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Das Prinzip der externen Synronisation beim Jupiter Experiment

 

Wie sich in unendlichen Debatten im MAHAG-Forum herausstellte, gibt es Schwierigkeiten, die Methode der externen Synchronisation beim Jupiter Experiment zu verstehen. Immer wieder wird das Argument vorgebracht, dass es nicht möglich sei, die korrekte Lage der Messbasis zu erreichen.

Nimmt man die Gültigkeit der SRT an, könnte man meinen, die Ausrichtung der Messbasis im rechten Winkel zur Sichtachse wäre unproblematisch, denn dann stimmten Sichtachse und Wellennormale sowieso überein, weil es mangels Relativbewegung zwischen Jupiter und Erde keine Aberration gäbe. Diese Annahme ist aber unrealistisch, weil man weiß, dass das Licht bis zur Erde rund 45 Minuten unterwegs ist, und Jupiter inzwischen seinen Ort verändert. Astronomen ermitteln den wahren Standort des Jupiter daher, indem sie die Koordinaten des gesehenen Jupiter entsprechend korrigieren. Diese Verschiebung zwischen wahrgenommenem Jupiter und konkretem Standort nennen Astronomen auch nicht "Aberration" sondern "Verschiebung" - weil das Phänomen nicht mit der Aberration identisch ist. Während bei der stellaren Aberration die Sichtachse praktisch eine Täuschung ist, kommt bei der Verschiebung das Licht tatsächlich von einem Ort, wo der Planet gewesen ist und dort sein Licht abgestrahlt hat. Wenn man nun annimmt, dass die Bewegung der Planeten in einem Medium erfolgt, welches die Lichtwellen transportiert ("Licht-Äther") und dieses Medium sich absolut verhält, ist diese Verschiebung für das Jupiter Experiment ganz besonders relevant - auch wenn es sich für Astronomen um eine alltägliche Erscheinung handelt.

Die Parallelbewegung der beiden Planeten durch das Medium kann man vergleichen mit zwei Booten, die auf einem See in unverändertem Abstand zueinander parallel dahin fahren. Während der Fahrt wird von einem Boot eine starke Kreiswelle ausgelöst, die sich vom Entstehungspunkt ausbreitet, während die Boote weiterfahren. Das zweite Boot wird daher diese Kreiswelle etwas später wahrnehmen. Die Wellenfronten laufen dem zweiten Boot nach und treffen schräg bei ihm ein. Will man am zweiten Boot ein Brett so anordnen, dass es parallel zur eintreffenden Wellenfront zu liegen kommt, muss man das Brett ebenso schräg anbringen. Der Winkel dieser Neigung hat den gleichen Betrag wie ein Aberrationswinkel, zeigt aber im Gegensatz zur Aberration nicht auf einen imaginären Ort, sondern auf den tatsächlichen Punkt des Sees, von wo die Wellen ausgegangen sind! Man muss das Brett jedenfalls so anbringen, dass es dieselbe Lage wie die eintreffende Wellenfront hat.

Wenn wir nun dieses Prinzip auf die Lichtausbreitung im Medium zwischen den beiden Planeten übertragen, kann man die Situation anhand folgenden Videos gut nachvollziehen, wobei natürlich die Proportionen nicht zutreffend sind. Die Planeten sind im Verhältnis zur Ausbreitung der Wellen viel zu schnell unterwegs. Aber es geht erstmal nur um die Methode, die eine Ausrichtung des "Bretts", (= Messbasis) ermöglicht, damit die Wellenfronten tatsächlich so ankommen, dass an den Enden der Messbasis identische Signale absolut gleichzeitig entnommen werden können! Vielleicht hilft das Video erstmal, dieses Prinzip zu begreifen:


Die Kugelwelle breitet sich im Medium vom Entstehungsort aus, die beiden Planeten ziehen gleichmäßig weiter. Wenn die Wellenfront der Kugelwelle bei der Erde eintrifft, hat sie eine leichte Neigung, denn Jupiter wird dort wahrgenommen, von wo tatsächlich das Licht kommt, das ja unbeirrt 45 Minuten weiter gezogen ist, während sich die Planeten fort bewegten.

