Mit Descartes begann im 17. Jahrhundert die ernsthafte Beschreibung des Äther-Modells
für das ganze Universum. Im Laufe der folgenden Jahrzehnte befassten sich alle
namhaften Physiker, vor allem Newton, damit und verbesserten oder veränderten das
Modell. Im 18. und 19. Jahrhundert war das Äthermodell nicht mehr aus der Physik
wegzudenken, wurde jedoch weiterhin verändert, weil kein einziges Modell zu allen
Beobachtungen kompatibel war. Columb, Fresnel, Maxwell, Thompson, Poisson und
Lorentz waren erfolgreicher Entdecker indem sie Äthermodelle anwendeten.
Michelson's Experiment sollte die drängende Frage beantworten, ob es diese Substanz
nun gibt, oder ob alle geltenden Modelle der Physiker umgeschrieben werden müssten.
Weit verbreitet war das Lorentz'sche Modell der Elektronentheorie und in diesem Modell
war festgeschrieben, dass der "Äther" eine vakuumfüllende unbewegliche Substanz sei.
Die Ausbreitung des Lichts erfolge in diesem Äther wie in einem Medium - ähnlich der
Ausbreitung von Schallwellen in dem Medium Luft.
Der Äther war die bis dahin einzige hypothetische Substanz, die keiner direkten
Messung unterzogen werden konnte und allenfalls indirekt nachweisbar wäre.
Michelson's Experimente beruhten auf dem indirketen Nachweis, der durch das
Verhalten des Lichts sichtbar gemacht werden sollte. Für die Physik der damaligen Zeit
musste die Frage der Existenz des Äthers geklärt werden, da sehr viele Theorien die
Existenz dieser unmessbaren Substanz voraussetzten. Dieser Zustand war unhaltbar.
Wir erleben heute die genau entgegengesetzte Situation in der Physik. Es wurde die
dunkle Materie zur Realität erklärt und dann auch die dunkle Energie. Beides sind
Phänomene, die sich jedes direkten Nachweises entziehen - also auf Dauer nicht
hinnehmbar sind. Problematisch ist diese Situation jedoch vor allem deshalb, weil es
alternative Erklärungen für die astronomischen Daten gibt, die ohne diese "dunklen"
Gespinste auskommen.
Das Prinzip des Versuches bestand darin, einen Lichtstrahl mit einem halbdurchlässigen
Spiegel in zwei Teilstraheln aufzuspalten, beide Teilstrahlen gleichlange Wege, die sich
jedoch in der Richtung um 90 Grad unterscheiden, durchlaufen zu lassen, und
anschließend wieder zusammzuführen, wodurch nur dann Interferenzen entstehen,
wenn die Teilstrahlen phasenverschoben eintreffen, das heißt, wenn einer der beiden
Strahlen schneller oder langsamer als der andere Teilstrahl gelaufen war. Die
unterschiedlichen Geschwindigkeiten wurden erwartet, weil man den Apparat so
aufstellte, dass der eine Teilstrahl parallel zu einem geodätischen Längenkreis verlief
und der andere Teilstrahl tangential zur Umlaufbahn der Erde um die Sonne. (Natürlich
wurden alle möglichen Ausrichtungen des Apparates in die Versuche einbezogen.)
Die unterschiedlichen Geschwindigkeiten hätten sich nach damaliger Ansicht der
Physiker ergeben müssen, weil sich der Teilstrahl, der tangential zur Umlaufbahn lag,
entweder gegen die Bewegung der Erde im "Äther" oder sich mit der zusätzlichen
Geschwindigkeit der Erde ausbreitete, was zu einer vektoriellen Subtraktion/Addition
von 30Km/sec geführt hätte. Diese Erwartung ergab sich vor allem auf der Grundlage,
dass der "Äther" eine Substanz sei, die selbstkeine Eigenbewegungen in Relation zur
Erde habe und alle Körper, die eine Bewegung ausführen, müssten diesen Äther dabei
durchdringen oder teilweise verdrängen.
