Zur Aberration beim Jupiter Experiment W. Engelhardt, 25. Feb. 2009

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1 Zur berraion beim Jupier Experimen W. Engelhard, 25. Feb In meinem Kommenar zum Jupier-Experimen vom 27. Jan habe ich geschrieben, dass der Transi-Zeipunk des Jupier bei exaker Os-Wes usrichung der asis mi dem Zeipunk übereinsimm, an dem der Wellenvekor gerade senkrech auf der asis seh. Diese ussage is richig im Rahmen der SRT. Herr Feis ha aber zu Rech in seinem ufsaz: Das Jupier Experimen aus LET Sich darauf hingewiesen, dass im Rahmen einer Äherheorie zum Transi-Zeipunk keineswegs gleiche Phasenlage an den Messsaionen und herrsch. Man erhiele deshalb am Transi scheinbar die gleiche Laufzei von nach wie umgekehr. Eine Unerscheidung zwischen SRT und LET wäre also durch Messung der Laufzeien nich möglich. Um dies zu versehen is es nowendig, den Effek der berraion vor dem Hinergrund beider Theorien zu berachen. eginnen wir mi der SRT. Gemäß Einseins berraionsgesez in seiner allgemeinsen Form von 1905 erschein eine ebene Wellenfron gekipp, wenn sich der eobacher mi einer Geschwindigkeiskomponene senkrech zum Wellenvekor beweg. In bb.1 reffen parallele Wellenfronen senkrech zur opischen chse eines Teleskops auf das Objekiv. Sie werden gebrochen und im Fokus zu einem eugungsfleck auf der opischen chse vereinig. eweg sich das Teleskop wie in bb. 1, dann erscheinen die Wellenfronen Wellenfronen opische v = 0 Fokus chse berraion vc c) Korrekur durch Schrägsellung des Teleskops bb. 1 berraion nach der SRT gekipp und werden neben der opischen chse um den berraionswinkel v/c versez zusammengeführ. Um das ild eines Serns, das in bb. 1 auf der opischen chse zu liegen kam, auch bei endlicher Geschwindigkei wieder dorhin abzubilden, is eine Verkippung des Teleskops um den Winkel v/c nöig, wie in bb. 1 c) angedeue. ei der Jusierung eines Teleskops muss dies ensprechend der Jahreszei berücksichig werden. Eine konsane Relaivgeschwindigkei zwischen Sern und Sonnensysem kann dagegen außer erach bleiben, denn die wahre Posiion der Serne is ohnehin unbekann. 1

2 Die Einseinsche Inerpreaion des berraionsphänomens is allerdings aufgrund der eobachungen an Doppelsernsysemen nich halbar (hp://redshif.vif.com/journalfiles/v10no4pdf/v10n4eng.pdf ). Sein berraionsgesez wurde aus der Lorenzransformaion uner der nnahme hergeleie, dass sich der Sern in einem Inerialsysem befinde, gegenüber dem sich der eobacher mi der Relaivgeschwindigkei v beweg. Gereu dem Relaiviäsprinzip mach es keinen Unerschied, ob der eobacher ruh und der Sern sich relaiv dazu beweg. Wenden wir dieses Prinzip, das sich auch in Einseins berraionsformel spiegel, auf das berraionsphänomen an: us Sich des ruhenden Teleskops durchlaufen im Lauf eines Jahres alle Fixserne Kreise oder Ellipsen vom Durchmesser der Parallaxe mi der wechselnden Geschwindigkei 30 km/s ensprechend der Umlaufgeschwindigkei der Erde auf der Eklipik. Sie zeigen alle den gleichen berraionswinkel von ca. 40 ogensekunden unabhängig von ihrer Enfernung, also auch dann, wenn die Parallaxe unmessbar klein is. Wäre dieser Effek von der Relaivgeschwindigkei abhängig, wie die SRT behaupe, so müssen Doppelserne, die mi 100 km/s binnen Sunden oder Tagen umeinander kreisen, einen ausgeprägen berraionseffek zeigen. Dieser wäre ganz leich nachweisbar, weil die wechselnde Relaivgeschwindigkei zum ruhenden Teleskop den Effek der Erdgeschwindigkei um ein Vielfaches überseig. Da man nichs dergleichen beobache, häng die berraion offenbar nur von der wechselnden Geschwindigkei des Teleskops ab, nich aber vom ewegungszusand der Quelle. Wir müssen deshalb die Inerpreaion der SRT verwerfen und dürfen somi auch nich annehmen, dass die Wellenfronen bei einer Relaivbewegung zwischen Quelle und eobacher gekipp erscheinen. Sadessen biee sich die Inerpreaion nach dem Ähermodell radley s, des Endeckers der sellaren berraion, an, die auch im Rahmen des Einsein-Ähers (hp:// Zei Maerie/Einseins_Relaiviasheori e/schrifen_zur_rt/einsein_zum_aher.hml ) ihre Güligkei behäl. Wellenfronen opische v = 0 Fokus chse berraion vc c) Korrekur durch Schrägsellung des Teleskops bb. 2 berraion nach der Äherheorie In der Äherheorie finde das Phänomen der berraion eine andere Erklärung als in der SRT (hp://en.wikipedia.org/wiki/berraion_of_ligh). Die Wellenfronen im ruhenden Äher 2

