile geändert werden.

Solange ich aber nicht weis wer es ist

– solange gehe ich davon aus, dass die Geschichten zwar stimmen, aber deswegen werde ich meine allgemeine Meinung nicht ändern. Das ist ein rein philosophisches Problem (was ist Raum, was ist Zeit.. – aus was besteht der Nikolaus?) wenn du so willst. Da gibt es keine guten Bücher drüber @galileo

Und was soll/kann man machen? Ich mache es so wie man es lange Zeit mit dem Newtonschen Gravitationsgesetz gehalten hat: Wozu ein Modell, wenn die Mathematik stimmt.

Gruß
Aveneer

Bynaus · 14. Sep. 2010

aveneer schrieb:
Das kann man berechnen und nicht lokal messen.

Doch sicher kannst du das lokal messen. Wenn du im Labor die Lichtgeschwindigkeit misst, horizontal zur Erdoberfläche, dann befindet sich das Licht in erster Näherung überall gleich weit vom Gravitationszentrum entfernt (nicht perfekt, aber der Unterschied geht wohl ohnehin in der Messgenauigkeit unter).

Du kannst die Geschwindigkeit des Lichtes an jedem Punkt messen. Es wird nicht langsamer. Bloss legt es die im flachen Raum gemessene Strecke in längerer Zeit zurück, als man aus dieser an allen Punkten des Weges messbare und stets gleichbleibende Geschwindigkeit erwarten würde. Was also ist die Schlussfolgerung?

Nathan5111 · 14. Sep. 2010

Bynaus schrieb:
@Nathan5111: Das ist SRT. Hier geht es aber um einen Effekt der ART.

Das ist mir sehr klar, ich dachte aber, es wäre mal wieder an der Zeit, auf die Grundlagen zu verweisen. Wer diesen 'Einschnitt' "SRT" nicht begreift sondern lediglich 'glaubt', hat nicht die Kompetenz, ART-Effekte zu diskutieren.

Bernhard · 14. Sep. 2010

aveneer schrieb:
Und was soll/kann man machen? Ich mache es so wie man es lange Zeit mit dem Newtonschen Gravitationsgesetz gehalten hat: Wozu ein Modell, wenn die Mathematik stimmt.

Hallo aveneer,

wie gut kennst du dich mit GPS aus? Bei dieser Anwendung kann man doch eigentlich recht gut sehen, welche physikalischen Effekte durch die ART und SRT beschrieben werden.

Die Tatsache, dass GPS wirklich sehr gut funktioniert, ist doch ein starkes Indiz dafür, dass man beide Theorien recht gut verstanden hat und auch dafür, dass beide Theorien selbst recht gut stimmen, oder nicht?

Die lokale Konstanz der Lichtgeschwindigkeit zeigt sich in der ART übrigens sehr gut an der Existenz der riemannschen Normalkoordinaten. Bei Verwendung dieser Koordinaten kann die Metrik an jedem beliebigen Punkt der betrachteten Raumzeit auf die Minkowski-Metrik transformiert werden. D.h. es gibt, mathematisch gesehen, für jeden Punkt einer physikalisch sinnvollen Raumzeit ein entsprechendes riemannsches Normalkoordinatensystem.
MfG

Nathan5111 · 14. Sep. 2010

Und auch zu GPS mal etwas Praktisches.

aveneer · 14. Sep. 2010

Doch sicher kannst du das lokal messen.

Man hätte es anders lesen müssen/sollen

Man kann es „nicht lokal“ messen. Man kann es berechnen und „nicht lokal“ messen. (nicht "nicht lokal" = lokal

)

Bloss legt es die im flachen Raum gemessene Strecke in längerer Zeit zurück, als man aus dieser an allen Punkten des Weges messbare und stets gleichbleibende Geschwindigkeit erwarten würde.

Das können wir wahrscheinlich 100-mal so durchspielen.

