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Der Michelson-Morley-Versuch

... war er für einen Äthernachweis ungeeignet, oder hat er womöglich den Äther sogar bewiesen?

Wir unterlassen lange Einleitungen und gehen davon aus, dass der Besucher dieser Website die Gelegenheit längst genutzt hat, sich technische und historische Informationen über einen Versuch zu verschaffen, der immer wieder als Fundament der Relativitätstheorien bezeichnet wird, was nicht ganz der Tatsache entspricht. Jedenfalls erwähnt Einstein den Versuch selbst in seiner grundlegenden Arbeit von 1905 nicht, sondern weist lediglich auf die Maxwell-Gleichungen hin.
Aus diesen Gleichungen ergibt sich die endliche Lichtgeschwindigkeit (die auch schon von Adolfo Bartoli 1884 errechnet worden war). Aufgrund der damals herrschenden Äthertheorie war man der Annahme, diese Geschwindigkeit werde durch den Ätherwind oder durch Ätherwirbel beeinflusst. Man versuchte deshalb, diesen Einfluss durch verschiedenste Experimente zu messen - von welchen der von Michelson (bzw. der in Zusammenarbeit mit Morley durchgeführte) Versuch der berühmteste wurde.

Auf Seite 366 des Buches oder hier erwähnten wir diesen Versuch schon der Vollständigkeit halber und verglichen ihn mit dem Wettkampf zweier Schwimmer, wovon einer den Fluss quert und der andere dieselbe Strecke das Ufer entlang schwimmt. Ersetzt man die Schwimmer durch zwei Lichtstrahlen, das Wasser durch den Äther und das Ufer durch die Erde, so hat man scheinbar eine völlige Analogie zum Michelson-Versuch. Die Messung der Differenz beider Lichtlaufzeiten müsste die Bestimmung der Geschwindigkeit gestatten, mit welcher der Äther an der Erde vorbei oder diese durch den Äther streicht. Da die Erde bestimmt an zwei gegenüberliegenden Punkten ihrer Bahn um die Sonne verschiedene Geschwindigkeiten in Bezug zu einem absoluten Äther haben soll (Unterschied 60 km/s), sollte wenigstens im Sommer oder im Winter eine Zeitdifferenz in einer Größenordnung auftreten, die mit optischen Geräten (Interferometrie) völlig sicher messbar wäre...

Ich werde hier nun darstellen, dass der Michelson-Morley-Versuch eigentlich ungeeignet war, diese allfällige Ätherdrift genau zu messen. Lesen wir zuvor einen Auszug aus einem Physikbuch, und zwar von Hermann Bondi, "Einsteins Einmaleins", erschienen 1971 im Fischer Taschenbuchverlag:
Die Behauptung (rot unterstrichen), man habe die Laufzeiten des Lichts oder die Anzahl der Wellenlängen verglichen bzw. gemessen ist falsch. Richtig ist, dass Michelson eine Phasenverschiebung erwartete, die sich aus den ungleichen Laufzeiten des Lichts ergeben sollte. Diese Phasenverschiebung sollte sein Interferometer aufzeigen. Ich werden hier demonstrieren, weshalb das nicht erwartungsgemäß funktionieren konnte - gerade wenn man die Existenz eines absoluten Äthers annimmt.

Was man zuerst wissen sollte:

Eine im Äther bewegte Lichtquelle setzt ihre Lichtsphären in zueinander verschobenen konzentrischen Kreisen ab. Die Lichtgeschwindigkeit c verhält sich ausschließlich konstant zum Äther. In Bewegungsrichtung werden die Wellen quasi gestaucht, gegen die Bewegungsrichtung werden sie gedehnt. Das ist nichts anderes als die Ursache für den longitudinalen Doppler-Effekt.
Bezogen auf die Lichtquelle (oder ein mit ihr gleichsinnig bewegtes Bezugssystem) verändert sich die Lichtgeschwindigkeit nach c+/-v. Die Wellenlängen verkürzen sich in Bewegungsrichtung gemäß l=l-(v/f), und gegen die Bewegungsrichtung verlängern sie sich gemäß l=l+(v/f). Wobei v die Bewegung der Lichtquelle, und f die Frequenz des Lichtes ist.
Klären wir nun die Frage, was mit den Wellen geschieht, die sich senkrecht zur bewegten Lichtquelle ausbreiten.

