Ich verweise auf Austausche im MAHAG-Forum \u00fcber meine Idee f\u00fcr die Durchf\u00fchrung einer Variante des Michelson-Morley-Experiments mit Einwegmessungen der Lichtgeschwindigkeit:<\/p>\n
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13.01.11 \u2013 Zitat von Jocelyne Lopez<\/a>:<\/p>\n Hallo Harald,<\/p>\n Ich hatte in Deinem alten Forum eine Experimentidee f\u00fcr eine Einwegmessung der Lichtgeschwindigkeit vorgeschlagen, die ich auch im Forum von Ekkehard Friebe 2006 zur Diskussion gestellt habe: Warum keine Einwegmessung der Lichtgeschwindigkeit?<\/a><\/p>\n Damals sagte sogar ein Relativist dazu:<\/p>\n 19.11.2006 – Zitat von Paradox<\/a>:<\/p>\n Deine Anregung ist eigentlich so naiv nicht. Verstehe ich es richtig, dass du sagst:<\/p>\n – Aussendung eines Lichtpulses (Uhr wird gestartet bei t_o) Daraus folgt: Die Laufzeit in Koaxkabeln bspw. kann genau bestimmt werden, so dass einer derart durchgef\u00fchrten Labormessung eigentlich nichts im Wege st\u00fcnde. Weshalb also nicht?<\/p>\n Ich habe die Idee einer Einwegmessung der Lichtgeschwindigkeit\u00a0immer noch im Hinterkopf und w\u00fcrde gerne \u00fcber folgende andere Versuchsanordnung Deine Beurteilung als Experimentalphysiker erfahren:<\/p>\n Man montiert an einem Ende einer festen Stange (von meinetwegen 2 m) eine Messvorrichtung (Atomuhr\/Lichtdetektor) und am anderen Ende montiert man eine Lichtquelle. Man f\u00fchrt eine Einwegmessung des Lichts bei Geschwindigkeit v=0 des Beobachters durch.<\/p>\n Gleich danach dreht man die Stange ganz langsam und ganz vorsichtig und f\u00fchrt Einwegmessungen des Lichts in verschiedenen anderen Richtungen durch. Das an mehrere Tagen hintereinander und zu verschiedenen Jahreszeiten.<\/p>\n Man k\u00f6nnte dann nachpr\u00fcfen, ob die Lichtgeschwindigkeit\u00a0bei dieser Me\u00dfreihe konstant bleibt oder ob ein Widerstand des \u00c4thers periodisch registrierbar ist. Das ist eigentlich eine Variante des Michelson-Morley-Experiments, aber mit Einwegmessungen der Lichtgeschwindigkeit, was wesentlich ist.<\/p>\n Man k\u00f6nnte auch diese Einwegmessungen der Lichtgeschwindigkeit in verschiedenen Richtungen in einem Vakuumrohr oder in verschiedenen Medien vornehmen.<\/p>\n Was h\u00e4ltst Du davon?<\/p>\n \u00a0<\/p>\n 13.01.11 \u2013 Zitat von Ernst<\/a>:<\/p>\n Du ben\u00f6tigst zwei Uhren, eine beim Sender und eine beim Empf\u00e4nger. Das Problem ist die Synchronisation beider Uhren. Externe Synchronisation, \u00e4hnlich Haralds Versuch, bringt die bekannten Probleme. Interne Synchronisation ist ebenfalls problematisch; erfolgt sie nach Speziellen Relativit\u00e4tstherie, dann bekommst du Spezielle Relativit\u00e4tstheorie. Eventuell klappts mit langsamen Uhrentransport.<\/p>\n \u00a0<\/p>\n 13.01.11 \u2013 Zitat von Jocelyne Lopez<\/a>:<\/p>\n Man ben\u00f6tigt eben bei dieser Versuchsanordnung keine zwei Uhren, sondern eine einzige Uhr, das ist das besondere dabei, womit die leidige Arie der Synchronisation sich er\u00fcbrigt: Das ist eine direkte Messung zwichen einer Messvorrichtung (Uhr\/Lichtsensor) und einer Lichtquelle, so wie es auch in meiner ersten Variante von 2006 vorgeschlagen wurde, wo auch nur eine einzige Uhr in der Mitte vorgesehen war, und wie Paradox es auch weiter oben beschrieben hat.<\/p>\n Das stimmt aber schon, dass man die Messvorrichtung (Uhr\/Lichtsensor) an einem Ende der Stange durch einen Kabel entlang der Stange mit der Lichtquelle am anderen Ende verbinden soll, damit die Uhr das Startsignal bei t_o bei der Lichtquelle ausl\u00f6sen und registrieren kann. Man m\u00fcsste also die Laufzeit des Startsignals\u00a0zur Lichtquelle vorher separat messen und dann von der gemessenen Lichtgeschwindigkeit abziehen.