Frage von identified, 130

Gibt es AUSSER dem Michelson-Morley-Experiment noch irgendeinen anderen (möglichst makroskopischen) Beweis/Versuch für die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit?

Siehe meine 1. gestellte Frage:

Beruht die Annahme der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit ausschließlich auf diesem Versuch, oder gibt es da noch irgendwelche andere (möglichst makroskopische) Versuche?

Antwort
von zalto, 49

Ich verstehe nicht so ganz, was Dich bei dieser Frage treibt: Warum sollte die Lichtgeschwindigkeit denn in verschiedenen Systemen unterschiedlich sein, nur weil Du Dich bewegst? Es gibt keine Hinweise darauf, dass das so wäre. Wenn es so wäre, wäre die gesamte Relativitätstheorie in Frage gestellt, die aber eine der am besten getesteten Theorien ist.

Wenn Dich das Michelson-Morley Experiment alleine noch nicht überzeugt, dann nimm noch das Kennedy-Thorndike-Experiment (darin geht es genau um diese Nichtänderung der Lichtausbreitungsgeschwindigkeit bei Änderung der Geschwindigkeit des Beobachters) und das Ives-Stilwell-Experiment (Nachweis der Zeitdilatation) hinzu.

Jetzt kannst Du immer noch vermuten, es würde nur nicht genau genug gemessen und in Wirklichkeit gibt es doch eine Abhängigkeit der Lichtgeschwindigkeit von der Geschwindigkeit des Beobachters. Aber dann tritt doch mal in Vorleistung und begründe, warum es diese Abhängigkeit unbedingt geben muss. Heutige Experimente sind hochpräzise, bei modernen Michelson-Morley Experimenten wären bereits Abweichungen im Bereich von Δc/c ≈ 10^−17 nachweisbar.

Kommentar von Viktor1 ,
wäre die gesamte Relativitätstheorie in Frage 
gestellt

das ist kein Argument, wenn Überlegungen und Wertungen zu Experimenten nicht mit dem Postulat der Konstanz der L.G. stimmig sind.
Da ist eine heilige Kuh, die darf nicht angerührt werden.

Kommentar von Reggid ,

es geht nicht um eine heilige kuh die nicht angerührt werde darf, nur gibt es eben keine direkten experimente die nicht mit der invarianz der lichtgeschwindigkeit stimmig sind.

nun könnte man vielleicht sehr starke andere gründe, wenn schon keine experimentellen dann vielleicht theoretische, haben um an der invarianz der lichtgeschwindigkeit zu zweifeln. nur ist es eben so, dass für einer der im experiment am besten je bestätigten theorien die invarianz der lichtgeschwindigkeit eine ganz zentrale aussage ist. und das ist ein sehr starkes argument. weil damit jede weitere experimentelle bestätigung dieser theorie zumindest einen indirekten nachweis darstellt.

Kommentar von Viktor1 ,
zumindest einen indirekten nachweis darstellt.

Für mich ist die Frequenzänderung eines Photonenstrahls eines festen Senders bei einem bewegten (im Vergleich zum ruhenden) Empfänger "indirekter Beweis" genug für die Geschwindigkeitsänderung des Empfängers zu den Photonen.
Beim Radar wird ja durch diese Frequenzänderung auch die Geschwindigkeit "errechnet" (fälschlich als gemessen bezeichnet)
Gut - hier wird der reflektierte Strahl "gestaucht", dies erfolgt aber
bei vorstehender Betrachtung nicht.

Kommentar von Reggid ,

Für mich ist die Frequenzänderung eines Photonenstrahls eines festen
Senders bei einem bewegten (im Vergleich zum ruhenden) Empfänger "indirekter Beweis" genug für die Geschwindigkeitsänderung des Empfängers zu den Photonen

ach du glaubst der dopplereffekt an sich wuerde schon die invarianz der lichtgeschwindigkeit widerlegen?

nein, da tauschst du dich.

schau mal: die klassische physik (nach welcher die lichtgeschwindigkeit nicht invariant waere) sagt vorraus ("berechnet" wenn du so wills) dass ein bewegter empfaenger eine frequenzverschiebung beobachten sollte.