Die Lichtgeschwindigkeit verändert sich bezogen zur Lichtquelle gemäß c'=sqrt(c²-v²). Und die Wellenlänge verkürzt sich gemäß l'=l*sqrt(1-v²/c²). Wie wir sehen, gibt es auch eine Ursache für einen transversalen Doppler-Effekt!
Das Licht verhält sich im Medium Äther völlig analog zum Schall im Medium Luft. Jeder Doppler-Effekt wird kompensiert, wenn Sender und Empfänger sich gleichsinnig bewegen, ohne ihre Abstände zu verändern. Deshalb kann man den transversalen Doppler-Effekt in der Regel beim Schall nicht messen und die Physiker glauben, es gäbe ihn nicht. Dass es ihn gibt, darauf hat aber schon seinerzeit sogar kein Geringerer als Wolfgang Pauli hingewiesen.
Für unsere Betrachtung ist es nützlich, zu verstehen, dass sich Wellenlängen in Bewegungsrichtung der Lichtquelle verkürzen, und dies der veränderten Geschwindigkeit entspricht. Oder gegen die Bewegungsrichtung verlängern, und auch dies der veränderten Geschwindigkeit entspricht. Und sich transversal verkürzen, und dies ebenfalls der resultierenden Geschwindigkeit entspricht.
Sehen wir uns mal eine bewegte Lichtquelle und ihre sich ausbreitenden Sphären an:

Wir sehen gut die vorne gestauchten Wellen, die hinten gedehnten Wellen und die verkürzten Wellen, die kontinuierlich von der Lichtquelle senkrecht nach oben laufen.
Als nächstes sehen wir uns an, was eigentlich eine Phasenverschiebung ist (links) und merken uns ein für unsere Betrachtung sehr wichtiges Prinzip: Wenn man von einem Ausgangspunkt eine Lichtwelle zu einem Spiegel schickt, und die Welle wird reflektiert, so kommt sie unverändert oder lediglich um einen sogenannten Phasensprung verschoben zurück. Das gilt auch für eine bewegte Quelle-Spiegel Anordnung, gleichgültig nach welcher Richtung die Welle ausgestrahlt wird.
Was hat sich Michelson eigentlich für seinen Versuch ausgedacht:
Er ging - wie schon anfangs erwähnt - für die Theorie seines Versuchs von folgender Überlegung aus: Von zwei gleich guten Schwimmern soll der eine quer über den Fluss und zurück, der andere eine gleich lange Strecke flussaufwärts und wieder zurück schwimmen. Der erste muss gewinnen, und zwar um die Zeitdifferenz
wenn beide mit der Geschwindigkeit c schwimmen und der Fluss mit v strömt. Der Schwimmer 1 muss einen Winkel gegen die Strömung einschlagen (gestrichelte Linie), um tatsächlich das Ziel zu erreichen. Dann errechnet sich seine Geschwindigkeit nach dem Galilei'schen Additionstheorem...
Diesen Winkel muss das Licht eigentlich nicht einschlagen, da es sich ohnehin nach allen Richtungen ausbreitet. Tatsächlich hat Michelson den Strahlteiler in der Mitte seiner Messvorrichtung exakt auf 45° eingestellt und viele Ätheranhänger zerbrechen sich heute noch den Kopf darüber, wieso der senkrechte Lichtstrahl eigentlich den Spiegel treffen konnte, ohne einen zusätzlichen Winkel vorzugeben. Auch Michelson selbst machte sich in seiner Veröffentlichung über diesen Umstand Gedanken. Der Lichtstrahl sollte doch vom Ätherwind verweht werden und es müsste sich eine Aberration ergeben. Diese Annahme ist falsch, und wir sollten uns jetzt genauer ansehen, warum sie falsch ist:

Nebenstehende Animation wurde vom Teilnehmer "fb557ec2107eb1d6" in mein Forum eingestellt (im Thread Rechenfehler v. Albert in ZEbK???) und er gab mir die Erlaubnis, sie hier zu zeigen. Sie zeigt, dass ein senkrechter Lichtstrahl auch senkrecht bleibt, wenn sich Lichtquelle und Empfänger (Spiegel, Fernrohr etc.) gleichsinnig im Äther bewegen oder der Ätherwind hindurch weht. Die Sichtachse liegt immer direkt zwischen Sender und Empfänger. Das ist für manche Ätheranhänger auch deshalb überraschend, wenn sie nicht verstanden haben, wieso der Äther bei den kilometerlangen Laserstrahlen der Gravitationswellen-Detektoren keine Aberration verursacht. Aber es gibt keine Aberration ohne Relativbewegung - auch im Äther nicht!
Die Erklärung dafür ist simpel. Die Richtung des Strahls ist eine Resultierende aus den beiden Geschwindigkeiten c und v. Deshalb kann man auf unserer Erde keine Aberration des Lichts feststellen, obwohl sich die Erde sehr wahrscheinlich durch irgendetwas ätherähnliches bewegt.

Links nochmal eine Animation von "fb557ec2107eb1d6". Sie wurde anlässlich einer Diskussion über die Synchronisation des Jupiter Experiments erstellt. Daher die hier unpassenden Bezeichnungen der Bezugssysteme. Auch dieser Animation kann man wesentliches entnehmen.
Ein senkrechter Strahl in einer im Medium bewegten MM-Apparatur geht quasi mit der Apparatur mit! Das gilt immer, wenn sich Sender und Empfänger gleichsinnig bewegen, ohne ihre Abstände zu verändern - also keine Relativbewegungen vorliegen. Und das gilt auch für einen bewegten Laser, dessen Strahl ebenfalls aus Phasen besteht, deren Aussendepunkte räumlich und zeitlich verschoben sind.

Aber die wirklich wichtige Erkenntnis daraus ist eben, dass es keine terrestrische Licht-Aberration gibt. Wenn wir einen Laserstrahl senkrecht zu seiner Bewegung aussenden, so bleibt er senkrecht und wird nicht vom Ätherwind verweht, denn seine einzelnen Wellenphasen gelangen aufgrund der bewegten Aussendepunkte und aus dem Verhältnis der Geschwindigkeiten der Wellenausbreitung und des Lasers stets genau dort hin, wo sie sein müssen, um nach wie vor einen senkrechten Strahl zu ergeben!

Wir wissen also bis jetzt einiges: Aus der Beziehung des bewegten Michelson-Interferometers zur Lichtausbreitung im ruhenden Äther kommt es zu Doppler-Effekten, die sich gegenseitig kompensieren. Aus der Beziehung der Lichtgeschwindigkeit in Bezug zum Äther und der Geschwindigkeit des Michelson-Interferometers ergibt sich eine resultierende Lichtgeschwindigkeit und eine Sichtachse, die stets direkt vom Sender zum Empfänger zeigt - deshalb fehlt jede Aberration. Eine reflektierte Lichtwelle kommt entweder mit gleicher Phasenlage oder nur mit dem Phasensprung verschoben zum Ausgangspunkt zurück.
Als nächstes sollten wir uns vergegenwärtigen, was eine "Interferenz" zweier Wellenzüge ist (Abb.unten).

Merken wir uns, dass zur Erzielung einer Interferenz beide interferierenden Wellenzüge übereinander liegen, bzw. denselben Weg nehmen müssen. Ist diese Bedingung erfüllt, kommt es zur Interferenz der beiden Wellenzüge - und uns wird besonders die konstruktive Interferenz interessieren.
Das ist nämlich die, mit welcher im Michelson-Interferometer eine allfällige Phasenverschiebung der Wellen sichtbar gemacht wird.