Im folgenden Video wird die Situation etwas realistischer gezeigt. Denn Jupiter erzeugt eine Wellensphäre nach der anderen, die im Medium etwas verzögert nachzieht, denn aus jeder der fixierten Sphären bewegt sich Jupiter ja heraus. Diese Sphären sind aber so dicht gestaffelt, dass sich praktisch ein gleichmäßig bewegtes virtuelles Bild ergibt. Das Video, ebenfalls weit von den richtigen Verhältnissen entfernt, soll wieder die Situation nur schematisch zeigen: Auch hier trifft jede Wellenfront schräg auf die schräg gestellte Messbasis auf. Dass Jupiter mehrere Hundert Millionen Kilometer entfernt ist und das Verhältnis der Lichtausbreitung zur Planetengeschwindigkeit 1000:1 ist, ändert an diesem Schema nichts. Aber man kann sich vorstellen, wie klein der Verschiebungswinkel sein muss (er ergibt sich ebenfalls wie ein Aberrationswinkel aus v/c).

Dass diese einfache Methode der Ausrichtung der Messbasis nicht sofort akzeptiert wird, liegt in der Natur der Sache, wenn es sich um Anhänger der SRT oder Emanationstheoretiker handelt oder ein mit der Erde mitgeführter Äther vertreten wird. Ein hauptsächlicher Grund der überwiegenden Einwände liegt in der Annahme, man könne die Situation, wie sie sich im Bezugssystem des Mediums zeigt, nicht mit der Galilei-Transformation in das Bezugssystem der Erde transformieren, weil dann kämen die Photonen von oben statt von der Seite. Und dann müsste wohl auch die Wellenfront von oben kommen und nicht zur Messbasis passen, oder die Sichtachse zeigt nicht zur Wellennormalen, und man müsste Jupiter deshalb am wahren Ort sehen und nicht am Ort der vergangenen Wellenausbreitung. Die tatsächliche Situation lässt sich ebenfalls mit einem Video analysieren, welches die Verschiebung aus der Sicht der Erde zeigt:


Im Bezugssystem der Erde verändert sich gar nichts. Bis zum Zeitpunkt des Transits, also dem Augenblick, in welchem der sichtbare (!) Jupiter durch den Südmeridian geht, haben sich die scheinbar von oben kommenden Wellenfronten so gedreht, dass jene Front, welche zum Transitzeitpunkt die Messbasis berührt, genau parallel zu dieser ankommt und an allen Punkten gleichzeitig hindurchgeht. Der Wellenvektor zeigt jetzt auch in diesem Bezugssystem zum Entstehungsort der Sphäre. Man muss ja den Augenblick der Berührung mit der Messbasis werten, und nicht, was die Wellenfronten eventuell oberhalb getan haben. Die Richtung der Photonen bei der Detektion ist bestimmend für Gleichzeitigket ihres Empfangs. Auch aus dem Bezugssystem der Erde gilt daher, dass eine korrekte Lage der Messbasis erreichbar ist, um zu einem berechenbaren Zeitpunkt parallel von der Wellenfront getroffen zu werden, um gleichzeitig identische Signale an den Messpunkten zu detektieren! Es wäre ja auch wirklich erstaunlich, wenn eine Koordinatentransformation an einem physikalischen Sachverhalt etwas verändern könnte! Im Bezugssystem der Erde ist natürlich diejenige Wellenfront relevant, die auch im Bezugssystem des Mediums auf die Messbasis trifft.

Dass eine Koordinatentransformation am Sachverhalt nichts ändert, kann jeder mit einer Taschenlampe nachprüfen. Dazu muss er lediglich ein bewegtes Objekt schräg beleuchten und darauf achten, wohin der Schatten fällt. Dann möge er statt des Objekts die Lampe bewegen und wieder auf den Schattenverlauf achten. Er wird feststellen, da ändert sich nichts. Das heißt, Wellenvektor und Wellenfronten verhalten sich auch nach Transformation identisch. Nur bei der stellaren Aberration (Bradley) verhält sich das anders! Von dieser Art der Aberration werden wir weiter unten sprechen.

