Ist die Lorentzkontraktion
(auch Längenkontraktion genannt) real?

In vielen kritischen Büchern zur Relativitätstheorie findet man eine Abhandlung über die Lorentztransformation, in der meist lang und breit vorgeführt wird, dass Einstein in der Herleitung seiner Formeln ein Fehler (Division durch 0) unterlaufen sei. Interessanterweise finden manche Autoren auch andere Fehler, und es ist amüsant, mit welcher Mühe und Sorgfalt die verschiedensten mathematischen Unzulänglichkeiten aufgezeigt werden, die da angeblich vorlägen... (Link dazu: Lorentztransformation )

Noch amüsanter ist die Anstrengung der Relativisten, in ihrer Literatur eine korrekte Herleitung der Lorentztransformation zu präsentieren - mit den verschiedensten Ansatzpunkten und Methoden. Aber man kann sich die Mühe sparen, alle diese Arbeiten genauer zu betrachten: sie können allesamt nur falsch sein. Denn die Lorentztransformation kann man nicht herleiten. Auch wenn Einstein in seiner Arbeit von 1905 den Eindruck erwecken will, seine Formeln seien korrekt hergeleitet - sie sind es nicht.

Kenner dieses Umstandes lassen sich daher auf eine Diskussion über die Herleitung gar nicht ein und geben sich damit zufrieden, dass die Gleichungen eben nicht herleitbar seien, aber zumindest als plausibel darstellbar sind - schließlich seien sie ja die Quintessenz oder die Basis der SRT! Aber allein der Umstand, dass ein und dieselben Gleichungen zwei völlig verschiedene physikalische Sachverhalte aussagen, sollte uns misstrauisch machen: nach Einstein die Kontraktion der Länge, gemessen aus einem anderen Bezugssystem und auf die Zeitdilatation begründet oder die reale, tatsächliche Schrumpfung eines bewegten Körpers in Bezug zu seinem eigenen Ruhsystem nach Lorentz. Die Formeln sind dieselben, die Bezeichung ist identisch: die Lorentzkontraktion, aber der Unterschied ist gravierend. Relativisten wollen diesen Unterschied jedoch nicht wahrhaben, sie behaupten gerne, Einsteins und Lorentz' Theorien seien "identisch". Davon kann keine Rede sein.

In der T.A.O.-Matrix-These gibt es einen Einfluss auf die Länge eines bewegten Körpers nur während seiner beschleunigten Bewegung. Bewegt er sich kräftefrei, so bleibt er wie er ist. Das ist im Sinne des Relativitätsprinzips, wogegen Einsteins und Lorentz' geschwindigkeitsabhängige Änderungen eines Körpers eigentlich dem Relativitätsprinzip widersprechen. In bewegten Inertialsystemen müssen Naturgesetze unverändert bleiben - aber davon kann man nicht ausgehen, wenn die physische Beschaffenheit eines Körpers von der Wahl und der Bewegung bzw. Geschwindigkeit eines Bezugssystems abhängt.

In der kritischen Literatur wird immer wieder besonders betont, dass die Lorentzkontraktion experimentell noch nie bestätigt worden sei. Die Lorentzsche Kontraktion wäre ohnedies wegen gleichzeitiger Schrumpfung der Messgeräte nicht nachweisbar - die Einsteinsche Version aber müsste beobachtbar sein... Doch noch keines Menschen Auge habe irgendeinen bewegten Körper schrumpfen gesehen. Relativisten haben aber dagegen schon einige "Bestätigungen" für die Lorentzkontraktion vorzuweisen - was auch in fachkundigen Diskussionsrunden noch gar nicht allbekannt sein dürfte. Wie die meisten Bestätigungen der SRT kommen diese aus einem dem Laien kaum verständlichen Bereich: der Hochenergiephysik und der geheimnisvollen Welt der Teilchen. Eines dieser Beispiele für die Lorentzkontraktion soll hier nun betrachtet werden:

