Was herrscht im Weltall für ein Zwischenmedium, so dass sich Sonnenstrahlen überhaupt durch etwas, also ein Medium fortbewegen können?

14 Antworten

Hallo SnowHazard,

die Vorstellung vom "Zwischenmedium" im Raum, einem Trägermedium für elektromagnetische Wellen war im 19. Jahrhundert die gängige Vorstellung. Es ist einfach die intuitive Vorstellung, denn viele Wellen, die wir im Alltag erleben, brauchen tatsächlich ein Trägermedium. Schallwellen zum Beispiel. Oder Wasserwellen.

Nun ist es in der Physik aber leider so, dass uns Experimente mitunter zeigen, dass die "Klein-Erna"-Vorstellung, die aus unserem Alltag geboren wird, nicht einfach auf vollkommen andere Sachverhalte übertragen werden kann.

So intuitiv die Vorstellung vom "Äther" - so wurde dieses vermutete Trägermedium damals genannt - auch sein mag: Wir wissen heute (aufgrund welcher Experimente erkläre ich gleich), dass diese Vorstellung falsch ist. Es gibt keinen Lichtäther - Licht braucht keinen Äther zur Ausbreitung.

Bei den Schall- oder Wasserwellen schwingen die Atome des Mediums. Bei elektromagnetischen Wellen regen sich zeitabhängige elektromagnetische Felder gemäß den Maxwellschen Gleichungen an. Jedem Punkt im Raum ist zu einem bestimmten Zeitpunkt der Wert dieser Felder zuordnbar. Einfach als Funktion von Ort und Zeit. Eine "schwingende Masse" ist dabei nicht im Spiel. Und damit haben elektromagnetische Wellen eben einen ganz anderen Charakter als Schall- oder Wasserwellen, die erst über die Schwingung von Teilchen definierbar sind.

Jetzt aber zu den Experimenten, die dazu geführt haben, dass Physiker die Vorstellungen vom Äther ad acta gelegt haben.

Erwähnt wurde hier mehrmals das Michelson-Morley-Experiment. Das ist aber nur ein Baustein in diesem Erkenntnisprozess.

Der beginnt vielmehr mit den Beobachtungen von James Bradley; der versuchte, die Position von Sternen exakt zu vermessen. Dabei stellte er fest, dass seine Positionen um einen winzigen Winkel (wir nennen ihn "Aberration") verschoben waren, wenn er einen Stern in einer Richtung beobachtete, die gerade quer zur Bewegung der Erde im Raum war.

Die Erde bewegt sich mit rund einem zehntausendstel der Lichtgeschwindigkeit um die Sonne. Das ist wenig, wenn man genau genug misst - wie Bradley - kann man aber eben messen, dass Licht quer zur Bewegungsrichtung aus einem anderen Winkel kommt. Eigentlich ging es Bradley um die Entfernung zu den jeweiligen Sternen. Es zeigte sich jedoch, dass er mit seinen Winkelabweichungen die zu seiner Zeit schon einigermaßen genau bekannte Lichtgeschwindigkeit bestätigen konnte.

Egal, wie Du Dir den "Äther" nun genau vorstellen möchtest - als Trägermedium oder nur als eine Art Gitternetz-Raum: Wenn die Erde sich durch den Raum bewegt, müsste das Einfluss auf die Lichtgeschwindigkeit haben, die wir in verschiedene Richtungen messen. Wenn es also einen -wie auch immer gearteten Äther gäbe, dann müsste(!) man Abweichungen in der Lichtgeschwindigkeit messen, je nachdem in welche Richtung wir sie messen.

Das ist ein ganz wesentlicher Punkt in der Argumentation...

Denn Bradleys Winkelmessungen erzwingen, dass ein eventuell existierender Äther stillsteht und sich die Erde hindurchbewegt: Wäre es anders und der Äther würde sich immer mit der Erde bewegen, dann hätten seine Messungen nicht diesen winzigen Abweichungswinkel ergeben können.

Erst an dieser Stelle kommt jetzt das Experiment von Michelsen-Morley ins Spiel. Dieses Experiment vergleicht nämlich quasi die Lichtgeschwindigkeit in zwei zueinander senkrecht stehenden Raumrichtungen - und dies sogar sehr genau über Interferenzmuster. Das Experiment - samt seiner modernen Nachfolger zeigt aber eindeutig, dass die Lichtgeschwindigkeit in verschiedene Raumrichtungen gleich ist und somit NICHT von der Erdgeschwindigkeit abhängt.

Somit kann der Äther weder relativ zur Erde ruhen (Bradley) noch kann sich die Erde relativ zum Äther bewegen (Michelson-Morley). Und aus der Kombination dieser beiden Messergebnisse bleibt nur die Schlussfolgerung, dass kein Äther existiert.

So. Jetzt noch kurz zur Dunklen Materie.

Die hat mit der Lichtausbreitung gar nichts zu tun. DM kann nämlich mit Licht gar nicht wechselwirken. Sie ist auch nicht gleichmäßig im Raum verteilt, sondern folgt den Einflüssen der Schwerkraft. Über Gravitationslinseneffekte kann man ihre Verteilung im Raum nachweisen. So sieht das dann zum Beispiel aus:

http://www.spektrum.de/astrowissen/images/obs/COSMOS/DM-3D-Karte.jpg

Welche Messungen auf die DM hinweisen und was man bislang über sie weiß, das habe ich einmal hier zusammengeschrieben:

https://www.gutefrage.net/frage/gibt-es-hier-jemanden-der-mit-mir-was-zur-dunklen-materie-sagen-kann-die-bitte-keine-wikipedia-eintraege-?foundIn=unknown_listing

Mit der prinzipiellen Ausbreitung von Licht hat das nichts zu tun. Licht braucht kein Trägermedium um sich auszubreiten. Das wissen wir aus den oben beschriebenen Messungen.

Grüße

Sonnenstrahlen sind ein weites Spektrum elektromagnetischer Wellen, sie bestehen alle aus Photonen und Photonen brauchen kein Medium zum übertragen. Woraus die dunkle Materie besteht weiß man noch nicht, ansonsten finden sich im Weltraum auch vereinzelnd Atomkerne (hauptsächlich Wasserstoffkerne und Heliumkerne, das dritthäufigste Element ist Sauerstoff) und Elektronen, neutrale Atome gibt es nur zu ca. 10%. Die meisten Atome liegen also ionisiert als Plasma vor. Die häufigsten Teilchen im All sind Photonen gefolgt von Neutrinos.

Uteausmünchen hat schon darauf hingewiesen, daß kleinerna in der Naturwissenschaft nicht immer ein guter Ratgeber ist.

Die Quantentheorie behauptet Dinge, die dem 'gesunden Menschenverstand' widersprechen. Daran hat sich sogar Einstein die Zähne ausgebissen, da seine genialen Gedanken Experimente, die Paradoxien zeigen sollten, inzwischen alle erfolgreich gemessen wurden und die Theorie bestâtigen aber nicht den gesunden Menschenverstand.

Der scheinbar logisch erforderliche Äther ist durch viele Experimente als unzulässige Erklärung für die Ausbreitung des Lichts ausgeschlossen worden.

Was möchtest Du wissen?