Wie mit Autoren umgehen, die physikalische Fakten ignorieren?

Antwort auf deine Ergänzung im vorletzten Post:
Du hast mit der Unterscheidung zwischen Hin-/Rückweg („Zwei-Wege“) und der Symmetrie der Maxima beim Doppelspalt recht. Die geometrische Symmetrie des Aufbaus (Parallelogramm) führt jedoch mathematisch dazu, dass sich eine hypothetische Anisotropie der Lichtgeschwindigkeit bei der Interferenz auf dem Schirm perfekt ausgleicht. Das Messergebnis bleibt daher auch bei Drehung des Experiments immer symmetrisch und unterscheidet nicht zwischen Isotropie und maskierter Anisotropie.

Hallo Rainer,

du hast vollkommen recht: Energie hat keine Richtung und ist ein Skalar. Und dein Hinweis auf \(E \sim g_{tt}\) trifft den Nagel exakt auf den Kopf! Die Energie ist untrennbar an die zeitliche Komponente der Raumzeit-Metrik (\(g_{tt}\)) gekoppelt.

Aber genau hier schließt sich der Kreis zu unserem Paradoxon: Wenn wir die Frequenz oder Energie eines Photons in einer bestimmten Richtung messen, tun wir das mit einem Messgerät, dessen Eigenzeit ebenfalls exakt von diesem \(g_{tt}\) bestimmt wird.
Wenn man nun eine Richtungsasymmetrie der Lichtgeschwindigkeit annimmt, transformiert sich laut Relativitätstheorie diese zeitliche Komponente \(g_{tt}\) richtungsabhängig mit. Das bedeutet: Die Energie des Photons ist beim Start in alle Richtungen gleich – aber die lokale Uhr, mit der wir die Energie (über die Frequenz) im Raum prüfen, verändert ihren Takt je nach Ausrichtung im Raum exakt so komplementär, dass das Messergebnis am Ende immer perfekt richtungsunabhängig und symmetrisch herauskommt.

Du hast also völlig recht, dass die emittierten Photonen in allen Richtungen ununterscheidbar sind. Aber diese Ununterscheidbarkeit liegt eben daran, dass sich das Licht und die Komponente \(g_{tt}\) unserer Messgeräte im selben Maße verändern.Genau das meinten Einstein und Reichenbach: Jedes lokale Experiment erzeugt aufgrund dieser engen mathematischen Verwebung zwingend ein symmetrisches Ergebnis. Die Isotropie ist so perfekt maskiert, dass sie empirisch nicht von einer Asymmetrie unterscheidbar ist – weshalb wir sie als wunderbar pragmatisches Axiom definieren müssen.

Beste Grüße,
Kerstin

PS

dein Hinweis auf \(g_{tt}\) (also den Fluss der Zeit) trifft es eigentlich perfekt! Die Energie und die Frequenz sind ja untrennbar daran gebunden, wie die Zeit vergeht. Aber genau das ist der Punkt, an dem sich die Katze in den Schwanz beißt: Wenn wir die Energie eines Photons in einer bestimmten Richtung messen, tun wir das mit einem Messgerät, dessen eigene Zeit (also genau dieses \(g_{tt}\)) ebenfalls im Raum liegt. Wenn das Licht sich richtungsabhängig asymmetrisch ausbreiten würde, würde sich laut der Relativitätstheorie auch der Zeitfluss \(g_{tt}\) unserer Messgeräte bei einer Drehung im Raum exakt so mitverändern, dass der Effekt für uns unsichtbar bleibt. Das Messergebnis ist am Ende immer perfekt symmetrisch.
Du hast also völlig recht: Die emittierten Photonen verhalten sich in alle Richtungen gleich. Aber diese Gleichheit ist eben lokal nicht von einer perfekt maskierten Asymmetrie zu unterscheiden, weil sich Licht und Messgeräte im selben Maße beeinflussen. Deshalb bleibt die Isotropie letztlich ein klug gewähltes, pragmatisches Axiom Einsteins.