Nun sehen wir uns an (Abb. links), was der sogenannte Strahlteiler in der Mitte des Michelson-Interferometers für eine Funktion hat. Wir geben den Strahlen unterschiedliche Farben, die natürlich nicht wirklich existieren. Der Strahlteiler hat zwei Aufgaben: Wenn der Lichtstrahl von der Lichtquelle (kohärentes Licht bzw. Laserstrahl) auf den Strahlteiler trifft, lässt er einen Teil der Wellenzüge durchtreten, den anderen Teil reflektiert er nach oben (das "oben" und "unten" im Text bezieht sich nur auf die Skizze, denn das MM-Interferometer ist parallel zur Erdoberfläche aufgestellt). Der von oben zurückkommende (grüne) Strahl geht durch den Strahlteiler durch nach unten. Für den blauen Strahl fungiert der Strahlteiler als Umlenker. Er reflektiert den Strahl nach unten, wobei er mit dem grünen Strahl interferieren soll.
Nach der Laufzeitberechnung der Strahlen erwartete Michelson, dass der durchgelassene Teil des waagrechten roten Strahls (nach Reflexion am Spiegel nun blau) mit einer Zeitverzögerung gegenüber dem senkrecht herabkommenden grünen Strahl zurückkehrt. Und das ist - wenn man sich an die Berechnung der Laufzeiten hält - auch völlig richtig.

Nach dem Prinzip, dass jeder Strahl mit derselben Phasenlage zum Ausgangspunkt zurück kommt, kommen die Strahlen zwar mit identischer Phasenlage am Treffpunkt Umlenker an, aber nicht zur gleichen Zeit. Es müsste sich demnach eine Phasenverschiebung ergeben, aus welcher dieser Zeitversatz durch Veränderung der Interferenz sichtbar wird.
Michelson ist aber bei seinen theoretischen Überlegungen zu diesem Experiment ein Denkfehler unterlaufen. In seiner Beschreibung des Experimentes weist er selbst darauf hin, dass sich die beiden Strahlen nicht am selben Punkt des Umlenkers treffen (S. 336: "It may be remarked that the rays ba and the ca do not now meet exactly in the same point a , though the difference is of the second order; this does not affect the validity of the reasoning.") Abgesehen davon, dass der erwartete Effekt ebenfalls ein Effekt zweiter Ordnung ist, treffen sich die maßgeblichen Bereiche der Strahlen nicht nur nicht "am selben Punkt" , sondern sie treffen sich dann gar nicht. Bedingung für eine Interferenz der zurückkommenden Strahlen ist ja, wie wir schon wissen, dass die beiden Strahlen ausnahmslos exakt übereinander zu liegen kommen. Dazu müssen sie sich punktgenau am selben Punkt des Umlenkers treffen! Andernfalls können sie in der Folge nicht denselben Weg zum Detektor nehmen, in welchem die Interferenz festgestellt werden soll. Das ist aber gar nicht möglich, wenn zwei Strahlen an einem bewegten Spiegel zu ungleichen Zeitpunkten ankommen. Wenn der grüne Strahl zurückkehrt und den Umlenker durchdringt, ist der blaue Strahl noch gar nicht da! Er kommt ja etwas später zurück als der grüne. Und während er sich dem Umlenker nähert, kommt dieser gleichzeitig auf ihn zu. Sehen wir uns die Situation am Umlenker genauer an:

Wir sehen aufgrund der Forderung, dass die Strahlen sich punktgenau am Umlenker treffen müssen, bei Erfüllung dieser Forderung sich der erwartete Zeitversatz kompensiert. Der "andere" Strahl von oben kommt nämlich genau um diesen Zeitversatz später an und so geht der Zeitvorsprung verloren! Die Folge ist, dass sich die beiden Strahlen am Treffpunkt Umlenker phasengleich und gleichzeitig treffen.
Nun haben wir aber schon festgestellt, dass jeder Strahl quasi mit dem Interferometer mitgeht, also die Sichtlinien immer direkt zwischen Sender und Empfänger liegen. Wo kommt denn dann dieser "andere Strahl" her? Bewegt sich denn dieser Strahl von oben nicht gleichzeitig mit dem Umlenker auf den verspäteten Strahl zu - und treffen sie sich dann nicht ohnehin punktgenau am Umlenker? Ja, das tun sie oberflächlich betrachtet tatsächlich - aber der Strahl von oben ist dennoch bereits ein "anderer" Strahl! Denn der Strahl von oben ist praktisch eine Aufeinanderfolge von parallel laufenden Strahlen, die zueinander zeitverschoben losgeschickt werden, weil sich die Lichtquelle bewegt. Das bedeutet, der Strahl setzt sich aus unzähligen Strahlen zusammen, die zueinander schräg verschoben sind. (Das sehen wir uns später mit dem Wellenmodell noch genauer an.)

