Fragen zum Relativitätsprinzip

Warum sind die Experimente zur Relativitätstheorie so kompliziert?

Kritiker der Relativitätstheorie fragen oft nach sehr einfachen Experimenten. Warum misst man nicht einfach die Geschwindigkeit des Lichts zwischen zwei Punkten um die Invarianz der Lichtgeschwindigkeit nachzuweisen? Die Antwort ist, dass man das natürlich längst getan hat. Ein Beispiel dafür ist das bekannte Alväger Experiment. Jedoch ist die Genauigkeit solcher Experimente begrenzt. Man muss dabei bedenken, dass Licht über eine Milliarden Kilometer in der Stunde zurücklegt. So große Geschwindigkeiten kann man nicht einfach mit einer Stoppuhr messen. Viel genauer ist es, die Geschwindigkeit der Welle nicht durch eine Weg und eine Zeitmessung sondern durch eine Messung der Wellenlänge und eine Messung der Frequenz zu bestimmen.

Frequenzen lassen sich heutzutage im Gigahertzbereich mühelos zählen. Im Frequenzbereich von sichtbarem Licht, einige hundert Terahertz, sind kompliziertere Vergleichsmessungen unterschiedlicher stabiler Laser nötig um eine absolute Frequenzmessung zu erreichen. Wellenlängen lassen sich messen, indem man optische Resonatoren baut, in denen das Licht stehende Wellen bildet. Solche Resonatoren eigenen sich so gut zur Wellenlängenbestimmung, dass man 1960 beschlossen hat, die Längeneinheit Meter über die Wellenlänge einer speziellen Farbe eines Krypton-Lasers zu definieren. Mit dieser exakten Meterdefinition und der Sekundendefinition über Atomuhren (seit 1967) hat man bis 1983 so exakt die Unabhängigkeit der Vakuumlichtgeschwindigkeit von der Wellenlänge und ihre Invarianz bezüglich Bewegungen verifizieren können, dass man schließlich den Meter über die Lichtgeschwindigkeit definiert hat.

Da sich also die Lichtgeschwindigkeit als die genauste Möglichkeit herausgestellt hat, eine Maßeinheit für Länge zu definieren, kann man nicht mehr erwarten kleine Abweichungen von den Vorhersagen der Relativitätstheorie über direkte Geschwindigkeitsmessungen zu erhalten. Man versucht daher die Postulate der Relativitätsheorie und die Folgerungen daraus direkt zu überprüfen. Zum Beispiel indem man den relativistischen Dopplereffekt an schnellen Atomen genau vermisst oder moderne Versionen des Michelson-Morley-Versuches mit Lichtresonatoren aufbaut.

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Letzte Änderung: 25.02.2007

© Joachim Schulz

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