und die relativitaetstheorie (welche die invarianz der lichtgeschwindigkeit beinhaltet) sagt voraus ("berechnet") dass ein bewegter beobachter eine frequenzverschiebung beobachten sollte.

jetzt machst du ein experiment und stellst fesst ("misst"), dass ein bewegter beobachter eine frequenzverschiebung beobachtet. wie wills du danach urteilen dass die invarianz der lichtgeschiwndigkeit bloedsinn waere? beide theorien koennen dein experiment qualitativ erklaeren.

nur wenn du jetzt sehr praeziese misst wuerdest du sogar feststellen, dass die vorhersagen der klassichen physik (ohne invarianz der lichtgeschwindigkeit) von den messresultaten abweichen, waehrend die vorhersagen der relativitaetstheorie (mit invarianz der lichtgeschwindigkeit) diese auch quantiativ hervorragend erklaeren koennen.

so funktioniert naturwissenschaft, vielleicht liegt hier bei dir das grundlegende problem dass dir das irgendwie nicht klar ist.

Kommentar von Viktor1 ,
nur wenn du jetzt sehr praeziese misst wuerdest 
du sogar feststellen,

Es geht nicht um die "Messung zweiter Größenordnung" (relativistischer Effekt) welche angeblich gemacht werden könnte. Schon die erster Größenordnung belegt, daß das Licht zum bewegten Empfänger eine andere Geschwindigkeit hat, als das zum ruhenden.
Ich brauche mich also garnicht darum streiten, ob es diesen Effekt gibt, ob er bei z.Bsp. 1/10000 der L.G des Empfängers beobachtet werden kann oder nicht.
Dieser beträgt hier ja nur sqr((1+0,0001)/(1-0,0001)) -1,0001
=0,000000005 in Differenz zu 0,0001 der klassischen Berechnung.

Kommentar von Reggid ,

Schon die erster Größenordnung belegt, daß das Licht zum bewegten
Empfänger eine andere Geschwindigkeit hat, als das zum ruhenden.

nein, da, wie gesagt, die relativtaetstheorie hier in erster naehrung die selben vorhersagen macht wie die klassiche physik.

also ist dadurch erstmal gar nichts "belegt".

du erhaeltst bei der messung ein ergebnis, welches absolut mit dem postulat einer invarianten lichtgeschwindigekeit vereinbar ist, und willst daraus nun folgern du heaettest belegt, dass die lichtgeschwindigkeit nicht invariant waere!

das nenne ich mal eine "kreative" argumentation :-)

noch mal ganz einfach:

theorie A sagt: in der box ist eine rote kugel mit winzig kleinen kreisrunden loechern, die man nur im mikroskop sieht.

theorie B sagt: in der box ist eine rote kugel mit winzig kleinen ovalen loechern, die man nur im mikroskop sieht.

du oeffnest die box, wirft einen kurzen blick hinein, siehst eine rote kugel und sagst: "ich habe theorie B widerlegt!"

dass seit hundert jahren tausende wissenschaftler bereits die kugel im mikroskop betrachtet und die ovalen loecher nicht nur gesehen haben, sondern mit diesen bereits routienemaessig arbeiten und anwendungen dafuer gefunden haben, interessiert dich dabei natuerlich ueberhaupt nicht.

Antwort
von Viktor1, 48

Das MM-Experiment beweist nicht die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit  von den "Sendern" zu außerhalb des Inertialsystems der Versuchsanlage liegenden Empfänger, sondern nur, daß kein "Medium" ("Äther" im Raum) die Lichtbewegung bremst oder "mitnimmt".
Einstein hatte  aufgrund dieses Experimentes (u.a.) die "Blitzidee", daß Licht in Bezug auf jedes gleichförmig bewegtes Objekt eine konstante Geschwindigkeit haben könnte (müßte ?).
Er hat auf dieser Annahme (Postulat !) seine mathematischen Konstrukte aufgebaut.
Nach den newtonschen Gegebenheiten addiert sich die Lichtgeschwindigkeit sehr wohl zur Bewegung der Empfänger.
Dies belegt die Spektralverschiebung des Lichtes eines Sternes wenn der Empfänger z.Bsp. mit der Erdrotation sich gegenläufig zum "Sender" bewegt.
Da diese Geschwindigkeit des Lichtes sich nach der RT nicht verändern darf ! werden diese Erscheinungen des Dopplereffektes mit relativistischen Umrechnungen begründet - gemessen wurden sie nie.

