Michelson-Morley-Experiment

 

Hintergrund

 

Das MM-Experiment soll hier aufgeführt werden, da dieses Experiment im allgemeinen als der wesentliche Beweis für die SRT dargestellt wird.

 

 

 

Das MM- Experiment sollte 1881, bzw. 1887 die Existenz eines interstellaren Mediums (Äther/DM) bestätigen, das bereits nach den damaligen Vorstellungen als Trägermedium des Lichtes vorhanden sein müsste. Außerdem nahm man mehrheitlich an, dass dieser Äther ruhend zum gesamten Universum, d.h. absolut konstant ist. Die Erde würde sich somit durch diesen Äther hindurch bewegen und diese Bewegung würde sich als „Ätherwind“ bemerkbar machen. Falls die Lichtgeschwindigkeit zum Äther konstant ist, ist sie von der Bewegungsrichtung der Erde im Ätherwind abhängig. Diese Richtungsabhängigkeit (Anisotropie) der Lichtgeschwindigkeit sollte mit einem Michelson -Interferometer nachgewiesen werden. Mit dem Michelson- Interferometer werden die Summen von Hin- und Rücklaufzeiten von Licht in rechtwinklig zueinander liegenden Richtungen mittels Interferenzmusters verglichen.

 

 

 

Ergebnis

 

Das MM-Experiment von 1887 ergab eine mögliche relative Geschwindigkeit des Äthers zur Erdoberfläche von 5-8 km/s. Da dieser Wert im Bereich der Messungenauigkeit der Methode lag, galt dieses Ergebnis als Nullergebnis. Da angenommen werden kann, dass die Anisotropie der Lichtgeschwindigkeit bei einem ruhenden Äther mindestens im Bereich der Orbitalgeschwindigkeit des Sonnensystems von ca. 230 km/s liegen sollte, widerlegt dieses Ergebnis eindeutig die Existenz eines absolut ruhenden Äthers.

 

Das Experiment wurde bis 1930 von vielen Forschungsgruppen wiederholt, wobei die Obergrenzen der Äthergeschwindigkeit bei 1,5 bis 10 km/s lagen, die mit wenigen Ausnahmen (siehe unten) innerhalb der Messgenauigkeit lagen.

 

 

 

Neben der Theorie eines absolut ruhenden Äthers widerlegen die Ergebnisse die folgenden Theorien:

 

 

 

* Äther wird im Bereich des Sonnensystems vollständig mit dem Sonnensystem mitgeführt, d.h. der Äther ist konstant zum Mittelpunkt des Sonnensystem (Oberfläche und Innere von Planeten eingeschlossen)

 

* Äther wird im Bereich der Milchstraße vollständig mit unserer Milchstraße mitgeführt, d.h. der Äther ist konstant zum Mittelpunkt der Milchstraße

 

* Da die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit zur Sonne sowie zum Mittelpunkt der Milchstraße, zum absoluten Nullpunkt und zu unendlich vielen anderen Inertialsystemen nicht gegeben ist, widerlegt das MM-Experiment das 2. Postulat Einsteins und damit die SRT.

 

 

 

Die Ergebnisse des MM-Experimentes sind konform zu der Theorie eines an der Erdoberfläche mitgeführten Äthers (mit und ohne Rotationsmitführung). Bei der VNTR, bzw. VTDM beträgt der Ätherwind am Äquator aufgrund der Rotationsbewegung der Erde ca. 0,47 km/s und damit weit unter der Genauigkeit der durchgeführten Experimente.

 

 

 

Wesentlich genauere (mindestens dreifach) und umfangreiche Experimente (200000 Einzelmessungen innerhalb von 20 Jahren) mit einem Michelson- Interferometer wurden von D. Miller bis 1927 durchgeführt. Die von ihm gefundenen Werte zeigen eine Abhängigkeit der Anisotropie vom Breitengrad sowie von der geographischen Höhe. Die Höhe der von Miller gefundenen Äthergeschwindigkeiten von bis zu 10 km/s können nicht mehr auf Messungenauigkeiten beruhen und weisen darauf hin, dass es neben der Rotationsbewegung noch stärkere Ätherbewegungen auf der Erdoberfläche gibt. Miller hatte außerdem eine periodische Abhängigkeit der Äthergeschwindigkeit von der Sternzeit nachgewiesen. Dies passte zu Millers These von einer teilweisen Mitführung eines absoluten Äthers. In der VNRT kann die periodische Abhängigkeiten der Ätherbewegung von der Sternzeit (Maximum um ca. 3 Uhr) mit einer „Ausgleichsströmung“ bei frontalem Zusammentreffen des von der Erde mitgeführten Äthers/DM auf den mitgeführten Äther/DM unserer Milchstraße erklärt werden.

