Doppler-Effekt

*Der relativistische Dopplereffekt* Im Buch und auf dieser Website beschrieben wir (als Folge der T.A.O.-Matrix Theorie) das Licht (oder das elektromagnetische Phänomen schlechthin) als unabhängige Impulsfolge, die ein eigenständiges System darstellt, das im Idealfall ("Vakuum") sogar absolut "verankert" ist. Das widerspricht Einsteins erstem Relativitätsgrundsatz, nämlich jenem, dass es kein Mittel gäbe, absolute Geschwindigkeiten zu messen. Denn dieses Mittel gibt es! Der Mittelpunkt einer Lichtsphäre bleibt felsenfest an Ort und Zeit fixiert; er "ruht" tatsächlich, gleichgültig, ob sein Erzeuger sich bewegt oder nicht. Bewegt er sich, so erzeugt er laufend weitere Sphären, deren Mittelpunkte auf der Bewegungslinie des Erzeugers angereiht werden (Abbildung 134). (Siehe dazu auch das Marinov-Experiment.)
	Wäre es nicht so, dann gäbe es keinen Dopplereffekt; denn gerade diese Anreihung der Sphären bringt die zeitliche Verschiebung der Impulse mit sich. Genau definiert hat jeder einzelne Impuls seine eigene Sphäre und seinen eigenen Mittelpunkt. Die "Welle" entsteht aus mehreren Impulsen, die einander folgen, aber nicht am gleichen Ort entstehen, wenn der Erzeuger sich bewegt. In diesem Fall verändert sich die Frequenz der Impulse sofort und die Bewegung des Erzeugers zeigt sich in dieser Veränderung deutlich. Die absolut im Raum stehenden Lichtsphären kann man als Bezugspunkt für Geschwindigkeitsmessung nehmen, wie man dies mittlerweile mit der Hintergrundstrahlung des Weltalls auch getan hat und damit die Bewegung unserer Galaxie eindeutig messen konnte.¹
	Die einfachste Überprüfung der Speziellen Relativitätstheorie kann mit der Analyse des DOPPLER-Effekts erfolgen. Das Auftreten dieses Effektes beim Schall durch Bewegung und Vorhandensein eines Trägermediums ist eine triviale Angelegenheit. Das wäre auch beim Licht nicht anders, hätte man das Medium nicht abgeschafft und die Zerstückelung des Universums in "Inertialsysteme" vorgenommen. Da der zweifelsfrei vorhandene Doppler-Effekt beim Licht eigentlich analog zum Schall verschiedene Geschwindigkeiten impliziert, was natürlich gegen die SRT verstößt, hat man das Phänomen "relativistischer" Behandlung unterworfen, es symmetrisch gestaltet und die Zeitdilatation gleich eingebaut. Wir werden zeigen, dass damit der Widerspruch nicht behoben ist und sehen uns erst mal die Abbildung links ("138") an:
Eine bewegte Lichtquelle, die auf uns zukommt, verschiebt die Frequenz ihres Lichtes für uns in eine höhere Frequenz (Blauverschiebung). Für einen Beobachter, der sich mit dem Licht mitbewegt, hat es nach wie vor dieselbe Farbe, weil er mit jeder Art von Messung einen entgegengesetzt gerichteten Dopplereffekt verursacht, indem sein Messgerät vor jedem Impuls etwas zurückweicht. Genau das aber könnte nicht passieren, wenn der Impuls relativ zum Messgerät dieselbe Geschwindigkeit hätte wie relativ zum ruhenden Beobachter! Durch das Dem-Impuls-Davon-Rennen des Messgerätes (oder dem Impuls-Entgegen-Rennen auf der anderen Seite) ergibt sich zwingend, dass verschiedene Impulsgeschwindigkeiten auftreten, je nachdem, von wo aus sie gemessen werden. Nimmt man statt des Messgeräts einen Spiegel, so erhält er zwar die Originalfrequenz, dehnt diese aber infolge seiner Bewegung. Blickt der mitbewegte Beobachter in diesen Spiegel, so bewegt er sich gegen diese gedehnte Frequenz und verwandelt sie wieder in die Originalfrequenz. Es hilft auch nichts, wenn er mit dem Spiegel einen senkrechten Strahl herausleitet und diesen betrachtet. Der Frequenzausgleich findet auch in diesem Fall statt. Aufgrund von Absorptions- und Re-Emissions-Vorgängen reflektiert jeder Spiegel übrigens das Licht nur mit der "Normgeschwindigkeit" c. Hätte die Spezielle Relativitätstheorie Gültigkeit, so dürfte der Doppler-Effekt gar nicht auftreten. Der Frequenzzuwachs einer auf uns zu bewegten Lichtquelle kommt ja schließlich dadurch zu Stande, dass der erste Impuls bei der Entstehung des folgenden nicht so weit von der Lichtquelle entfernt ist, wie er es bei ruhender Lichtquelle wäre. Das impliziert zwingend, dass er relativ zum Erzeuger eine Geschwindigkeitsverminderung erfahren hat. Je nachdem von wo aus man das Licht misst, vom Beobachter aus oder von der Quelle, müsste stets eine Veränderung der Messergebnisse auftreten, die durch Beobachter oder Quellengeschwindigkeit entsteht, wenngleich das Licht selbst absolut mit c unterwegs ist. Das wäre natürlich auch nicht im Sinne Einsteins, deshalb ist der relativistische Doppler-Effekt nur von der Relativgeschwindigkeit v der Inertialsysteme abhängig.
Nach Einstein hat in beiden Systemen diese Relativgeschwindigkeit die gleiche Größe, um systeminvariant zu sein. Das schreibt sich so: Zeitdilatation und Längenkontraktion treten stets gemeinsam auf, die Geschwindigkeit v ergibt sich aus Weg und Zeit, und beide Größen sind von der Lorentztransformation betroffen! Bei der Transformation ins bewegte System sieht das direkt aus der Lorentztransformation abgeleitete relativistische Additionstheorem wie folgt aus: Zeitdilatation und Längenkontraktion stecken da schon drin. Den klassischen Dopplereffekt mit einem relativ zur Quelle bewegten Beobachter berechnet man so: Wenden wir auf die klassische Dopplerformel das relativistische Additionstheorem an, weil wir glauben, damit den "echten" Dopplereffekt zu erhalten, also etwa so: sehen wir als überraschendes Ergebnis, dass es bei exakter relativistischer Berechnung gar keinen Dopplereffekt geben dürfte. Es gibt ihn aber dennoch und das zeigt, dass der Natur die Postulate Einsteins offenbar ziemlich egal sind. Diese stimmen eben offenbar immer nur zur Hälfte. Hier haben wir gesehen, dass die Relativgeschwindigkeit der Lichtquelle zum Beobachter zwar konstant c bleibt, aber den Doppler-Effekt gibt es nur, weil Zeitdilatation und Längenkontraktion Chimären sind.² Um die relativistische Zeitdilatation genauer zu untersuchen, wenden wir uns nun dem transversalen Dopplereffekt zu und nehmen vorher noch von einem Originaldokument der Universität Linz Kenntnis.