3 werden durch die ewegung des Teleskops in keiner Weise beeinfluss (siehe bb. 2). Es vergeh jedoch nach dem gleichzeiigen bknicken der Phasenflächen in der bewegen Linse noch einige Zei, bis das Lich den Fokus erreich. Die durch die Linse definiere opische chse is inzwischen ein Sück weiergerück und die bbildung erfolg um den Winkel v/c versez (bb. 2). Durch Schrägsellung kann man den Effek korrigieren, so dass der Sern wiederum in der Verlängerung der opischen chse erschein (bb. 2c)). llerdings herrsch nun nich mehr zu jedem Zeipunk die gleiche Phasenlage in der Linsenebene wie in bb. 1c), sondern man ha die Linse gegenüber den Wellenfronen verkipp, um den berraionseffek aufgrund endlicher Laufzei zwischen Objekiv und rennebene zu kompensieren. Vergleich man bb. 1c) mi 2c), so ergib sich keinerlei Unerschied, was die Jusierung des Fernrohrs angeh. Wird also ein Sern zum Transizeipunk in der Verlängerung der opischen chse gesehen, so kann man daraus nich mi Nowendigkei schließen, dass der Wellenvekor senkrech auf der Linsenebene seh, bzw. parallel zur opischen chse orienier is. In der SRT wird dies lediglich angenommen, obwohl es dafür kein gues rgumen gib, denn die SRT mach ja eine völlig unzureffende Voraussage in ezug auf die berraion an Doppelsernen. Viel plausibler is es, eine Phasenlage wie in bb. 2c) anzunehmen, also einen berraionseffek zugrunde zu legen, wie er durch die radley sche oder auch durch die Einseinsche Äherheorie von 1920 zu erwaren is. Es wäre wünschenswer, experimenell zu überprüfen, ob Fall 1c) oder 2c) vorlieg, doch is dies jedenfalls im Rahmen des Jupierexperimens nich möglich, wie im Folgenden gezeig wird. In Figur 3 sind die Messsaionen und (in Os-Wes usrichung), sowie die Wellenfronen zur Zei des Transis gezeichne, wobei sich bb. 3 auf die SRT bezieh, während bb. 3 die Wellenfronen nach der Äherheorie wiedergib. Per definiionem wird in beiden Fällen der Sern zum Transizeipunk in der Verlängerung der opischen chse, senkrech zur Messbasis mi Hilfe eines Teleskops gesehen. bb. 3 Wellenfronen zum Transi Zeipunk erachen wir nun die Laufzeien von Signalen, die von nach, bzw. umgekehr gesende werden. Wir nehmen an, dass eine besimme Phase (in Figur 4 durch einen Impuls symbolisier) die Saionen und gleichzeiig riff ensprechend bb. 3. Dieser Impuls wird von nach weiergesende. Es vergeh die Zei L/c bis das Signal dor zur späeren Zei (symbolisier durch ) ankomm und mi dem direken Signal verglichen werden kann: - = L/c. Dies is jedenfalls die erachungsweise der SRT und in bb. 4 dargesell. 3

