Post on 29-Nov-2015
Inhalt
l. Kapitel Das Relativitätsprinzip ll Galileis Ausspruch 13 Licht 18 In den Tagen des Äthers 22 Der Satz von Galilei
in Gefahr 23 Der Satz von Galilei
behauptet sich 28 Zusammenfassung 28 Frage und Antwort
21 Atheratome 29 Der alte Ather
2.Kapitel Das zentrale Problem 35 Ein Schritt zurück 35 Das Problem 37 Möglichkeiten 38 Ein verrückter Plan 39 Zusammenfassung 40 Fragen und Antworten
37 Das Finanzamt 44 /m Kopfeines Physikers
3. Kapitel Die Büchse der Pandora
49 Gedankenexperimente 49 Synchronisierte
Bewegung 50 Unterschiedliche Zeit
54 Desynchronisierte Bewegung
57 Raumschrumpfen 59 Zusammenfassung 60 Fragen und Antworten
56 Keine seiWehe Kontraktion 68 Spiel mit Zeitverschiebung 71 Sehen oder messen?
4. Kapitel Die Messung der Konsequenzen
75 Zwei Arten von Geschwindigkeit
79 Langsame Zeit 82 Kosmischer Geschwindig-
keitsmesser 86 Frage und Antwort 87 Lichtwellen 88 Desynchronisierte Zeit
81 Weiß das Photon, daß sich die Lichtuhr bewegt?
86 Der Ather und was sich wirklich fortbewegt
91 Gekoppelte Uhren 94 Durchbruch durch die
Geschwindigkeitsgrenze
5. Kapitel DerMythos
97 Warum?
98 Gute und schlechte Mythen 101 Die Story 107 Seelenreisen 109 Zwei Formen der Zeit 110 Frage und Antwort 111 3D 113 AmAnfang 115 Was bewirkt die
Schrumpfung? 116 Fragen und Antworten 118 Der Beweis für den Mythos 120 Eine letzte Bemerkung 120 Frage und Antwort
99 Die Mythen der Bewegung 105 Durch Raum und Zeit
6. Kapitel DerUrknall 125 Genesis 127 Ein Blick zurück 129 Alter ist unmöglich 130 Der allerletzte Horizont
7. Kapitel DasdritteBein 133 Masse 134 Impuls 136 Schlagabtausch 140 Relative Masse 143 Energie hat eine Masse
141 Relativer Impuls 145 Impetus
8. Kapitel E=mc2
149 Äquivalente Energie, äquivalente Masse
150 «Masseratoren» 155 Ein weitverbreitetes
Mißverständnis 158 Ist Masse Energie?
154 Nur für Lehrer 160 E = md am Beispiel des
von einem bewegten Spiegel zurückgeworfenen Lichts
9. Kapitel Rätsel 167 Licht fällt 169 Kann c sich ändern? 170 Krise 170 Noch einmal:
Verlangsamung der Zeit 171 Gekrümmte Raumzeit
168 Schweres Licht 176 Wie langsam?
10. Kapitel Die Ursache der Schwerkraft 179 Der Ursprung der
Schwerkraft 181 Eine tolle Überraschung! 182 Wie schnell können
Sie fallen? 187 Ein Loch bis nach
Neuseeland 189 Im Erdinneren gefangen 191 Frage und Antwort 193 Entwischt 193 Textur statt Form
185 Der Fußboden geht in die Höhe
187 Die Erklärung Galileis 195 Schwerkraft durch Licht
brechung
11. Kapitel Gekrümmter Raum 199 Kugel gegen Photon 202 Die Beule 206 Eine weitere Ursache 207 Der Effekt der Raumbeule
211 Fragen und Antworten 213 Alles hat Falten 215 Fragen und Antworten
218 Das Ziehen gerader Linien auf unebenen Oberflächen
12. Kapitel DieGrenzen von Raum und Zeit 221 Schwarze Löcher 228 Wurmlöcher und Brücken 230 Zwei Kosmologien 232 Frage
233 Antwort
222 Theoretisch abgeleitete schwarze Löcher
227 Wie man die Unendlichkeit darstellt
Anhang A: Geschwindigkeiten addieren
AnhangE: Eine andere Sichtweise
Index
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Abb. 1.11 Eine Welle ist eine Schlangenlinie, und sie kann nur existieren, wenn es etwas gibt, das sich schlängeln kann. Eine Welle kann das Ding nicht tragen, das die Wellenbewegung vollführt; man darf sie sich also nicht als eine durch den Raum fliegende geschlängelte Spaghettinudel vorstellen, weil Wellen (z. B. Schall-, Licht- oder Wasserwellen) einander durchdringen können, was Spaghettis nicht können. Der sich wellende Stoff muß bereits dasein, bevor die Welle ankommt.
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und dadurch ihren Zusammenhalt auf immer bewahren, da der Äther reibungslos wie eine Supraflüssigkeit gedacht wurde.* Wenn das Atom hingegen einmal zerstört werden sollte, würde die gesamte Energie (der Kreiselbewegung) freigesetzt. Damit nahm die alte Theorie des 19. Jahrhunderts also bereits vorweg, daß Energie gewonnen werden kann, wenn es gelingt, Atome zu zerstören! Der Äther war nicht einfach eine philosophische Verrücktheit. Er war ein Arbeitsmodell, mit dem sich viele optische Erscheinungen wie Polarisation, Beugung, Brechung und Doppelbrechung quantitativ erklären ließen.