Ergebnisse der Experimente
Wenn man moderne Lehrbücher befragt, so wird darin oft behauptet, diese Experimente
haben keine Differenzgeschwindigkeit ermittelt. Richtiger ist, dass Michelson's
Experimente nicht die erwarteten Ergebnisse gebracht hatten. Die Auswertung der
Messungen hätte Ergebnisse liefern müssen, die dem Wert von 30Km/Sec nahe
gekommen wäre. Einige Messungen lieferten jedoch Werte in der Größenordnung von
nur wenigen Km/Sec. Nach mehreren Verbesserungen der Apparate und
Wiederholungen des Versuches durch andere Physiker setzte sich schließlich die Ansicht
durch, dieser Versuch habe eindeutig dem Beweis gedient, dass es den Äther nicht gibt.
Michelson selbst gab sich mit diesem Ergebnis nicht zufrieden und konstatierte, dass
der Fehler in der Theorie liegen müsse. Es gab wenige Physiker (G. Stokes und H.
Hertz), die jedoch aus den Messergebnissen, schlossen, dass der Äther von der Erde
mitgeführt werde und es daher auch keine Relativgeschwindigkeit geben könne. Der
Physiker Lorentz ging einen anderen Weg und führte die Längenkontraktion ein, um die
Messergebnisse Michelson's mit der Vorstellung eines ruhenden Äther passend zu
machen.
Insbesonder für A. Einstein stand nun leider fest, dass es keinen Versuch geben könne,
mit dem man den Äther nachweisen kann, denn diesen Äther gibt es seiner Ansicht
nach nicht. Er schrieb damals: "... sowie die mißlungenen Versuche, eine Bewegung der
Erde relativ zum Lichtmedium zu konstatieren, führen zu der Vermutung, daß dem
Begriffe der absoluten Ruhe nicht nur in der Mechanik sondern auch in der
Elektrodynamik keine Eigenschaften der Erscheinungen entsprechen, sondern daß
vielmehr fur alle Koordinatensysteme, für welche die mechanischen Gleichungen gelten,
auch die gleichen elektrodynamischen und optischen Gesetze gelten, wie dies für die
Größen erster Ordnung bereits erwiesen ist. Wir wollen diese Vermutung (deren Inhalt
im folgenden Prinzip der Relativität genannt werden wird) zur Voraussetzung erheben
und außerdem die mit ihm nur scheinbar unverträgliche Voraussetzung einführen..." Es
gäbe somit kein Bezugssystem, das gegenüber anderen bevorzugt werden kann oder
muss. Einstein formulierte darauf hin seine Theorien, die auf zwei Postulaten beruhen:
Alle Bezugssysteme sind gleichberechtigt und die Lichtgeschwindigkeit ist in allen
Bezugssystemen unabhängig von der Richtung gleich und konstant.
Da nun der Raum "leer" geworden war, konnte und musste er mit mathematischen
Konstrukten so "gefüllt" (definiert) werden, als befände sich der altvertraute Äther darin
und somit nach wie vor alle bekannten Wechselwirkungen beschrieben werden können.
Die Relativitäts-Theorie ist ein hinreichend geglückter Versuch, die physikalische Realität
mit mathematischen Gleichungen zu ersetzen.
Objektiver Rückblick
Wie bereits dargelegt, beruhte der Nachweisversuch Michelsons (es war der
aufwendigste und vielversprechendste Versuch zu diesem Anliegen) auf der Annahme,
dass sich der Äther in Ruhe gegenüber der Erde befindet. Nur unter dieser
Voraussetzung hätte das Experiment die erwarteten Ergebnisse liefern können und nur
unter dieser Voraussetzung durfte der Ausgang des Experimentes in der bekannten Art
und Weise ausgewertet werden.