4 , L v/c 2 L/c L/(c-v) bb.4 Signallaufzeien Nach der Äherheorie bläs dem Signal auf dem Weg von nach ein Wind engegen, so dass es sich nur mi der Geschwindigkei c-v ausbreien kann, wie in bb. 4 skizzier. ndererseis vergeh wegen der Verkippung der Wellenfronen um den Winkel v/c noch eine Zei L v/c 2 bis das Phasensignal die Saion erreich (siehe bb. 3). eim Zeivergleich von direkem und indirekem Signal in der Saion erhäl man in erser Ordnung: - = L/(c-v) L v/c 2 L/c, also das gleiche Ergebnis wie in der SRT. Man kann sich leich überlegen, dass in umgekehrer Richung analoge erachungen gelen, so dass man zu Herrn Feiss Schluss komm: llein durch Messung der Laufzeien zum Transizeipunk kann man nich enscheiden, ob die SRT gil, oder ob eine Äherheorie zur nwendung kommen muss. Um hier weierzukommen, müsse man die Phasenlage an den Messsaionen zur Zei des Transis besimmen, dami man fessellen kann, ob der Fall bb. 3 oder 3 vorlieg. Dazu bräuche man Zeiakgeber in und, die auf wenige Nanosekunden übereinsimmen. Diese sehen jedoch nich zur Verfügung, denn es war ja gerade die Idee des Jupierexperimens, uner Zuhilfenahme einer ebenen Wellenfron Gleichzeiigkei an verschiedenen Oren herzusellen, die nach Hach weder durch Uhrenranspor noch durch den usausch von Lichsignalen erreichbar is. Solange man aber die Lage der Wellenfron nich sicher angeben kann, sondern auf Modellvorsellungen angewiesen is, kann die angesrebe Gleichzeiigkei nich realisier werden. Die Tasache, dass ca. 16 s vergehen, bis sich die Messbasis um den Winkel v/c gedreh ha, is leider irrelevan, wenn es um die Synchroniziä der Zeiakgeber geh, die auf ca. 5 ns gegeben sein solle. Sie wird nach Hach durch Uhrenranspor von nach bereis um 50 ns gesör. Mein früheres Zugesändnis, der Zeipunk der Gleichhei der Phasenlage wäre nachräglich auch aus den direken Messsignalen zu ermieln, is nich halbar. Ich muss zugeben, dass ich an dieser Selle einen blinden Fleck hae, uner dem sich das berraionsphänomen verseck hiel. uf der anderen Seie haben wir bereis fessellen müssen, dass wegen der mangelnden Symmerie des berraionsphänomens die SRT ohnehin nich als Erklärungsmodell in Frage komm. Wir können uns daher auf das Ähermodell beschränken und müssen folglich gemäß Figur 3 schließen, dass Phasengleichhei an den Saionen und ewa 16 s nach dem opisch beobachbaren Transi herrsch, nämlich dann, wenn sich die Erde um den Winkel v/c 4

5 gedreh ha. Die Laufzeien müssen sich zu diesem Zeipunk ensprechend L/(c±v) unerscheiden. Freilich käme die SRT, würde man sie auf das berraionsphänomen engegen der Evidenz anwenden, zum gleichen Ergebnis, nur würde sie es durch eine Verdrehung der Messbasis gegenüber den gekipp erscheinenden Wellenfronen inerpreieren. Eine weier gehende ussage is aus dem Jupierexperimen nich zu erhalen, solange man nich die wahre Lage der Wellenfronen in ezug auf ein irdisches Teleskop zweifelsfrei kenn. Sez man einmal das Einsein-Ähermodell als zureffend voraus, so kann verifizier werden, ob die Geschwindigkei bezüglich des bsolusysems, die bisher nur aufgrund der anisorop gemessenen Mikrowellensrahlung fesgesell wurde, auch in ezug auf eine andere elekromagneische Srahlung vorlieg, die auf der Erde erzeug wurde. Das Michelson-Gale-Sagnac Experimen von 1925 leg dies nahe. Zwar wird hier häufig argumenier, dass man diesen Effek wie in der Äherheorie nur von einem inerialen ezugssysem aus beschreiben könne, welches nich zusammen mi der Erde roier. Tasache is aber, dass die berechneen Zeiunerschiede ohne jede Transformaion auf die roierende Erde überragen werden, wo sie ja schließlich auch messechnisch verifizier wurden. us der Sich des absoluen Ruhsysems des Einsein-Ähers müsse man ebenfalls innerhalb eines gleichförmig bewegen Sysems zu unerschiedlichen Laufzeien, d.h. zu unerschiedlichen Einweg-Lichgeschwindigkeien gelangen, die dann dor genauso zu verifizieren wären, wie dies beim Sagnac-Effek der Fall is. Dies wäre nur dann nich so, wenn der Äher ans Graviaionsfeld der Sonne gebunden wäre, so dass innerhalb unseres Planeensysem zwar Äherwindsille herrsch, für Srahlung dagegen, die von außerhalb herkomm (CM) jedoch noch immer ein Dopplereffek aufgrund der ewegung des Sonnensysems messbar wäre. In diesem Sinne hale ich es immer noch für wünschenswer, das Jupier-Experimen in professioneller Weise zu wiederholen. Immerhin haben die Diskussionen über die ussagekraf des Experimens das ugenmerk darauf gelenk, dass Einseins Vermuung von 1905, nämlich dass dem egriffe der absoluen Ruhe nich nur in der Mechanik, sondern auch in der Elekrodynamik keine Eigenschafen der Erscheinungen ensprechen, unzureffend is. Im Rahmen der llgemeinen Relaiviäsheorie ha Einsein 1920 diesen Sandpunk de faco revidier. In ezug auf die Elekrodynamik läss sich offenbar der Zusand der absoluen Ruhe durchaus definieren. Er is mi einem Inerialsysem gegeben, das sich relaiv zu dem unsrigen mi -270 km/s beweg. 5