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Physiktheorien als Dogma am Beispiel der Relativitätstheorie Dresden 2011 von Albrecht Giese Hamburg 1 Physiktheorien als Dogma : Relativitätstheorie.

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Präsentation zum Thema: "Physiktheorien als Dogma am Beispiel der Relativitätstheorie Dresden 2011 von Albrecht Giese Hamburg 1 Physiktheorien als Dogma : Relativitätstheorie."—  Präsentation transkript:

1 Physiktheorien als Dogma am Beispiel der Relativitätstheorie Dresden 2011 von Albrecht Giese Hamburg 1 Physiktheorien als Dogma : Relativitätstheorie

2 2 Warum neu nachdenken über Physik? 2 Physiktheorien als Dogma : Relativitätstheorie

3 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 X X X X X X X ?

4 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 Physiktheorien als Dogma : Relativitätstheorie

5 5 Inhalt 5 Spezielle Relativität Teilchen Allgemeine Relativität Was blockiert den Wechsel des Paradigma? } Physiktheorien als Dogma : Relativitätstheorie

6 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 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 … 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 Weltbild 2.Dilatation damals nicht physikalisch erklärbar (erst 1930) Physiktheorien als Dogma : Relativitätstheorie

8 8 Zitterbewegung (Schrödinger) vervollständigt Struktur eines Elementarteilchens: Gelte für alle Elementarteilchen - Kein Konflikt mit Experimenten! - (de Broglie 1924) (Dirac / Schrödinger 1928/30) (Relativität) (Impulssatz) orbit (Spin, mag. Moment) 8 Physiktheorien als Dogma : Relativitätstheorie

9 9 9 Spezielle Relativität: Dilatation 222 vcq Pythagoras cRT 2 qRT 2' 2 2 1/1 ' c v q c T T -d.i. der LorentzFaktor v Geschwindigkeit der Eigenzeit Physiktheorien als Dogma : Relativitätstheorie

10 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 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 12 Woher kommt die Teilchenmasse? 12 Physiktheorien als Dogma : Relativitätstheorie

13 /rmass13 13 Note: The binding force is the strong force Potential Bind of Particles at Distance Physiktheorien als Dogma : Relativitätstheorie

14 /rmass14 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

15 /rmass15 Mass and Increase of Mass Relativistic increase of mass: From Spin: Classical angular momentum Putting the object to motion: (popular ) is constant 15 Physiktheorien als Dogma : Relativitätstheorie

16 16 Jetzt: Allgemeine Relativitätstheorie = Gravitation 16. Physiktheorien als Dogma : Relativitätstheorie

17 /gravity17 Das Shapiro-Experiment: c c 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

18 /gravity18 The gravitational field of the sun: Die Anwendung der klassischen Brechung liefert für den Vertex: Jetzt: Beschleunigung im Ruhefall!! 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

19 /gravity19 Elementarteilchem im Gravitationsfeld (bei vertikaler Achse): Gravit. Source c c Keine Abhängigkeit von der Masse! 19 Physiktheorien als Dogma : Relativitätstheorie

20 /gravity20 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 - … Physiktheorien als Dogma : Relativitätstheorie

21 /gravity21 Mathematische Behandlung der Allgemeinen Relativitätstheorie (Gravitation) 21 für radiale Bewegung Reduzierte Lichtgeschw. c Reduzierter Feldabstand Schwarzschild Lösung für tangentiale Bewegung in radialer Richtung Lorentz Transformation (zeitbezogen) Aufteilung der Geschwindigkeit in radialen/tangentialen Anteil Jetzt mit Gravitation: Physiktheorien als Dogma : Relativitätstheorie

22 22 Field Equations Riemann Geometry Physiktheorien als Dogma : Relativitätstheorie

23 /gravity23 Mathematische Behandlung der Allgemeinen Relativitätstheorie (Gravitation) 23 für radiale Bewegung Reduzierte Lichtgeschw. c Reduzierter Feldabstand Schwarzschild Lösung für tangentiale Bewegung in radialer Richtung Lorentz Transformation (zeitbezogen) Aufteilung der Geschwindigkeit in radialen/tangentialen Anteil Jetzt mit Gravitation: Physiktheorien als Dogma : Relativitätstheorie

24 /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 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 26 Wissenschaftsverständnis: Historische Entwicklung v. Cr.: Plato Physiktheorien als Dogma : Relativitätstheorie Wesen der Welt sind Strukturen EpocheWeltbildAnwendung Kreis ist eine Grundstruktur Darum kreisen Planeten 1500: Newton Physik der Bewegung: Grundregeln der Dynamik Newtonsche Gleichung begründet Kreis/Ellipse 1900: Einstein Strukturlehre von Raum und Zeit Einsteinsche Relativität 1920: Heisenberg Bezug auf platonische Strukturlehre Kopenhagener Quantenmechanik Seitdem Stillstand … Dann 400 Jahre lang enorme Fortschritte in der Physik

27 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


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