Der senkrechte Strahl, welcher sich mit dem waagrechten Strahl trifft, ist demnach nicht mehr jener Strahl, der den Zeitvorsprung aufwies.
Diese Kompensation des Zeitversatzes funktioniert nun in jeder Lage des Interferometers.

Kontinuierlich kommen beide Strahlen zum gleichen Zeitpunkt mit derselben Phasenlage zurück und erzeugen im Detektor ein Interferenzmuster, das sich bei Drehung des Apparats nicht mehr verändern kann!
Nun haben wir es aber eigentlich gar nicht mit "Strahlen", sondern mit Wellen zu tun. Und deshalb müssen wir von der groben Strahlen-Darstellung zur etwas genaueren Detail-Darstellung mit Wellen gehen. Ein "Strahl" ist quasi ein herausgeschnittener Sektor aus einer Kugelwelle. Auch ein Laserstrahl ist pinzipiell nichts anderes, denn Licht breitet sich immer in Sphären aus. Jeder Strahl setzt sich aus fortlaufenden quer in ihm liegenden Wellenkämmen zusammen, die immer diese Sphären - wenngleich abschnittweise - mit ihrer Lage wiederspiegeln.
In den zueinander verschobenen Sphären einer bewegten Lichtquelle liegen diese Wellenkämme in den senkrecht zur Bewegungsrichtung stehenden Strahlen schräg und diese Schräge nimmt mit der Entfernung zu.
Welchen Durchmesser könnte so ein aus der Kugelwelle selektierter Strahl haben, wenn man ihn für ein Michelson-Morley-Experiment einsetzt? Man könnte einen Laserstrahl mit etwa einem Durchmesser von 20 µm (=0,000020 m) verwenden. Ein Menschenhaar wäre im Vergleich 2 bis 3 Mal so dick. In so einem dünnen Laserstrahl liegen die Wellenkämme auch schräg, wenn dieser Strahl senkrecht zur Bewegung des MM-Interferometers abstrahlt. Ein grüner Kypton-Laserstrahl (mit welchem ich das MM-Experiment selbst reproduziert habe) hat eine Wellenlänge von 530,9 nm.

Diese Wellenlänge könnte man in den Durchmesser des kaum noch sichtbaren Laserstrahls fast 38 Mal quer hineinlegen. Der Strahl ist also 38 Mal dicker als seine Wellenlänge beträgt. Dieser "dicke" Strahl kommt am Spiegel des senkrechten Arms des MM-Interferometers an - und seine Wellenkämme landen dort schräg (der Wellenvektor zeigt stets zum Ursprungsort der Lichtsphäre!). Sehen wir uns mal das Verhältnis des Strahldurchmessers (extrem vergrößert) zu seiner Wellenlänge an:

