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

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

Krise der heutigen Physik Physiktheorien als Dogma : Relativitätstheorie Logische Grundlage der Relativitätstheorie Krise der heutigen Physik Higgs Boson Supersymmetrische Teilchen Leptoquarks Dunkle Materie (CDM) Dunkle Energie Kosmologische Inflation Gravitationswellen Quantum Gravity X X X X X X X ? ‘ 3

X X Physiktheorien als Dogma : Relativitätstheorie Die Ursache: Das Paradigma 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 X X *) Thomas S. Kuhn: Die Struktur wissenschaftlicher Revolution, Suhrkamp 1993 ‘ 4

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

Spezielle Relativität: Wie hat es angefangen? Physiktheorien als Dogma : Relativitätstheorie Spezielle Relativität: Wie hat es angefangen? 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) ‘ 6

‘ Physiktheorien als Dogma : Relativitätstheorie ‘ Historie der Kontraktion (des Raumes??) in der Spezielle Relativitätstheorie 1888: O. Heaviside Elektrische Felder kontrahieren bei Bewegung 1889: G.F. FitzGerald Objekte kontrahieren bei Bewegung 1892: H.A. Lorentz Der Michelson-Morley Aufbau kontrahiert bei Bewegung, was das Null-Ergebnis des Experimentes erklärt: … und als Erklärung für das Null-Ergebnis von Einstein akzeptiert Aber: Warum hat Einstein dann Relativität auf einer anderen Basis entwickelt? Passte nicht in Einsteins Weltbild Dilatation damals nicht physikalisch erklärbar (erst 1930) ‘ 7 ‘

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

Spezielle Relativität: Dilatation Physiktheorien als Dogma : Relativitätstheorie Spezielle Relativität: Dilatation 2 v c q - = Pythagoras c R T p 2 = q ' 2 1 / ' c v q T - = g - d.i. der Lorentz Faktor „Geschwindigkeit der Eigenzeit“ v ‘ 9

Physiktheorien als Dogma : Relativitätstheorie Was also liefert die lorentzianische Alternative zur einsteinschen Relativität? Das physikalische Analogon zu Raum ist Feldausdehnung Das physikalische Analogon zu Zeit ist Basisoszillation Konsequenz: Die Lichtgeschwindigkeit ‚c‘ ist bei Lorentz nicht konstant ‘ 10

Was bedeutet die Nicht-Konstanz von ‚c‘? Physiktheorien als Dogma : Relativitätstheorie Was bedeutet die Nicht-Konstanz von ‚c‘? 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 ‘ 11

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

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

   Physiktheorien als Dogma : Relativitätstheorie The Mass Equation universal for all elem. particles!  The classical magnetic moment: Radius R computed from the magnetic moment  and then inserted above  the correct mass m = Bohr magneton in case of the electron universally valid for all elem. particles Or both equations combined: ‘ 14 /rmass

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

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

Das Shapiro-Experiment: Physiktheorien als Dogma : Relativitätstheorie Das Shapiro-Experiment: Einstein: Dieses ist eine scheinbare Reduktion von c; Tatsächlich kontrahiert der Raum c   c P=1/2 oder 1 abhängig von der Richtung ‘ 17 /gravity

The gravitational field of the sun: Physiktheorien als Dogma : Relativitätstheorie The gravitational field of the sun:  P=1/2 or 1 abhängig von der Richtung Die Anwendung der klassischen Brechung liefert für den Vertex: Integrieration der Ablenkung 2 von –  to +  ergibt: 1.75 arcsec …. mit Newton: 0.88 arcsec Jetzt: Beschleunigung im Ruhefall!! Einsteins Sichtweise: Der Pfad ist gerade, aber der Raum ist gekrümmt Ablenkung nach Einstein über Raumzeit-Krümmung ergibt: 1.75 arcsec Dieses war der große Durchbruch für Einstein im Jahre 1919 (Sonnenfinsternis)!! ‘ 18 /gravity

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

Physiktheorien als Dogma : Relativitätstheorie Mathematische Behandlung der Allgemeinen Relativitätstheorie (Gravitation) Schwarzschild Lösung: wird verwendet für die klassischen Tests der Allgemeinen Relativitätstheorie: Perihelverschiebung (des Merkur) Gravitationslinsen Schwarze Löcher zeitl. Dilatation im Gravitationsfeld … ‘ 20 /gravity

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

Physiktheorien als Dogma : Relativitätstheorie Riemann Geometry Field Equations 22 ‘

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

www.ag-physics.org /gravity Physiktheorien als Dogma : Relativitätstheorie Résumé Higgs Boson Supersymmetrische Teilchen Leptoquarks Dunkle Materie (CDM) Dunkle Energie Kosmologische Inflation Gravitationswellen Quantum Gravity Sämtliche obigen Probleme verschwinden beim vorgestellten Paradigmenwechsel, 1. dem neo-lorentzianischen Ansatz für Relativität 2. dem ausgedehnten Teilchenmodell 24 ‘ www.ag-physics.org /gravity

Wissenschaftsverständnis: Philosophische Betrachtung Physiktheorien als Dogma : Relativitätstheorie Wissenschaftsverständnis: Philosophische Betrachtung Philosoph Hans von Reichenbach*), Förderer von Einstein: ↔ Einsteinsche Relativität Ptolemäisches Weltbild Lorentzianische Relativität ↔ Kopernikanisches Weltbild *) H.R. Reichenbach, The Philosophy of Space and Time, Dover, New York (1958) ‘ 25

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

Eine Änderung des Paradigma ist unausweichlich Physiktheorien als Dogma : Relativitätstheorie Was bringt die Zukunft? 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 ‘‘ 27