Deshalb wird auch eine entsprechend niedrigere Frequenz f ' gemessen. Empfänger bei einem Experiment ist stets die zuerst mit dem Licht wechselwirkende Materie, also ein Glasfenster oder eine Linse. In den vom Licht zuerst getroffenen Atomen des Instrumentes wird die Frequenz f 'erzeugt und dann mit im Glas und über eine Luftstrecke mit nahezu c₀ zum Spektrometer weitergeleitet.Die Empfangsfrequenz beim transversalen Dopplereffekt ist demnach

und

Mit der Messung des transversalen Dopplereffekts lässt sich leicht überprüfen, ob eine Zeitdilatation, wie sie in der SRT angenommen wird, in der Natur auch wirklich in Erscheinung tritt. Nach der SRT verlangsamt sich die Zeit in einem schnell bewegtem Inertialsystem, so dass eine aus diesem System stammende Lichtstrahlung mit niedrigerer Frequenz (bezogen auf den ruhenden Beobachter) emittiert wird.

(aus Lorentztransformation: )

Es ist also zum transversalen Dopplereffekt noch zusätzlich die Zeitdilatation zu berücksichtigen. Die empfangene Frequenz müsste also

bzw. sein, bzw.

In Prof. Dr. Hartwig Thims Bericht sind die Beschleunigungsspannungen, die zugehörigen Geschwindigkeiten in β = v/c₀ (klassisch berechnet), die nach klassischem transversalen Dopplereffekt sich ergebenden theoretischen Verhältnisse λ/λ₀, die gemessenen Wellenlängen mit den daraus errechneten λ/λ₀ Werte verschiedener Frequenzen und zum Vergleich die theoretischen Verhältnisse λ/λ₀ mit Berücksichtigung der Zeitdilatation angegeben. Des weiteren sind die relativistischen v/c = β-Werte und die daraus resultierenden theoretischen λ/λ₀ -Verhältnisse angeführt. Außerdem sind die Mittelwerte der λ/λ₀ -Messungen der verschiedenen Frequenzen zum besseren Vergleich enthalten. Das Schema seines Versuchsaufbaues demonstriert er mit einem Gedankenexperiment zum Zweck der Erzeugung reiner transversaler Dopplerverschiebungen das er "Autobahnexperiment" nennt.