<\/p>\n Das Problem mit der langsamen Drehung der Stange f\u00fcr die Messungen in den anderen Richtungen besteht eventuell noch: Ich habe privat von einem Experimentalphysiker erfahren, dass moderne Atomuhren extrem bewegungsempfindlich sind, echte Mimose, sie verstellen sich bei der kleinsten Bewegung oder Ersch\u00fctterung. Man k\u00f6nnte vielleicht das Problem so l\u00f6sen, wenn es wirklich in diesem Fall besteht, dass man die Uhr fest auf dem Boden montiert und unbewegt l\u00e4sst und nur die Stange dreht, wenn man zum Beispiel die Stange auf einer runden Schiene um die Uhr herum fixiert, wenn Du verstehst, was ich meine.<\/p>\n \u00a0<\/p>\n 13.01.11 \u2013 Zitat von Joachim Schulz<\/a>:<\/p>\n Man kann es mit zwei Uhren machen, aber die Idee mit den Kabeln funktioniert auch ganz gut. Die Pulse in BNC-Kabeln pflanzen sich mit ca. 200.000 km\/s fort, also etwa 2\/3 Lichtgeschwindigkeit. Daran sieht man, dass hier das Medium eine starke Rolle spielt. Ferner kann man so ein Kabel beliebig in Schlaufen legen und leicht zeigen, dass die Signallaufzeit von der Lage im Raum unabh\u00e4ngig ist. Wenn man das \u00fcberpr\u00fcft hat, kann man die Kabel verwenden, um Ein-Weg-Experimente zur Lichtgeschwindigkeit zu machen. Das ist recht simpel und wird (wie gesagt) schon seit den fr\u00fchen 50er Jahren des letzten Jahrhunderts so gemacht.<\/p>\n \u00a0<\/p>\n 13.01.11 \u2013 Zitat von Jocelyne Lopez<\/a>:<\/p>\n Wichtig ist meiner Meinung nach, dass man eine Me\u00dfreihe mehrere Tage hintereinander und zu verschiedenen Jahreszeiten durchf\u00fchrt, um die Auswirkung der Rotation der Erde um die eigene Achse und um die Sonne auf der Relativgeschwindigkeit Licht\/\u00c4ther zu untersuchen. Mit der Feststellung von regelm\u00e4ssigen periodischen Variationen haben n\u00e4mlich sowohl Dayton Miller als auch Maurice Allais experimentell mit unterschiedlichen Me\u00dfanordnungen den \u00c4therdrift von Michelson-Morley von 8,8 – 10 km\/s best\u00e4tigt (es gab n\u00e4mlich bei Michelson-Morley\u00a0nie ein „Null-Ergebnis<\/em>„, das ist ein M\u00e4rchen).<\/p>\n \u00a0<\/p>\n 13.01.11 \u2013 Zitat von Ernst<\/a>:<\/p>\n Das funktioniert nicht. Man mu\u00df in Rechnung stellen, da\u00df auch die Laufzeit im Kabel von der Richtung des Kabels im \u00c4ther abh\u00e4ngig ist. Damit kompensiert sich der Effekt des \u00c4thers. \u00a0<\/p>\n 13.01.11 \u2013 Zitat von Jocelyne Lopez<\/a>:<\/p>\n Das stimmt wohl, diesen Einwand hatte mir auch privat ein Experimentalphysiker bei meinem ersten Vorschlag vorgehalten, wo die Uhr in der Mitte der Stange vorgesehen war und rechts und links an den beiden Enden der Stange durch den Signal-\u00fcbertragungskabel mit Quelle und Empf\u00e4nger verbunden war (die Versuchsanordnung war als Dreieckanordnung gedacht: Sender-Uhr-Empf\u00e4nger). Es gab also in der Tat eine genau entgegengesetze Bewegung im \u00dcbertragungskabel innerhalb einem Me\u00dfdurchgang, die den Effekt des \u00c4thers kompensieren k\u00f6nnte.<\/p>\n Bei meinem heutigen Vorschlag ist es m.E. nicht mehr der Fall: Die Uhr befindet sich zusammen mit dem Empf\u00e4nger an einem Ende der Stange, die Lichtquelle an dem anderen Ende: Es gibt also nur noch eine Einwegslaufzeit des \u00dcbertragungsignals im Kabel bei einem Messdurchgang, und nicht mehr zwei:<\/p>\n – Die Uhr l\u00f6st und registriert das Startsignal bei t_o Es gibt also keinen Weg hin-und-zur\u00fcck im Kabel, man braucht nur die Laufzeit des Hinwegs des Startsignals zum Sender im Kabel von dem Wert der gemessenen Lichtgeschwindigkeit\u00a0abzuziehen. \u00a0<\/p>\n 13.01.11 \u2013 Zitat von Ernst<\/a>:<\/p>\n Oder! Das Kabel dreht sich ja mit der Stange. L\u00e4uft wegen \u00c4therwirkung das Lichtsignal l\u00e4nger\/k\u00fcrzer, dann l\u00e4uft im Kabel auch der elektrische Impuls l\u00e4nger\/k\u00fcrzer. Es wird insgesamt sowas \u00e4hnliches eine eine Zweiwegmessung.