Wenn wir dieses Verhältnis berücksichtigen und die besondere Situation am Treffpunkt der Strahlen beachten, wo sich die Wellenkämme schräg überlagern, erkennen wir, dass der oben genannte "andere Strahl" leicht innerhalb des sichtbaren Laserstrahls liegen kann! Und aus den oben genannten Gründen liegt der Treffpunkt, der in der Folge eine Interferenz ergibt, nicht dort, wo er sich grob nach Michelsons Galilei-Addition ergibt, sondern er ist um den Zeitversatz zurück verschoben, welcher unglaublich klein ist. Michelson arbeitete mit einem Strahl aus kohärenter Lichtquelle mit einer Wellenlänge von etwa 500 nm. Nach seiner Berechnung ergibt sich in den Armen ein optischer Weglängenunterschied von 5*10^-7 m, das ergäbe eine Verschiebung der Interferenzringe um 0,44 Wellenlängen. Also nicht mal eine ganze Wellenlänge. Die von Michelson beobachtete Interferenz resultiert aber nicht aus dem Ausgangspunkt am Umlenker, an welchem sich dieser optische Weglängenunterschied auswirken würde, sondern aus dem Bereich des Lichtstrahls, an welchem sich die schrägen Wellenkämme so punktgenau schneiden und auf gemeinsamen Weg so überlagern, dass sich dort - und nur dort! - eine konstruktive Interferenz ergeben kann. Und dieser Punkt kann sich nur an einer Stelle des Umlenkers befinden, an welchem der Zeitversatz exakt kompensiert ist! Dieser Zeitversatz betrüge übrigens in Michelsons Experiment etwa 0.00000000000036 s, also 360 Femtosekunden.
Die Abb. rechts zeigt das Zustandekommen der verkürzten Wellenlängen im senkrechten Strahl des Interferometers und auch die Schräglage der Wellenfronten.

Abb. links: Diese schräge Lage der Wellenkämme bei der Überlagerung der Strahlen nach dem Umlenker verursacht einen Ausgangspunkt der interferierenden Strahlrichtung, der nicht mit dem theoretischen Ausgangspunkt übereinstimmt. Denn die Ausgangspunkte der zu interferierenden Strahlen müssen innerhalb der Abmessung einer Wellenlänge exakt übereinander liegen. Der wahre Interferenzbereich kann also nur jener sein, wo auch eine Überlagerung der Wellen folgt. Das ist nur der Bereich, in welchem die Wellen tatsächlich zeitgleich und punktgenau am Umlenker zusammenkommen.

Dieser Bereich verschiebt sich gegenüber dem theoretisch falsch berechneten Bereich um etwa 200 nm. Das ist weniger als eine halbe Wellenlänge oder nur ca. 10% des Strahldurchmessers!

Jetzt ist noch zu klären, auf welche Weise sich die unterschiedlichen Anzahlen der Wellenzüge in den Armen bei Drehung des Interferometers zueinander verschieben können, ohne am Interferenzmuster etwas zu verändern. Da der Zeitversatz in jeder Lage bereits kompensiert ist, treffen sich die für die Interferenz maßgeblichen Wellenzüge unabänderlich stets so, dass ihre Geschwindigkeiten und Längen genau zueinander passen. D.h. wenn von oben kürzere Wellen mit langsamerer Geschwindigkeit kommen, treffen sie mit längeren und schnelleren Wellen zusammen. Die Wellenlängen und Geschwindigkeiten der Wellenzüge verhalten sich bei Drehung des Apparats in jeder Lage exakt proportional zueinander. Gleichzeitig verändert sich die Anzahl der Wellenzüge in den Armen. Werden Wellenzüge schneller, werden auch weniger Wellenzüge in den Arm geschickt, werden sie langsamer, nimmt die Anzahl zu. Die unterschiedliche Anzahl der Wellenzüge wird also nicht irgendwie aus dem Interferometer rausgeschoben, sondern sie schieben sich bei der Drehung in den Armen quasi hin und her, wobei ihre Phasengleichheit bei der Durchkreuzung immer unverändert bleibt! Das lässt sich auch so ausdrücken: Wenn innerhalb einer bestimmten Zeit eine andere Anzahl von Wellenlängen aus dem Interferometer herauskommt, als sie hineingeschickt wurde, müsste sich die Frequenz geändert haben. Das ist aber nicht der Fall.