Um longitudinale Komponenten des Dopplereffektes auszuschließen, werden von den Autokolonnen parallel angeordnete Antennen verwendet, da für dieses Experiment ebene Wellenflächen notwendig sind, die dann an allen Stellen unter rechtem Winkel gesendet und empfangen werden. Alle Antennen einer Kolonne werden gleichphasig angesteuert.

Zur Berechnung der Dopplerverschiebungen wird schrittweise vorgegangen:

Die am gegenüberliegenden Straßenrand empfangene Frequenz f''' weist auf jeden Fall eine Gesamtverschiebung auf, gemäß dem Ausdruck:

Es wird zwar die erste Blauverschiebung durch die dritte Rotverschiebung (die bei konsequenter Anwendung der Transformationsschritte auch eine Blauverschiebung sein müsste) kompensiert, übrig bleibt aber die zwischen den Fahrzeugen auf den 2 Fahrbahnen entstehende Blauverschiebung, die dadurch zustande kommen soll, dass die auf der Gegenfahrbahn nach rechts fahrenden Fahrzeuge die in die Gegenrichtung fahrenden als ruhend ansehen. Sie könnten natürlich auch sich selbst als ruhend betrachten, was sich dann nur auf die mittlere Formel auswirken würde, und zwar gäbe es in diesem Falle eine Rotverschiebung:

Die beiden mit v und -v fahrenden Kolonnen wurden im Experiment mit rotierenden Scheiben verwirklicht. Zwischen diesen hätte der relativistische Dopplereffekt auftreten müssen, da es in der SRT nur auf relative Bewegungen ankommt (egal, wer sich als ruhend betrachtet). Nach der klassischen Dopplertheorie würde dagegen in keiner Kolonne eine Frequenz- Verschiebung auftreten, was Prof. Thim auch messtechnisch nachweisen konnte.

Aus diesem Nullresultat ist zu erkennen, dass im Rahmen der Messgenauigkeiten des Experimentes der relativistische transversale Dopplereffekt nicht bestätigt werden kann. Somit widerspricht dieses Experiment den Vorhersagen der SRT.

Ähnliche Versuche mit Helium-Ionen³ berücksichtigten bei der Berechnung der λ/λ₀ -Werte auch die relativistische Massenzunahme, diese stimmten jedoch weniger mit den gemessenen überein, als die klassisch berechneten λ/λ₀ -Werte, was auch einer relativistischen Massenzunahme widerspricht.

Bitte Beitrage "Konstanz und Isotropie des Lichts" , u. "Das Fixed-Space-Delay-Modell" beachten!

Die Effekte der Speziellen Relativitätstheorie können Sie selbst hier berechnen!

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1   Experimentatoren vom Lawrence Berkeley Laboratory in Kalifornien flogen in den Jahren 1976 bis 1977 in einem U2-Flugzeug hoch oben in der Erdatmosphäre. Sie fanden, dass es Unterschiede in der gemessenen Geschwindigkeit gegenüber einem durch die 3-K-Radioenergie definiertes kosmischen Bezugssystem gibt, es ergaben sich auch klare Ergebnisse für die Bewegung unserer Milchstrasse durch das Universum. Nigel Calder meint dazu in seinem Buch "Einsteins Universum": "Was falsch ist, ist nichts weniger als eine von Einsteins grundlegenden Annahmen: Für einen Astronauten, der sich mit gleichförmiger Geschwindigkeit bewegt, ist es unmöglich zu unterscheiden, ob er sich bewegt oder die Welt um ihn herum. Es stellte sich tatsächlich heraus, dass er das doch kann, und die kosmische Allgemeingültigkeit von Einsteins Theorie ist erschüttert."
     Allerdings ist die Aussage Nigel Calders nicht ganz korrekt: Das Spezielle Relativitätsprinzip wäre erst dann widerlegt, wenn Astronauten ihren Bewegungszustand ausschließlich im Inneren ihres Raumschiffes messen könnten. Denn rein messtechnisch wäre eine Unterscheidung zwischen Bewegung der Hintergrundstrahlung und des Flugzeuges nicht möglich. Dies wird erst durch zusätzliche Beobachtungen erzielt.
2   beide Effekte treten in der T.A.O.-Matrix-Theorie bzw. im Abstoßungsprinzip nur bei Beschleunigungen, jedoch nicht bei gleichförmigen Bewegungen auf. Die lineare gleichförmige Bewegung ist allerdings eine Lehrbuchillusion!
3 Quelle: Gerthsen Physik, Vogel H. / Springer Verlag Berlin-Heidelberg/ 21. Auflage 2001, S. 879 ff www.amazon.de