Wer Lust hat, dieses Experiment mit bewegtem Objekt oder bewegter Lampe auszuproberen, wird feststellen, dass das Licht in keinem der Fälle von "oben" kommt, auch wenn das im Bezugssystem der Lampe zu aussieht. Nie kommt das Licht von oben, sondern immer schräg und wirft in beiden Fällen denselben Schatten und dieser fällt natürlich im Sinne des Wellenvektors aus und keinesfalls nach unten, wie es ein Teilnehmer des Forums mit seiner Galilei-Transformation vorführen wollte. Die Galilei-Transformation verändert das Ereignis hier genau so wenig wie vorhin im System Jupiter-Erde.

Wer genau hingesehen hat, wird bemerkt haben, dass im Bezugssystem der Lampe der Eindruck entsteht, der Lichtkegel nähere sich von vorne, während im Bezugssystem des Zylinders es so wirkt, als kämen die Photonen des Lichtscheins von oben herab. Aber Photonen können nicht eingefangen werden, indem man sich quer zu ihrer Bewegungsrichtung bewegt. Die Galilei-Transformation verändert die Richtung des Wellenvektors nicht. Das linke Bid wurde dem Video "Bezugssystem der Lampe" entnommen, das rechte Bild stammt zum selben Zeitpunkt aus dem Video "Bezussysten des Zylinders". Wie man sieht, kommt das Licht immer aus derselben Richtung und erzeugt auch in beiden Fällen denselben Schatten! Die roten Pfeile symbolisieren die Richtung, aus der sich der Lichtstrahl zu nähern scheint. Dazu wieder ein schematisches Video:

Auch wenn im Ruhesystem des Zylinders der Eindruck entsteht, das Photon nähere sich von oben, behält der Energievektor (Wellenvektor, Impuls) seine Richtung vom Entstehungsort bei - wie man an der Einschlagsrichtung des Photons (oder am Schatten) stets erkennen kann.

Hier noch eine Animation, die das Schema unserer Messmethode zeigt (natürlich nicht maßstabsgerecht). Wir hatten auf der Erde in Ost-West Ausrichtung eine lange Messbasis errichtet. Die Erdrotation drehte uns durch die vom Jupiter kommenden Wellenfronten seiner Radioemissionen. Zum Zeitpunkt, an welchem die Messbasis parellel zu den Wellenfronten zu liegen kommt, haben wir aus diesen Wellenfronten gleichzeitig Signale in den Stationen A und B entnommen und jeweils zur anderen Station geschickt. Die gleichzeitig entnommenen Primärsignale dienten als Synchronsigale für die Sekundärsignale, die in dieser Einwegmessung eine recht genaue Ermittlung der Lichtlaufzeiten ermöglichten. Relevant für diese Messung ist besonders der Zeitpunkt des Transits, welcher den Anhaltspunkt für die Berechnung der Basislage liefert. Die Wellenfronten treffen die Messbasis daher überall gleichzeitig und die Signale können gleichzeitig entnommen und weiter gesendet werden. Es wurden im Jupiter Experiment deshalb sowohl absolute Synchronisation als auch Einwegmessungen durchgeführt.



Einwände gegen den Aufbau des Experiments:

Aberration: Wenn man sich Photonen wie kleine Korpuskeln vorstellt, müsste man den Jupiter nicht am vergangenen sondern am tatsächlichen Ort sehen, da aufgrund der Zusammensetzung der Geschwindigkeiten (die Erde bewegt sich doch während des Empfangs der Photonen) sich eine Sichtachse ergibt, die nicht mehr senkrecht auf der Wellenfront steht, sondern um den Aberrationswinkel verdreht wäre. Eine Ausrichtung der Messbasis nach dem sichtbaren Jupiter kann daher keine parallele Lage der Messbasis zur Wellenfront erzeugen!

Nochmal das Aberrationsargument: Wenn davon ausgegangen werden soll, dass Jupiter und Erde näherungsweise ruhend zueinander sind, liegt die Sichtachse zwischen Jupiter J und Erde E in einer direkten Verbindungslinie JE, während die Wellennormale zwischen dem Verschiebungspunkt V=J+v*t und der Erde E mit der gemeinsamen orthogonalen Relativgeschwindigkeit v zum Äther liegt. t ist die Zeit der Lichtlaufstrecke t=JE/c und kann über die reelle Distanz JE zum scheinbaren Transitzeitpunkt aufgelöst werden und führt (wie auch über direktes Herauskürzen von t) zum Aberrationswinkel phi=arctan(v/c).