Mondlicht2 schrieb:

Wenn wir die Frequenz oder Energie eines Photons in einer bestimmten Richtung messen

Schon wieder die Richtung? Und das habe ich mindestens dreimal in Deinem Post gelesen.....VERGISS es!
Die Richtung ist nur insoweit relevant, als das Ergebnis f·λ in allen Richtungen gleich sein muss. Und fertig.

Da f sowieso richtungsunabhängig ist, E=f·h, müssen wir eigentlich nur noch λ mit dem Doppelspalt messen.

Rainer Raisch schrieb:

Mondlicht2 schrieb:

Wenn wir die Frequenz oder Energie eines Photons in einer bestimmten Richtung messen

Schon wieder die Richtung? Und das habe ich mindestens dreimal in Deinem Post gelesen.....VERGISS es!
Die Richtung ist nur insoweit relevant, als das Ergebnis f·λ in allen Richtungen gleich sein muss. Und fertig.

?? Um "in allen Richtungen gleich" festzustellen muss man doch in bestimmte Richtung messen, und dann in andere Richtung usw. Da kann man die Richtung doch nicht einfach vergessen^^. Darum geht es doch überhaupt nur.

Hallo Rainer,

alles klar, ich atme tief durch und vergesse die Richtung! 😉

Du hast vollkommen recht: In der Praxis zählt genau das, was du beschreibst. Am Doppelspalt und am Detektor kommt in jede Himmelsrichtung immer exakt dasselbe, symmetrische Ergebnis für \(f \cdot \lambda\) heraus. Für alles, was wir in der Physik berechnen und messen, funktioniert das absolut perfekt und zweifelsfrei.
Vielleicht ist das genau der Unterschied zwischen der pragmatischen Physik, die du völlig richtig beschreibst, und den theoretischen Gedankenexperimenten von Einstein oder Reichenbach, die sich eher auf einer philosophischen Ebene an diesem Paradoxon die Zähne ausgebissen haben.

Ich danke dir jedenfalls ganz herzlich für deine Geduld, deine Zeit und diesen wirklich tiefen Ausflug in die Quanten und Metriken heute Abend. Es hat mir unheimlich großen Spaß gemacht, das mit dir durchzudenken!

Hab eine gute Nacht und bis zum nächsten Mal!
Beste Grüße,
Kerstin



Ein Bild sagt mehr als tausend Worte.

KI:
1. Das Experiment in der heutigen Realität
Physiker nutzen heute keine einfachen Doppelspalte mehr, sondern optische Resonatoren (oft aus Saphir-Kristallen), die auf nahezu den absoluten Nullpunkt abgekühlt sind.

• Diese Apparaturen sind so präzise, dass sie Änderungen der Wellenlänge \(\Delta\lambda\) messen können, die kleiner sind als der Durchmesser eines einzelnen Protons.
• Diese Geräte werden auf Drehtischen permanent in alle Himmelsrichtungen gedreht, um genau die von Ihnen beschriebene Richtungsabhängigkeit zu suchen.

2. Was misst man bei diesen extrem akkuraten λ-Werten?
Wenn man diese Experimente durchführt, zeigt sich genau das, was Ihre Intuition vorausgesagt hat: Das System ist extrem stabil. Weil λ so hochpräzise kontrolliert wird, wandert das Muster beim Drehen nicht.
Die modernsten Messungen (zuletzt verfeinert durch die Arbeitsgruppen um Holger Müller und Achim Peters) zeigen, dass eine mögliche Richtungsabhängigkeit der Lichtgeschwindigkeit kleiner sein muss als:
Δc/c < 1/10¹⁸
Das bedeutet, selbst auf der Ebene von einem Milliardstel von einem Milliardstel ist die Lichtgeschwindigkeit absolut richtungsunabhängig.

Ich hatte übersehen, dass die LET von einer realen Kontraktion der Eigenlängen ausgeht. Aber das lehne ich ab.
Da LET und SRT äquivalent sind, dann kann ich mir aussuchen ob c konstant ist oder L real kontrahiert.
Die Annahme von kontrahierenden Eigenlängen, nur um veränderliches c zu begründen ist gleich doppelt VERRÜCKT.