Lange rede, kurzer Sinn (wenn überhaut)

Wie man eine Verzögerung eines ansonsten konstanten Wertes interpretieren möchte, ist eine reine Glaubensfrage. Aus dem RT-Modell ging eine richtige mathematische Lösung hervor. Daraus zu schließen, dass damit das Modell richtig ist, ist eine Glaubensfrage. Bei der Lorentztraffo war es nicht so – bei der RT?

Ich gehe davon aus, dass die (Licht-)Uhren der lokalen Lichtgeschwindigkeit unterliegen. Genau das kann man messen (Michelson-Versuch ) und wenn du kein „Raumzeit-Modell“ in der Schule gehabt hättest, würdest du es auch (zunächst) so machen. Mit der RT kannst du das gemessene wieder anders interpretieren…

Deine Argumentation mit „Wir messen lokal immer c = immer c" stimmt einfach nicht. Das kannst du auch bei den Diskussionen von SRT vs. Lorentzäther lernen. „Richtig“ vs. „Falsch“ - Experimentell kein Unterschied. Das ist auch in der ART so – es gibt nicht nur eine Interpretationsmöglichkeit.

Es gibt nur eine die recht gut ist - naja die derzeit Beste. Aber astronomisch „knappern wir ja schon am Gültigkeitsbereich“.

Gruß
Aveneer

Bynaus · 14. Sep. 2010

Das können wir wahrscheinlich 100-mal so durchspielen.

Ja, aber vielleicht siehst dus irgendwann auf dem Weg dahin ein, dass das keinen Sinn macht.

Es ist eben - soweit ich das verstehe - keine "reine Glaubensfrage", wie du gerne glauben möchtest. Aber lassen wirs.

Alex74 · 14. Sep. 2010

Hm, jetzt muß ich auch mal was dazu sagen auch wenns ewig her ist daß ich mich mit der ART näher befasst habe, aber:

Deine Argumentation mit „Wir messen lokal immer c = immer c" stimmt einfach nicht.

Doch, das stimmt. Es ist sogar die Grundannahme auf der die SRT und damit auch die ART fußt. Gehst Du von etwas anderem aus, bewegst Du Dich automatisch außerhalb der SRT und ART und damit allem, was praktische Anwendung findet, inklusive dem genannten GPS...mit dem LHC will ich da schon gar nicht anfangen...Hast Du die Leute dort mal gefragt, was Sie von Deinen Thesen halten?
Ich kenne jedenfalls eine junge Frau die am LHC ihren Doktor macht und ihr Diplom mit Auszeichnung bestanden hat. Soll ich sie mal fragen was sie davon hält?

Das kannst du auch bei den Diskussionen von SRT vs. Lorentzäther lernen. „Richtig“ vs. „Falsch“ - Experimentell kein Unterschied.

Man gibt der eleganteren Lösung den Vorzug, nichts weiter.
Letztlich kann man beliebige Theorien formulieren und sie jeweils den Beobachtungen mit Zusatzannahmen anpassen. Und fixe, aber nicht nachweisbare Hintergrundräume sind solche Zusatzannahmen, genau wie verborgene Variablen in der Quantenmechanik - ja, vielleicht gibt es sie, aber wenn sie per Definition nicht nachweisbar sind, sind sie irrelevant.

Vielleicht sollte Dir eines zu denken geben:
Quasare sind millionen Sonnen schwere, aktive Schwarze Löcher. Also richtig heftige Schwerkrafttröge.
Wie man auch an einem der jüngsten Berichte lesen kann, versucht man die Fenistrukturkonstante anhand dieser Quasare auf Konstanz zu prüfen. Also ob der Wert irgendwie mal anders ist - was er Deiner Schilderung nach ja sein müßte bei diesen Dingern.
Die Feinstrukturkonstante beinhaltet c als Koeffizienten. Seltsamerweise hat da aber noch niemand eine Veränderung in Abhängkeit der Masse des Quasars, geschweige denn irgendwelcher anderen Sprektrallinien, festgestellt (die aktuelle Debatte um die neuen Ergebnisse abhängig von der Richtung berührt das ja nicht). Wäre c abhängig vom Schwerkraftfeld, wären Quasare wohl sehr ungeeignete Objekte und die Beobachtungen würden ständig unterschiedliche Ergebnisse liefern.