Sichtachse: Verbindungslinie JE
Wellennormale: Verbindungslinie VE

Somit liegen Sichtachse und Wellennormale (Energievektor) nicht mehr auf einer gemeinsamen Verbindungslinie.

Es ist richtig, dass Jupiter nicht am Ort der Wellenausbreitung gesehen wird, denn aus den beiden Bewegungskomponenten v und c ergibt sich eine Verdrehung der Sichtachse gegenüber dem Wellenvektor. Dabei handelt es sich um dasselbe Phänomen, das bei der Aberration des Sternenlichts zu beobachten ist. Der Aberrationswinkel hat aber denselben Betrag wie der Verschiebungswinkel - und dieser ist aus der Lichtgeschwindigkeit und der Planetengeschwindigkeit, die von Smoot mit 371 km/s gemessen wurde, leicht zu berechnen. Man wird deshalb die Lage der Messbasis um den Aberrationswinkel korrigieren, bzw. ausgehend vom sichtbaren Transitzeitpunkt den Zeitpunkt der Messung so festlegen, dass die Messbasis dieselbe Lage wie die ankommende Wellenfront erhält. Diese Vorgangsweise wird mit dem folgenden Video verdeutlicht.

Aufgrund der Berechnung des Aberrationswinkels, welcher dem gleich großen Verschiebungswinkel entgegen gerichtet ist, kann man die Messbasis so einstellen bzw. den Zeitpunkt der Messung so wählen, dass die Basis rechtwinkelig zum Wellenvektor zu liegen kommt. An den Endpunkten A und B der Basis wird in diesem Moment ein identisches Signal gleichzeitig aus der Wellenfront detektiert, das in weiterer Folge als Synchron- und Messsignal zum Einsatz kommt.

Was passiert, wenn die SRT Gültigkeit hat?
Der Verschiebungswinkel ist eine beobachtbare und unbestrittene Tatsache. Astronomen berücksichtigen ihn bei der Feststellung der wahren Orte von Planeten. Auch in der SRT zieht das Licht aufgrund der Unabhängigkeit von der Quelle vom Ort seiner Entstehung weg, ungeachtet dessen, ob die Quelle sich weiter bewegt. Wenn eine Relativbewegung vorliegt, treten beide Effekte auf, Verschiebung und Aberration. Gibt es keine Relativbewegung, so wird keine Aberration beobachtet, weil sich die beiden Winkel kompensieren. Die parallele Bewegung der beiden Planeten Erde und Jupiter kann deshalb unabhängig von der anzunehmenden Theorie nicht optisch beobachtet werden, weil die Sichtachse aufgrund dieser Winkelkompensation immer auf den tatsächlichen Ort des Jupiter zeigt. Lediglich die Effekte aus der Relativbewegung, die Jupiter und Erde aus ihren Umlaufbahnen um die Sonne haben, sind feststellbar.
Es gibt demnach prinzipiell keinen Unterschied zwischen SRT oder einer Äthertheorie mit absolutem Äther. Die Situation verändert sich in der SRT nicht, weil wegen des Verschiebungswinkels zwischen dem Ausstrahlungsort und der sich weiter bewegenden Erde eine Relativbewegung existiert und deshalb auch mit einer Aberration gerechnet werden muss, wobei sich aus den Gleichungen der SRT ergibt, dass sich die Wellenfront schräg stellt - just genau in dieselbe Schräge, die sie auch nach der Äthertheorie hat. Die Lage der Messbasis ist deshalb unabhängig von der Theorie stets richtig. Der Unterschied ergibt sich erst im Lauf der Signale zwischen den Stationen A und B. Hier sagt die SRT gleiche Laufzeiten voraus, die LET hingegen ungleiche, weil sich ähnlich wie beim Sagnac-Effekt die Bewegung von Sender und Empfänger auf die Lichtgeschwindigkeit auswirkt (c+/-v).

 

Copyright 2010 Edition Mahag