Hier wird der unbefangene Laie bereits auf das Glatteis geführt mit dem Satz: "Man erwartet eine elektromagnetische Strahlung mit der Wellenlänge λ_u=0,25 m."
Aufgabe des Undulators ist es, die hindurchfliegenden Elektronen gleichmäßig nach links und rechts abzulenken. "Undulatorperiode" nennt man die Strecke, nach der das Magnetfeld in einem Undulator wieder seinen ursprünglichen Wert annimmt. Die Elektronen geraten im Spalier der Magneten auf eine Art Slalomkurs. Bewegt man sich jedoch mit den Elektronen, sieht es so aus, als ob sie nur an einem Ort schwingen und die Magneten vorbeiziehen. Eine solche einfache Schwingung vollführen auch Elektronen in einer ganz normalen Sendeantenne. Dabei strahlen sie elektromagnetische Wellen mit genau der Frequenz ab, mit der sie auch schwingen. Man spricht von einem Hertz'schen Dipol. Nun bewegen wir uns aber nicht mit den fast lichtschnellen Elektronen, sondern wir betrachten alles vom ruhenden Labor aus. Was wir dort sehen, ist von vornherein gewaltig durch den Doppler-Effekt blauverschoben! Doch verfolgen wir erstmal das Relativisten-Argument weiter:

Die Annahme, im System des Elektrons erscheine der Undulator (um den Gammafaktor 880) "verkürzt", ist völlig aus der Luft gegriffen. In Wahrheit tritt lediglich der Doppler-Effekt ein - und zwar schon innerhalb des Undulators, denn dort schon werden die elektromagnetischen Wellen von sehr schnellen Elektronen abgestrahlt! Und die Strahlung wird auch kein zweites Mal verkürzt, denn die Elektronen bewegen sich gleichermaßen innerhalb und außerhalb mit nahezu Lichtgeschwindigkeit - und die ist bekanntlich konstant. Der Einleitungssatz des folgenden Absatzes behauptet daher etwas Grundfalsches:

Die Wellenlänge wird keinesfalls durch aufeinander folgende Lorentzkontraktionen um den Faktor γ² verkürzt, sondern lediglich dem normalen Doppler-Effekt ausgesetzt, und das können wir auf ganz einfache Art aufzeigen. Dazu nehmen wir natürlich nicht die relativistische Dopplerformel, sondern die ganz gewöhnliche für einen bewegten Sender; in diesem Falle "senden" die bewegten Elektronen, welche die Undulatorperiode mit fast c durchsausen und dabei eine Frequenz von etwa 1,19 GHz erzeugen, die schlicht und einfach ins Blaue verschoben wird:

c = 299 792 458,0 m/s
f = 1199169832 Hz
v = 299 792 070,6 m/s .............. Differenz = -387,4 m/s
λ = 0,25 m
λ'= c/f - v/f = 299 792 458,0/1199169832 - 299 792 070,6/1199169832 =
0,25 - 0,249999677 = 0,000000323057 m = 323 nm Faktor = 774400 (= γ²)

Wir erhalten also mit der gewöhnlichen Dopplerformel genau dasselbe Ergebnis wie mit der kunstvollen Aneinanderreihung angeblicher Lorentzkontraktionen. Dabei nahmen wir an, dass die Elektronengeschwindigkeit um 387,4 m/s (=1394,64 km/h) langsamer blieb als die Lichtgeschwindigkeit. Mit K=2 folgt hier ebenfalls die exakte Wellenlänge von 480 nm (blaues Licht).