Kommentar von Reggid ,

ich verstehe nicht ganz was du sagen willst.

dass der relativistische dopplereffekt nicht gemessen werden kann? das ist falsch.

oder was willst du sonst sagen?

Kommentar von Viktor1 ,

der rel. Dopplereffekt wird errechnet unter Berücksichtigung des Postulates der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit.
Auch Geschwindigkeiten werden nicht "gemessen" sondern errechnet.

Kommentar von Reggid ,

darf ich fragen was du unter "messen" verstehst? und vor allem was nicht?

inwiefern sollten der relativistische doppler effekt (sowie viele andere relativistische effekte) nicht gemessen werden können?

es gibt heute unzählige experimente dazu. diese experimente "messen", und vergleichen das gemessene mit den "berechneten" vorhersagen der theorie. und sie stimmen mit außergewöhnlicher genauigkeit überein.

Kommentar von Viktor1 ,
inwiefern sollten der relativistische doppler 
effekt  nicht gemessen werden können?

"inwiefern.. nicht" ist keine brauchbare Gegenhaltung. Sag einfach wie das doch geht.
Wenn also ein "Empfänger" (irgendwie) auf der Erde  einen Frequenzunterschied des Lichtes eines Sternes feststellt, je nachdem er sich zu dem Stern mit 30km/s (Bahngeschwindigkeit der Erde) hin oder weg bewegt, wie ist dies einem rel. Dopplereffekt zu zudenken bzw. wie soll daraus dieser gemessen werden ?
Der Frequenzunterschied ist nur aus den unterschiedlichen Geschwindigkeiten des Empfängers zum Lichtstrahl, zu den einzelnen Photonen (Korpuskeln) zu erklären wie bei dem "klassischen" Dopplereffekt.
Hau mir jetzt nicht die rel. Formel um die Ohren sondern erkläre du nachvollziehbar (also kein Hinweis auf sonstige "Quellen"), wie dieser Effekt entstehen könnte ohne daß die relative Geschwindigkeit der Korpuskel zum Empfänger verändert wird.
Wird dir ja nicht schwer fallen - einfach kurz und bündig.

Kommentar von DieMilly ,

Dass du eine Antwort mit Formeln ablehnst und dir gleichzeitig sicher bist, recht zu haben und es besser zu wissen als die gesamte Fachwelt, ist ein so typisches und voraussehbares Verhalten, dass es schmerzt.. Dieses Verhalten ist immer dasselbe und ich weiß genau, was für ein Problem du wirklich hast. 

Wen interessiert es schon, dass wir die kosmische Rotverschiebung über den ganzen Himmel hinweg messen und auch sonst überall bei schnell rotierenden Sternen etc. Wen interessiert es schon, dass alles, was wir messen, mit den mathematischen Voraussagen übereinstimmt. 

Du musst dir deine eigene Ahnungslosigkeit und deinen kompletten Holzweg eingestehen und noch mal ganz von vorne anfangen, sonst wirst du dich bis an dein Lebensende im Kreis drehen und nie irgendwas wissen. Das habe ich bereits sehr oft gesehen. Es gibt Foren voll mit solchen Leuten. Insbesondere musst du von Anfang an annehmen, dass du falsch liegst und die Physik stimmt, nicht dass deine verzerrten Vorstellungen richtig sind.

Kommentar von Viktor1 ,
und es besser zu wissen als die gesamte Fachwelt

daß du nicht mehr bringen würdest als dies und sonstiges Gelaber, was mit der Problematik nicht zu tun hat war mir schon klar.
Du weißt halt nix als Statements dazu raus zu hauen welche aus deinem angelernten Glauben resultieren.
Du bist nicht in der Lage einen Sachverhalt zu erläutern.
Ziemlich armselig bei so großer Klappe.

Kommentar von SlowPhil ,

Die altklassische Äther-Theorie entspricht dem Buchstaben, nicht aber dem Geist der Physik Galileis und Newtons, in der das Relativitätsprinzip eine wesentliche Rolle spielt.

