Kann mir jemand das Michelson Morley Experiment erklären und die Erkenntnis?

Die Erkenntnis des Michelson-Morley Versuchs ist die folgende:

Die Grundlegung der EINSTEIN'schen Postulaten zu Grunde, die lauten:

• Die Lichtgeschwindigkeit ist in allen Inertialsystemen (Bezugssystemen, die sich gegeneinander mit konstanter Geschwindigkeit bewegen) gleich.
• Alle Inertialsysteme sind bezüglich der Gültigkeit der physikalischen Gesetze gleichberechtigt (das heißt, dass in jedem solchen System physikalische Gesetze wie Energieerhaltungssatz oder Newton‘sche Axiome gelten).

Details zum Experiment findest du hier:

https://www.leifiphysik.de/relativitaetstheorie/spezielle-relativitaetstheorie/versuche/michelson-morley-experiment

Hallo weisstdudas542,

die Grundidee des MMX (das ist eine beliebte Abkürzung für das MICHELSON- MORLEY- Experiment) ist der Nachweis der Bewegung der Erde relativ zu einer hypothetischen Supersubstanz namens (lichttragender) Äther, an die damals viele Physiker glaubten.

Im 19. Jahrhundert hatte sich die Wellentheorie des Lichts gegen die Korpuskulartheorie durchgesetzt, und da war man der Überzeugung, diese Wellen bräuchten wie alle Wellen einen Träger.

So auch MAXWELL, der die Gesetze der Elektrodynamik in 4 Grundgleichungen zusammengefasste und direkt aus ihnen die elektromagnetische Wellengleichung herleitete. Das Ausbreitungstempo, das wir heute c nennen, ergibt sich aus den zwei Feldkonstanten ε₀ und μ₀, muss also ebenfalls konstant sein, namentlich im Vakuum (bzw. im reinen Äther, wie man glaubte).

Natürlich fiel MAXWELL auf, dass c gerade das (bereits bekannte) Lichttempo ist, und so dämmerte ihm, dass Licht auch aus elektromagnetischen Wellen besteht.

Messgerät ist ein Interferometer. Es hat 2 Arme gleicher Länge L, die senkrecht zueinander stehen und an deren Ende jeweils ein Spiegel ist. Licht wird durch einen Strahlteiler durch die Arme geschickt, reflektiert und kommt wieder vorn an, wo es sich überlagert und dadurch Streifen entstehen.

Die Idee ist nun die: Die Erde bewegt sich mit v = β∙c durch den Äther. Wenn ein Arm quer zur und der andere in Bewegungsrichtung der Erde liegt, sollten sich beide Laufzeiten gegenüber 2T = 2L⁄c verlängern, aber unterschiedlich stark: Quer auf

(1) 2γT := 2T/√{1 − β²},

was sich aus dem Satz des PYTHAGORAS ergibt, längs auf

(2) T/(1 − β) + T/(1 + β) = 2T/(1 − β²),

weil das Licht z.B. den Spiegel erst mit c(1− β) einholen muss und sich dem Ausgangsunkt nach der Reflexion mit c(1 + β) nähern sollte. Dreht man nun das Interferometer, sollten sich die Rollen der Arme vertauschen, und die Interferentstreifen sollten sich auf eine vorhersagbare Weise verschieben, wobei man m.W. von β ≈ 10⁻⁴ ausgegangen ist.

Das Resultat war jedoch keine signifikante, schon gar nicht die vorhergesagte Verschiebung der Streifen.

FITZGERALD und LORENTZ schlugen schon früh vor, dass Bewegung relativ zum Äther eine Kontraktion verursache, die LORENTZ später auf

(3) 1/γ = √{1 − β²}

quantifizierte. Dies sollte es unmöglich machen, einen Unterschied zu erkennen. Später fand er heraus, dass dies nicht ausreicht, und entwickelte Transformationsgleichungen, die seither als LORENTZ- Transformationen (LT) bezeichnet werden.

Später ließ EINSTEIN den Bezug auf den Äther komplett fallen und leitete die LT einzig daraus her, dass jeder Beobachter bei einer Messung des 2-Wege- Lichttempos c messen muss. Dies lässt sich freilich im Grunde schon aus der Anwendung von GALILEIs Relativitätsprinzip auf MAXWELLs Elektrodynamik herleiten.

Die sogenannte Lichtgeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit, mit der Realität sich ausbreitet. Nichts was Ruhemasse* hat kann diese Geschwindigkeit erreichen, und nur weil Photonen keine Ruhemasse haben, haben sie diese Geschwindigkeit, daher der Name.

Der Name kommt auch daher, dass man früher glaubte, das Licht brauche ein Medium, in dem sich elektromagnetische Wellen ausbreiten (so wie Schallwellen in Luft), den sog. Äther. Die Frage, woran dieser Äther räumlich festgemacht sei, führte zum Michelson-Morley Experiment, bei dem eigentlich erwartet wurde, dass mit der Geschwindigkeit der Erde durch den Äther unterschiedliche Geschwindigkeiten des Lichts in unterschiedliche Richtungen gemessen würden. Überraschung: kein Unterschied, also kein Äther (es sei denn er würde zufällig ausgerechnet an der Erde festgemacht sein). Daraus geht nicht nur hervor, dass es keinen Äther gibt, sondern dass diese Geschwindigkeit eine Naturkonstante und relativ zu allen gegeneinander bewegten Inertialsystemen gleich und damit nicht überholbar ist, denn wenn man versucht den Strahl einer Taschenlampe mit dem Auto zu überholen, ist er relativ zum Auto genauso schnell wie relativ zur Taschenlampe.

Erst hier setzt die spezielle Relativitätstheorie an, die mit recht einfacher Mathematik (Lorentz-Transformationen) darlegt, was das für Auswirkungen auf Zeiten und Längen (und auch Massen*) in bewegten Systemen hat.

*) Masse ist Lorentz-transformiert wie Zeiten und Längen. Wenn man ein Fahrzeug in die Nähe der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt, geht mit wachsender Geschwindigkeit ein immer größerer Anteil der zugeführten Energie in die Masse, und ein immer kleinerer Anteil in Geschwindigkeitserhöhung - die Lichtgeschwindigkeit wird nie erreicht.

https://de.wikipedia.org/wiki/Michelson-Morley-Experiment?wprov=sfla1