Wie erklärst Du Dir, daß dem offenbar nicht so ist?

Gruß Alex

ZA RA · 14. Sep. 2010

Kurze Z wischenfrage.

Feinstruktur-Konstante,

es scheint mir ein viel umstrittenes, schwieriges Thema in dem es viele Wirren zu geben scheint.

Relativ Kritisch Redaktion (Pseudowissenschaft auf dem Sezierteller) schreibt zb.:

Zitat / JENAM 2010 – Wackelt die Feinstrukturkonstante?
Von Redaktion am 9. September 2010
http://www.relativ-kritisch.net/blog/allgemein/jenam-2010-wackelt-die-feinstrukturkonstante

Mit den neuesten astrophysikalischen Untersuchungen von Webb, denen ein sample von Spektralmessungen an 60 Quasaren zugrunde liegt, bringt der Astrophysiker seine These aber erneut gestärkt ins Feld. Die Auswertung von Messdaten des „Keck-Teleskops“ und des „VLT“ deuten nicht nur auf eine zeitliche Veränderung der Feinstruktur-konstanten hin, sie zeigen auch eine räumliche Varianz .......

Bold von mir.

Hingegen Astronews Artikel wie auch andere**, schreiben:
Sind die Naturgesetze ortsabhängig?
von Rainer Kayser 9. September 2010
http://www.astronews.com/news/artikel/2010/09/1009-014.shtml

Webb und seine Kollegen ziehen daraus den Schluss, dass die Feinstrukturkonstante sich nicht zeitlich ändert, wie aufgrund der ersten Messungen vor zehn Jahren vermutet, sondern räumlich variiert.

Bold von mir.

Also was meint Webb den nun jetzt?
Zeitlich Veränderung Ja oder Nein.
Bitte um kurze Aufklärung.
Danke im vorraus.
Nette Grüße
z

Ps** Welt der Physik vom 9/9/ 2010
http://www.weltderphysik.de/de/4245.php?ni=2089

Alex74 · 14. Sep. 2010

Wenn in einer Richtung ein + und in anderer Richtung in - gemessen wird und beide etwa gleich groß sind, dann kann man daraus höchstens eine Orts- nicht aber eine Zeitabhängigkeit folgern (es sei denn das Teil würde sich sinusartig ändern mit einer Längenwelle von rund 20 Milliarden Lichtjahren und wir wären gerade zufällig an einem Nullpunkt mit der Einschränkung daß die Welle so aussehen muß daß durch die Zeitverzögerung diese scheinbare Parallelität trotzdem gegeben ist

).

ZA RA · 14. Sep. 2010

Hallo Alex,

na ja so ungefähr.

Man könnte ja von beidem ausgehen "Zeitlich und auch Räumlich", das is mir, trotz blutigem Laien ...ja schon klar.

Aber wenn Relativ Kritisch schreibt beides würde von Webb angenommen,
und Kayser schreibt das ...nur die räumliche Variante variiert...
ist das doch ein enormer Unterschied. Zumal Webb seine alten Annahmen relativiert...etc.etc.

Und in Relativ Kritisch arbeiten schliesslich imho, sehr pingelige Autoren, die viel Wert auf Richtigkeit ihrer Aussagen legen, nehme ich an!?

Da frag ich doch lieber mal nach, als blutiger Laie, zwischen den Fronten.
Netten Gruß
L...Z.

Feinstrukturkonstante: Sind die Naturgesetze ortsabhängig?

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