Kommentar von DieMilly ,

Achso, du verstehst die Relativitätstheorie nicht. Alles klar, das erklärt deine Antworten hier.

Expertenantwort
von SlowPhil, Community-Experte für Physik, 7

Beruht die Annahme der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit ausschließlich auf diesem Versuch [Michelson-Morley],…

Nein. Sie beruht erst einmal eigentlich gar nicht auf einem bestimmten Versuch, sondern auf den Grundgesetzen der Elektrodynamik, den Maxwell-Gleichungen

(1.1) ‹∇|E› = ρ/ε₀
(1.2) ‹∇|B› ≡ 0
(1.3) ∇×|E› = –∂ₜ|B›
(1.4) ∇×|B› = µ₀·|j› + µ₀·ε₀·∂ₜ|E›. 

Aus ihnen lassen sich mit ρ=0 und |j›=0 und der Identität

(2) ∇×(∇×|A›) = ∇(‹∇|A›) – ∇²|A›

für ein Vektorfeld |A› die Gleichungen

(3.1) µ₀·ε₀·∂ₜ²|E› – ∇²|E› = 0
(3.2) µ₀·ε₀·∂ₜ²|B› – ∇²|B› = 0

herleiten, was sich mit µ₀·ε₀ = 1/c² als Wellengleichung erweist. Heißt:

Die Ausbreitung elektromagnetischer Wellen mit c ist also ein Naturgesetz, und nach Galileis (!) Relativitätsprinzip gelten in unterschiedlichen relativ zueinander bewegten Koordinatensystemen dieselben Naturgesetze.

Man braucht sich also ausschließlich auf Galilei und Maxwell zu berufen, um auf die Konstanz der Vakuumlichtgeschwindigkeit schließen und die gesamte Spezielle Relativitätstheorie daraus entwickeln zu können - was die Theorie betrifft.

Natürlich bedarf es einiger Versuche, um das zu überprüfen.

Es muss ausgeschlossen werden, dass

  1. das Relativitätsprinzip in Wirklichkeit nur für kleine Geschwindigkeiten näherungsweise gilt, und
  2. dass Licht sich trotz seines Wellencharakters, den Materieteilchen ja auch haben (vgl. Schrödinger-Gleichung), mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegen kann (und die Maxwell-Gleichungen dementsprechend modifiziert werden müssen).

Das MM-Experiment schließt nur den absolut ruhenden Nicht-Lorentz'schen Äther aus. Andere Möglichkeiten bleiben noch im Rennen.

…oder gibt es da noch irgendwelche andere (möglichst makroskopische) Versuche?

Ja:

Der Fizeau-Versuch aus dem Jahre 1851 widerlegt bereits die These vom komplett mitgeführten Äther und führt auf den Fresnel'schen Mitführungskoeffizienten 1–1/n², wobei n der Brechungsindex eines transparenten Mediums ist, beispielsweise Wasser.

(https://de.wikipedia.org/wiki/Fizeau-Experiment)

Der Sagnac - Versuch, der erst später, nämlich 1913 stattfand, bestätigte, dass es keinen mitgeführten Äther geben kann, sondern man interferometrisch eindeutig zeigen kann, ob ein System rotiert oder nicht.

Dieses Experiment schloss sowohl die Emissionstheorie (Lichtgeschwindigkeit c ab Quelle) als auch das Modell eines mitgeführten Äthers komplett aus.

(https://de.wikipedia.org/wiki/Sagnac-Interferometer)

Hans Thirring bemerkte später, dass die Emissionstheorie schon dadurch widerlegt sei, dass das Sonnenlicht definierte Spektrallinien besitzt.

Antwort
von Reggid, 34

http://math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/SR/experiments.html

Antwort
von weckmannu, 23

Das MM Experiment war historisch eines der ersten, die einen Hinweis auf die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit lieferten. Seitdem sind viele tausend andere Experimente im Bereich der Optik, Atomphysik oder Teilchenphysik durchgeführt worden, wobei nie eine Abweichung der Natur des Lichts bzw. von elektromagnetischer Strahlung beobachtet werden konnte.

Man begibt sich außerhalb einer seriösen Physik, wenn man heutzutage noch daran zweifelt.

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