Michelson hat kein Nullresultat erzielt, sondern zumindest einen wesentlich geringeren Wert gemessen als erwartet. Dies ist darauf zurückzuführen, dass er selbst einen optischen Weglängenunterschied verursachte, indem er den beweglichen Spiegel einjustierte, um bestmögliche Interferenz sichtbar zu machen. Dadurch ergibt sich eine durch Ätherdrift verursachte Phasenverschiebung, die im Kurvenverlauf mit dem theoretischen Kurvenverlauf übereinstimmt. Gäbe es den Äther nicht, hätte Michelson sogar bei größter Ungenauigkeit gar nichts messen können! Aber auch bei der gestiegenen Genauigkeit der modernen Michelson-Morley-Experimente können sich die Ergebnisse immer nur mehr dem Nullresultat annähern!

Mit seiner Messung hat Michelson den Äther nicht widerlegt, sondern prinzipiell nachgewiesen. Auch wenn der zu niedrige Wert keinen Rückschluss auf die Erdgeschwindigkeit durch den Äther zulässt.

Das Michelson-Morley-Experiment, ganz zu Unrecht als experimentum crucis bezeichnet, ist also auch mit der Annahme eines absoluten Äthers erklärbar. Die Lorentzsche Längenkontraktion oder die der SRT muss nicht vorliegen, ebenso wenig die Zeitdilatation. Moderne Experimente, in welchem man rechtwinkelig angeordnete Resonatoren auf Schwebungen untersucht, die auf Ätherdrift zurück geführt werden könnten, haben von vornherein keine Chance, da sich weder im Michelson-Instrument noch in den Resonatoren irgendeine Frequenzänderung ergeben kann. Darüber hinaus ergibt sich eine Hinterfragbarkeit sämtlicher auf Interferometrie beruhenden Experimente, die angeblich die Invarianz der Lichtgeschwindigkeit beweisen. In keinem darf man die angenommenen Lichtlaufrouten mit den tatsächlichen optischen Weglängen verwechseln.

Ausführlicheres und eine Besprechung der modernen Michelson-Morley-Experimente finden Sie hier: Ungeeignete Driftexperimente. Noch mehr zum MM-Experiment (mit Berechnung) hier: Kompensation der Laufzeitdifferenz in einem Michelson-Interferometer.

Sollte diese Analyse des Michelson-Morley-Experimentes jemandem zu kompliziert erscheinen oder er die Meinung vertreten, das Experiment wäre gar nicht in der Lage, die hier geschilderten Umstände innerhalb der Lichtstrahlen aufzulösen und das Experiment sollte doch schlicht und einfach nur die Phasenverschiebung zwischen Teilstrahlen mit unterschiedlicher Laufdauer aufzeigen, für den gibt es hier eine vereinfachte Variante dieser Analyse: Konstante Frequenz und konstante Periodendauer im Michelson-Interferometer und die Folgen...

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Zum Schluss noch eine Anmerkung:
Wer diesen Artikel gelesen und verstanden hat, weiß dann, dass in Einsteins berühmter Lichtuhr ganz dasselbe abläuft wie im vertikalen Arm des MM-Interferometers. Die obige Animation "Bezugssystem-Äther - Bezugssystem Erde/Jupiter" zeigt es. Es kommt, wie im Zusammenhang mit dem MM-Interferometer beschrieben, zu einer transversal-dopplerbedingten Verkürzung der Wellenlängen und zur gleichzeitig verlangsamten Geschwindigkeit - die Frequenz bleibt deshalb immer dieselbe. Eine frequenzabhängige Lichtuhr tickt deshalb immer gleich schnell, völlig egal, ob man sie bewegt oder nicht und völlig egal, aus welchem Bezugssystem man sie betrachtet! Eine Uhr a la Einstein (mit auf-und abreflektiertem Lichtstrahl) ist zwar abhängig von der Bewegung im Äther - aber ein Oszillator ist im Gegensatz zur Einstein-Lichtuhr unabhängig vom Bezugsystem und geht für jeden Beobachter gleichsam "falsch" oder "richtig".
Deshalb kann die "Zeitdilatation" der SRT aus einer "Lichtuhr" nicht plausibel abgeleitet werden!

 

Diese Seite wurde nach gänzlicher Neugestaltung am 21. Februar 2011 online gestellt.

Link zur Originalarbeit Michelsons: The American Journal of Science, Nov. 1887, Nr. 203 - Seiten 334 ff.

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