Bei einer Energie von einer Milliarde eV sind Elektronen nur noch 141 km/h (ca. 40 m/s) langsamer als das Licht. Ihre ausgesandte Strahlung liegt dann schon im Röntgenbereich. Da die Strahlung selbst die Geschwindigkeit c hat, liegen die Ladungen nach zwei Kurven hinter der Undulatorstrahlung zurück. Entspricht der Abstand genau der Wellenlänge des induziert emittierten Lichts, so werden Elektronen die im elektromagnetischen Feld des Lichts bereits etwas Energie verloren, zwei Schwünge später schon wieder gebremst. Andere Elektronen werden hingegen ausschließlich beschleunigt. Das geht so lange, bis alle Elektronen vom Feld in Bereiche "geschoben" wurden, in denen kein Energieaustausch mehr stattfindet. So rücken die Elektronen zu kleinen Grüppchen zusammen - ein Prinzip mit Namen microbunching. Das Licht ordnet das Elektronenpaket also nach und nach zu Kleinstgruppen an. Ihr Abstand beträgt genau eine Wellenlänge der ordnenden Undulatorstrahlung. Nach wie vor geben die Elektronen in jeder Kurve Undulatorstrahlung ab, nicht mehr und nicht weniger als zuvor. Dennoch ist das Resultat ein viel intensiveres Licht. Denn in den Kleinstgruppen strahlen die Elektronen fast zur selben Zeit. Die von ihnen ausgesandten Lichtwellen sind perfekt überlagert. Auch der Wellenlängenabstand zwischen den Gruppen sorgt für optimale Addition der Strahlung. Das ideale Auftürmen von Wellenbergen nennt man phasengleiche beziehungsweise kohärente Überlagerung. Sie ist der Grund für das besonders helle Leuchten des Freien Elektronen Lasers (FEL).

Das funktioniert alles ganz wunderbar ganz ohne Lorentzkontraktion und Relativitätstheorie - auch wenn die SRT-Propagandisten immer wieder kunstvoll durch Hereinnahme von Beta- und Gammafaktoren dem Glauben an die SRT huldigen. Auch beim Elektronen-Laser gilt, was ich beim Licht-Laser gezeigt habe: eine tatsächliche Lorentzkontraktion würde die Funktion des Lasers sogar verhindern. Denn die dilatierte Zeit der Abstrahlung in den Kleinstgruppen gerät mit den Wellenlängen ihrer Abstände zueinander in Konflikt, wenn man das Bezugssystem wechselt.

Platz ist in der kleinsten Garage...

Mit der Längenkontraktion kann man vergnügliche Paradoxa konstruieren. In eine Garage von 10m Länge soll ein 20m langer Stab hineingebracht werden. Dazu muss man den Stab nur mit 0,87c bewegen, dann verkürzt er sich von der Garage aus gesehen auf 10m, denn bei dieser Geschwindigkeit ist der Lorentzfaktor = 2; er passt also nun gerade in die Garage hinein.
Vom Stab aus gesehen bewegt sich aber die Garage. Immer noch ist k = 2, also ist für den Stab die Garage nur 5m lang. Daraus müsste folgen, dass der Stab keine Chance hätte, in die Garage zu passen. Nun breiten sich aber Signale maximal mit Lichtgeschwindigkeit aus. Wenn also die Rückseite der heranrauschenden Garage gerade die Spitze des Stabs berührt hat, so kann das Stabende davon frühestens etwas erfahren nach der Zeit t = 20m/c. In dieser Zeit hat sich aber die Garage um das Stück 0,87c · 20m/c = 17,4m vorbewegt. Das hintere Ende des Stabs befindet sich dann schon 2,6m innerhalb der Garage.(!!)

Also, sollten Sie mal in die Verlegenheit kommen, eine 20 m lange Leiter in Ihrer 10 m langen, ganz offenbar zu kleinen Garage zu lagern, wenden Sie einfach die SRT an - dann passt die Leiter auf jeden Fall hinein ...

Beachtenswerter Link zum Thema: Längenkontraktion

Siehe auch Forumsbeitrag: Ist die Lorentzkontraktion sichtbar od. beweisbar?

Hier eine Tabelle der geschwindigkeitsabhängigen Faktoren der unbewiesenen Längenkontraktion:

Die Effekte der Speziellen Relativitätstheorie können Sie selbst hier berechnen!