 

 

 

Einstein war bewusst, dass die Ergebnisse von Miller seine SRT widerlegen. Aufgrund dessen ging er davon aus, dass die Experimente von Miller zwar nicht mit Messungenauigkeiten jedoch

mit einem systematischen Fehler behaftet waren, obwohl er dafür keinerlei Anhaltspunkte hatte. Miller war ein sehr renommierter Wissenschaftler, der in seinen Versuchen alle möglichen systematischen Fehler bedacht hat und umfangreiche Kontrollmessungen zur Absicherung durchführte.

 

Einstein erkannte auch, dass konkrete begründete Zweifel an Millers Daten sofort von Miller stichhaltig ausgeräumt worden wären. Deshalb wartete er bis nach dem Tod von Miller, um mit R. Shankland, einem Schüler von Miller, in Kontakt zu treten und mit ihm zu vereinbaren, dass er eine Stellungnahme zu den Versuchen von Miller schreibt, wobei es hauptsächlich um die Herausstellung von Fehlerquellen ging. Obwohl Shankland nach Begutachtung der Versuchsaufzeichnungen keine anderen Fehlermöglichkeiten gefunden hat, als Miller sie selbst gesehen und überprüft hat, konnte er dies in seinem Bericht so darstellen, als wären systematische Fehler bei Miller vorhanden gewesen. Dadurch konnte erreicht werden, dass Einsteins SRT weiterhin an Popularität gewann. Es gab nur wenige, die erkannten, dass die „positiven“ Ätherdrift-Resultate von Miller nicht ausgeräumt werden konnten, so dass wahrscheinlich aufgrund deren Einfluss zumindest verhindert wurde, dass Einstein für seine SRT ein Nobelpreis verliehen wurde.

 

Im Gegensatz zu der SRT bedarf es bei VNRT keinerlei Anzweiflung von Ergebnissen relevanter experimenteller Arbeiten.

 

 

 

Auch wenn Millers Experimente mit einem systematischen Fehler behaftet sein sollten, würde sich das im Wesentlichen nur auf die Höhe der Äthergeschwindigkeiten auswirken aber aufgrund der zahlreichen Messungen nicht auf die periodische Abhängigkeit der Äthergeschwindigkeit von der Sternzeit. Wie bereits erwähnt, zeigt dies, dass der von der Erde mitgeführte Äther hauptsächlich durch die spiralförmige Bewegung der Erde durch den von der Milchstraße mitgeführten Äther beeinflusst wird. Eine Beeinflussung durch den vom Sonnensystems mitgeführten Äther ist aufgrund der wesentlich geringeren Geschwindigkeit (30 gegenüber 230 km/s) nicht signifikant nachweisbar. Die Beeinflussung wird in der VNRT damit erklärt, dass es bei Bewegungen von Körpern die Ätherdichte um den Körper entsprechend dem Gravitationspotenzial angepasst werden muss. Diese Anpassung bedeutet, dass damit auch eine Äther-Ausgleichsströmung des Äthers stattfindet. Mit diese Ausgleichsströmung kann auch die teilweise Äthermitführung im Fiseau-Experiment erklärt werden. Die von Miller gefundene Abhängigkeit der Ätherdrift von der Sternzeit zeigt die Richtung bezüglich des Sternenhimmels, in der Ätheraustausch am stärksten ist.

 

 

 

Die Ergebnisse von Miller stimmen mit den Ergebnissen des Experimentes von Esclangon überein, der eine entsprechende Abhängigkeit der Ätherdrift von der Sternenzeit 1927 gefunden hat (siehe 3.2). Esclangon hat dabei die Beeinflussung des Ätherwindes auf den Reflexionswinkel eines Lichtstrahles gemessen. Aufgrund der Übereinstimmung der Miller-Ergebnisse mit der völlig anderen Methodik von Esclangon kann die Anisotropie der Lichtgeschwindigkeit als wahrscheinlich angesehen werden.

 

 

 

Die wesentlich geringere Anisotropie der Lichtgeschwindigkeit aufgrund der Erdrotation wurde 1925 von A.A. Michelson und Gale mittels eines Interferometers nachgewiesen (siehe 3.5)

 

 

 

Auch bei der Entwicklung der VNRT passte die zusätzliche Anisotropie der Lichtgeschwindigkeit, die sich bei Miller und Escanglon zeigte, nicht in das Konzept, da eine Beeinflussung des gravitativ mitgeführten Äthers als unwahrscheinlich gesehen wurde. Daher wurden die Ergebnisse von Miller ebenfalls als fehlerhaft betrachtet. Erst nachdem die Ergebnisse detailliert begutachtet wurden, konnte erkannt werden, dass die Wahrscheinlichkeit von Systemfehlern gering sind.

Im Nachhinein hat sich ergeben, dass die VNRT die einzige Theorie ist, die weder im Widerspruch zu den Ergebnissen von Miller und Esclangon ist noch zu Ergebnissen von irgendeinem anderen Experiment.