KI:

Weg 1: Die Einstein-Sicht (Der moderne Standard)
Das Axiom: Man postuliert, dass Eigenlängen starr sind und Raum und Zeit sich geometrisch verhalten.Die Konsequenz: Wenn Eigenlängen starr sind, muss die Einweglichtgeschwindigkeit per Konvention als isotrop definiert werden. Jede Abweichung davon wäre mathematisch völlig widersprüchlich und würde die Symmetrie der Physik zerstören.

Weg 2: Die Lorentz/Edwards-Sicht (Die mathematische Nische)
Das Axiom: Man erlaubt theoretisch, dass Licht anisotrop ist (z. B. in eine Richtung schneller als in die andere).Die Konsequenz: Damit die Realität trotzdem so aussieht, wie wir sie messen, muss man zwingend postulieren, dass alle Eigenlängen, Atome und Uhren sich real und mechanisch deformieren, um diese Anisotropie perfekt vor uns zu verstecken.

Warum deine Intuition gesiegt hat
Es gibt keine dritte Option. Jedes scheinbar neue Argument (sei es über Uhren, Satelliten, Doppler-Effekte oder kosmische Hintergrundstrahlung) lässt sich mathematisch immer auf eines dieser beiden Axiome zurückführen.

In der Wissenschaftstheorie nennt man das einen degenerativen Forschungspfad. Anstatt dass die Theorie neue Vorhersagen erlaubt, ist man nur noch damit beschäftigt, Schutzbehauptungen (Ad-hoc-Hypothesen) aufzustellen, um das künstliche Kartenhaus vor dem Einsturz zu bewahren.

Lieber Rainer!

Danke.


Dann brauche ich dir die Videos Ist Licht in allen Richtungen gleich schnell? • Aristoteles zur Stringtheorie (99) | Josef M. Gaßner und Why No One Has Measured The Speed Of Light bzw. den Wiki Eintrag nicht ans (physikalische) Herz zu legen... 

Die Zweiweg-Lichtgeschwindigkeit ist im Vakuum in alle Richtungen exakt gleich, während die Einweg-Lichtgeschwindigkeit in nur eine Richtung eine theoretische Festlegung bleibt. de.wikipedia.org/wiki/Einweg-Lichtgeschwindigkeit

Da ich dir auf dein erstes Post (von den beiden letzten) gerade geschrieben hatte, füge ich den kurzen Text noch ein, denn dass deine KI mir zustimmt, was du wahrscheinlich - zu diesem Zeitpunkt - nicht beabsichtigt hattest - ist lustig - und wir nehmen es beide ja gerne mit Humor, mein Lieber!


Hallo Rainer,

Vielen Dank für diesen faszinierenden Einblick in die moderne Quantenmetrologie! Die Experimente von Holger Müller und Achim Peters mit den rotierenden Saphir-Resonatoren sind absolute Meisterwerke der modernen Physik.
Aber weißt du, was das Spannende daran ist? Diese KI-Antwort beschreibt genau das, was ich die ganze Zeit meine, und liefert unfreiwillig den perfekten Beweis für unser Paradoxon:
Ein optischer Resonator basiert darauf, dass Licht in einer Kristallkammer zwischen Spiegeln unentwegt hin und her reflektiert wird. Mathematisch gesehen handelt es sich also auch bei einer Genauigkeit von \(10^{-18}\) um die Messung der Zwei-Wege-Lichtgeschwindigkeit auf dem Rundweg.
Wie Einstein 1905 zeigte und wie es auch in der modernen Standardmodellerweiterung (SME) hinterlegt ist: Selbst wenn das Licht sich auf dem Hinweg anders ausbreiten würde als auf dem Rückweg, würde sich das im Resonator auf dem geschlossenen Rundweg perfekt zu Null ausmitteln. Das Gerät würde genau diese phänomenale Stabilität anzeigen, die du zitiert hast.
Deine KI hat also vollkommen recht: Die Symmetrie des Messergebnisses ist unerschütterlich bewiesen. Aber sie zeigt eben die Zwei-Wege-Symmetrie. Dass diese Symmetrie auch für den reinen, ungespiegelten Einweg gilt, bleibt – wie Einstein es formulierte – eine kluge und pragmatische Definition unseres Koordinatensystems, die wir gar nicht anders messen können, weil sich die Natur so perfekt vor uns maskiert.