<\/p>\n \u00a0<\/p>\n 13.01.11 \u2013 Zitat von Jocelyne Lopez<\/a>:<\/p>\n Das Experiment besteht ja aus einer Me\u00dfreihe, nicht aus einer Einzelmessung. Und innerhalb eines Messdurchgangs dreht sich weder die Stange noch der Kabel: Innerhalb eines Messdurchgangs gibt es gar keine Hin-und-R\u00fcckbewegung, weder f\u00fcr den Lichtpuls (wie bei Michelson-Morley), noch f\u00fcr das \u00dcbertragungsignal im Kabel, wo der Effekt des \u00c4thers sich kompensieren k\u00f6nnte. Es sind jeweils immer reine separate Einwegme\u00dfdurchg\u00e4nge:\n<\/p>\n – Man misst die Lichtgeschwindigkeit\u00a0Richtung Nord und zieht die Laufzeit im Kabel Richtung Nord ab: Man erh\u00e4lt einen Wert der Lichtgeschwindigkeit\u00a0als Einwegmessung Richtung Nord<\/p>\n – Man misst die Lichtgeschwindigkeit\u00a0Richtung S\u00fcd und zieht die Laufzeit im Kabel Richtung S\u00fcd ab: Man erh\u00e4lt einen Wert der Lichtgeschwindigkeit\u00a0als Einwegmessung Richtung S\u00fcd.<\/p>\n Dabei konnte sich der Effekt des \u00c4thers gar nicht kompensieren, er ist in den jeweiligen separaten Me\u00dfergebnissen drin, falls es einen gibt, es sind ja abgeschlossene Einwegsmessungen.<\/p>\n Man vergleicht also, ob der Einwegswert der Lichtgeschwindigkeit\u00a0Richtung S\u00fcd gleich ist mit dem Einwegswert der Lichtgeschwindigkeit\u00a0Richtung Nord.<\/p>\n Man k\u00f6nnte es vielleicht per Analogie mit zwei Booten gleicher Bauart vergleichen, die mit derselbe Motorkraft in zwei verschiedenen Fl\u00fc\u00dfen gegen eine Str\u00f6mung auf einer gleich langen Strecke fahren: Man vergleicht die Geschwindigkeit des Boots A mit der Geschwindigkeit des Boots B um zu pr\u00fcfen, ob ihre jeweiligen Geschwindigkeiten gleich sind oder verchieden, woraus man schlie\u00dfen kann, falls sie verschieden sind, dass sie nicht gegen die gleiche Geschwindigkeitsstr\u00f6mung gefahren sind. Das ist eine andere Konstellation, als wenn ein Boot eine Strecke hin- und zur\u00fcck im gleichen Flu\u00df f\u00e4hrt, wo der Wert der Str\u00f6mung ab- und aufw\u00e4rts sich kompensiert.<\/p>\n \u00a0<\/p>\n 13.01.11 \u2013 Zitat von Ernst<\/a>:\u00a0<\/p>\n Doch, sie kompensieren sich: Solche Varianten sind hier und anderswo so und \u00e4hnlich zigfach \u00fcberlegt. Alle scheitern an dem Problem der Synchronisation.<\/p>\n \u00a0<\/p>\n 14.01.11 \u2013 Zitat von Harald Maurer<\/a>:<\/p>\n Zu Deiner Frage bez\u00fcgl. der Einwegmessung des Lichts: \u00a0<\/p>\n … Bitte\u00a0die\u00a0Stellungnahme von Harald Maurer hier weiterlesen<\/a>…<\/p>\n \u00a0\u00a0<\/p>\n
\n– Detektion des Pulses durch bspw. einen Fotosensor, welcher mit einer Messleitung mit derselben Uhr verbunden ist
\n– Empfang des Me\u00dfsignals (Uhrenstopp bei t_n)<\/p>\n
\nZeitdifferenz f\u00fcr den Einweg-Lichtpuls: delta t = t_n – t_o – Laufzeit im Messkabel
\nSignalgeschwindigkeit: c = delta s \/ delta t\n<\/p>\n
\nDas ist mit dem Kabel nicht viel anders als wenn man die Zeiten anstatt Kabel per Laser \u00fcbertr\u00e4gt. Die \u00c4therwirkung wird kompensiert.<\/p>\n
\n– das Startsignal l\u00e4uft im Kabel zur Lichtquelle und l\u00f6st den Lichtpuls aus (= ein Weg)
\n– der Lichtpuls l\u00e4uft von der Quelle zur Uhr, die die Ankunft bei t_n registriert.<\/p>\n
\nOder?<\/p>\n
\n– gro\u00dfe Licht-Laufzeit + kleine Kabellaufzeit
\n– kleine Licht-Laufzeit + gro\u00dfe Kabellaufzeit<\/p>\n