* Der Wirbel hält zusammen, weil der Innendruck kleiner als der Außendruck ist. Er wird auch nicht zusammengedrückt, weil die Zentrifugalkraft durch die Kreiselbewegung dem Druck der äußeren Flüssigkeit widersteht.
ltheratome, wie sie in einem Lehrbuch beschrieben wurden, das noch mein Vater benutzt hat. «Eine der neuesten Theorien, die zudem ganz besonders die Phantasie anregt, ist Lord Kelvins Theorie vom AtomwirbeL Mit Wirbelbewegung ist eine Bewegung gemeint, wie sie etwa bei einem Rauchring auftritt. Die von den Luftteilchen in einem solchen Rauchring verfolgte Bahn wird durch die gekrümmten Pfeile in Abb. 95 angedeutet, welche die Richtung angeben, in der die Luftteilchen, die einfach durch den Rauch sichtbar gemacht werden, rotieren, während der gerade Pfeil die Richtung
anzeigt, in der sich der Ring als Ganzes bewegt. Es besteht ein äußerst wichtiger Unterschied zwischen dieser Form einer Bewegung und einer Wellenbewegung. Obgleich sich bei der letzteren die Wellen fortbewegen, bewegen sich die einzelnen Teilchen des Mediums, innerhalb dessen die Welle sich ausbreitet, von ihrer ursprünglichen Position nur eine relativ kleine Strecke fort, wobei die Bewegung von einem Teilchen an das nächste weitergegeben wird. Bei einer Wirbelbewegung hingegen bewegen sich die Teilchen des Mediums selbst fort, so daß sich die Luftteilchen, die ursprünglich den Rauchring gebildet haben, mit diesem fortbewegen. Die Eigenschaften einer Wirbelbewegung hat als erster von Helmholtz mit streng mathematischen Methoden untersucht und dabei folgendes festgestellt: Unter der Voraussetzung, daß das Medium der Wirbelbewegung reibungslos, jnk:ompressibel und homogen ist, gilt: 1. Eine Wirbelbewegung kann niemals erzeugt oder, falls sie existiert, zerstört werden, so daß die Zahl der existierenden Wirbelbewegungen fest ist. Dies entspricht der Eigenschaft der Unzerstörbarkeit aller Materie. 2. Die rotierenden Teile der Flüssigkeit, die den Wirbel bilden, behalten ihre Identität und sind permanent von den nicht-rotierenden Teilen der Flüssigkeit geschieden. 3. Diese Wirbelbewegungen müssen
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grade das Alter messen, und beide Zwillinge legen zwischen ihren Begegnungen 180 Grad zurück. Befänden sich die Zwillinge tief im leeren Weltraum, und bliebe Peter unbeweglich, während Danny sich auf einer langen Feder auf und ab bewegte, dann wäre nach einiger Zeit Danny aufgrund der fehlenden Einwirkung eines Schwerefeldes jünger als Peter. Vielleicht bekommen Sie jetzt langsam ein Gefühl dafür, daß Gravitation mehr als nur eine Kraft ist.
Entwischt
Wenn unser um den Erdmittelpunkt schwingender Körper einen so starken Impuls erhält, daß er den Erdtunnel wieder verläßt, ändert sich das Bild. Seine Bahn auf der RaumzeitOberfläche verläßt deren kugelförmigen Teil (Abb. 10.16). Damit vergrößert sich die Länge der Umlaufbahn auf der Raumzeit-Oberfläche, was bedeutet, daß der Körper für seine Schwingungen mehr Zeit benötigt als bisher. Ist der Impuls genügend groß, dann gelangt das Objekt nicht nur zurück an die Erdoberfläche, sondern wird so weit ins All geschleudert, daß sich die Anziehungskraft der Erde nicht mehr bemerkbar machen kann, d. h., es gelangt in den zylindrischen Teil der Raumzeit-Oberfläche (Abb. 10.17). In
dieser Situation fällt der Körper nicht mehr zurück; seine Bahn auf der Raumzeit-Oberfläche ist eine ewige Spirale- er ist entwischt. Erinnern wir uns daran, daß auf der entrollten Fläche des Zylinders eine Spirale zu einer Geraden durch die Raumzeit wird. Worauf es ankommt ist die Bahn auf der Raumzeit-Oberfläche und nicht die (spiralförmige) Bahn im dreidimensionalen Raum.
Textur statt Form
Es ist wichtig, sich klar zu machen, daß der Verlauf der Bahn von der Struktur der Oberfläche selbst bestimmt wird, d. h. davon, in welcher Weise die Fäden, aus denen die Fläche gebildet wird, miteinander verknüpft sind, und nicht von der dreidimensionalen Form der Oberfläche. Die Form wurde gewählt, um die Oberfläche zur Schau zu stellen und dem Leser das Verständnis leichter zu machen, so wie ein Kleid an einem Mannequin zur Schau gestellt wird, um dem Käufer den Kaufentschluß zu erleichtern. In einer Waschmaschine wird die dreidimensionale Form des Kleides verdreht und zerknautscht, aber seine Textur, wenngleich nur schwer wiederzuerkennen, hat sich dadurch nicht im geringsten verändert. So wie man ein Kleid flach legen kann, indem man es beispielsweise faltet, so läßt sich auch die Raumzeit-Ober-
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