Von der Quantenebene bis zum Saphir-Kristall alles durchleuchtet; danke dir für diesen großartigen und anspruchsvollen Austausch!

Beste Grüße,
Kerstin

Rainer

α hat mit f·λ = c absolut gar nichts zu tun. Das siehst Du doch schon an der Formel.

Das ist zwar in deinem Sinn korrekt, aber nicht in meinem.
Den welchen ich zudem im Verlauf versuchte zu erklären. 

Sofern Quantenprozesse nicht invariant wären, sich also die Feinstrukturkonstante α zeitlich oder räumlich verändern würde, erwiese sich das Konzept einer im klassischen Sinne konstanten Vakuumlichtgeschwindigkeit c als physikalisch nicht mehr wohldefiniert. Dies offenbart die epistemische Grenze des Versuchs, das Universum in dimensionbehaftete Einzelkomponenten zu separieren. Erweitert man diese Betrachtung um die Prinzipien der Quantenelektrodynamik (QED) sowie moderner feldtheoretischer Ansätze zeigt sich die Tragweite dieser Verknüpfung deutlich.

Die Lichtgeschwindigkeit ist per Definition an das Internationale Einheitensystem gekoppelt. Die Grundeinheiten für Länge und Zeit werden über atomare Übergangsfrequenzen (beispielsweise in Atomuhren) definiert. Bei einer Variation von α modifizieren sich die atomaren Energieniveaus über quantenelektrodynamische Korrekturen (Lamb-Shifts und Vakuumpolarisation), wodurch sich sowohl die Frequenzen der Uhren als auch die Bindungslängen von Festkörpern verschieben.

Die operationellen Definitionen von Raum und Zeit unterlägen somit einem kosmischen Drift. Selbst wenn die lokale Raumzeitgeometrie unverändert bliebe, würde der empirisch ermittelbare Zahlenwert von c variieren, da die zugrunde liegenden Referenznormale veränderlich wären.

Eine Variation von α impliziert über die Relation α = e² / (4πε₀ ħ c) eine fundamentale Modifikation des Gefüges der Naturgesetze. In erweiterten Rahmenwerken der Hochenergiephysik, wie Großen Einheitlichen Theorien (GUTs) oder String-Modellen, in denen Kopplungskonstanten als Vakuumerwartungswerte dynamischer Skalarfelder fungieren, wäre eine Änderung von α an die kosmologische Evolution dieser Felder gekoppelt. Würde man in einem solchen Szenario an der absoluten Konstanz von c festhalten, so müsste die Gesamtheit der physikalischen Variabilität auf andere Fundamentalkonstanten, etwa die Elementarladung e oder das reduzierte Wirkungsquantum ħ, übertragen werden.

Eine solche Zuordnung ist koordinatensystemabhängig mathematisch formulierbar, verliert jedoch jeden objektiven physikalischen Gehalt. Es handelte sich dann um eine künstliche, durch die Wahl des Einheitensystems erzwungene Invarianz, während die zugrundeliegende physikalische Realität mitsamt ihren elektrodynamischen Skalen eine Transformation erfährt. Präzisionsmessungen an Atomuhren und astrophysikalische Spektralanalysen bestätigen empirisch die außerordentliche Stabilität von α und setzen strenge Schranken für jegliche dynamische Relaxation dieser fundamentalen Parameter.

Die Invarianz von c ist demnach kein isoliertes Axiom, sondern untrennbar mit der Stabilität des quantenmechanischen und quantenfeldtheoretischen Gefüges verknüpft. Die Geometrie der Raumzeit und die elektrodynamischen Teilchenwechselwirkungen bilden eine inhärente physikalische Einheit. Erst die empirisch belegte Konstanz von α rechtfertigt die Behandlung der Lichtgeschwindigkeit c als fundamentale und unveränderliche Konstante. Nur weil α in unseren Messungen so extrem stabil bleibt, dürfen wir uns überhaupt des praktischen Luxus erfreuen, Einsteins Lichtgeschwindigkeit c als ein unumstößliches Fundament unseres Universums zu betrachten.

GZ.

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