Es liegt jedoch auf der Hand, dass diese Voraussetzung keine umfängliche Gültigkeit
haben konnte, da man eben doch auch von der Annahme hätte ausgehen müssen, der
Äther habe eine eigene Bewegung, in welche Richtung auch immer. Natürlich war diese
Annahme in den damaligen Theorien kaum vertreten, dennoch hätten Physiker diese
Möglichkeit in Betracht ziehen müssen, und kein Physiker der Welt hätte damals der
Interpretation der Ergebnisse des Michelson-Experiments in der Form zustimmen
dürfen, wie es nun mal der Fall war.
Die korrekte Aussage zu den Versuchsergebnissen hätte auch damals lauten müssen:
Das Michelson-Experiment bewies, dass ein postulierter Äther in Bezug zur Erde nicht
ruht, sondern möglicherweise von der Erde (vollständig oder teilweise) mitgenommen
wird, oder der bewegte Äther nimmt die Erde mit, oder es gibt keinen Äther. Zur
weiteren Klärung dieser junktiven Aussage hätten weitere Experimente gemacht werden
müssen.
Im 20. Jahrhundert kamen neue Einwände gegen die bekannte Interpretation der
Messergebniss des Michelson-Experiments von Golling hinzu, der die
Berechnungsmethode in Frage stellte. Insbesondere G. Baer hat sich ausführlich damit
befasst und die Versuchsdaten neu gedeudet.
Erwähnt werden sollen noch diejenigen Versuche, die auf der Grundlage des Michelson-
Experiments in den Jahren danach durchgeführt wurden und prinzipiell das selbe Ziel
verfolgten, nämlich die Frage zu klären, ob der "Äther" existiert oder eben nicht. Bereits
1903 führten Trouton und Noble einen Versuch mit einem drehbar gelagerten
Plattenkondensator durch, bei dem ein Drehmoment auf die Platten erwartet wurde,
falls die Platten eine Relativgeschwindigkeit zum "Äther" hätten. Wie oben ausgeführt,
konnte diese Erwartung nicht eintreten, da der Äther in der Nähe der Erdoberfläche
keinerlei Relativgeschwindigkeit hat. Im Jahre 1963 führte D.C. Champeney einen
Versuch durch, der auf dem Mösbauer-Effekt beruhend eine Äther-Drift hätte
nachweisen können, die im Bereich von cm/sec noch messbar gewesen wäre und somit
eine noch nie erreichte Genauigkeit hatte. Leider ging auch dieser Versuch ins Leere, da
er nur messen konnte, was die Realität ist, nämlich keine Relativ-Geschwindigkeit im
Bereich der Erdoberfläche. Es ist traurig, dass sich in den Köpfen der Physiker eine so
falsche Ansicht über den Äther so hartnäckig bis in die Gegenwart halten kann, obwohl
es doch so natürlich ist, von einer grundlegend anderen Ätherauffassung auszugehen.
Ausblick
In unserer Zeit gibt es gute Beweise dafür, dass der Äther in der Physik seine
Existenzberechtigung hat, ja dass eigentlich nur unter Berücksichtigung des Äthers als
Medium der elektromagnetischen Wellen und als Medium für die Bewegung der Masse
eine geschlossene Modellierung der Welt möglich sein wird. In der Theorie, die auf
diesen Seiten vertreten wird, befindet sich der "Äther" nicht in Ruhe relativ zu einem
Bezugssystem, sondern "Äther" befindet sich grundsätzlich in Vortex-Form. Das heißt,
jedes Sonnensystem, jede Galaxie, jedes Black-Hole ist ein Äther-Wirbel-System. Der
Begriff "Äther" sollte synonym sein mit dem Begriff "latente Materie", wie von G.Baer
vorgeschlagen wurde. Die Wiedereinführung der latenten Materie ist ein dringendes
Gebot der Physik, denn nur unter Beachtung der Realität dieser Materieform, werden
wir Menschen die nächste Stufe der Erkenntnsis erklimmen und schließlich Zugang zu
neuen Energieformen haben, die wir so dringend benötigen. Es sei explizit darauf
hingewiesen, dass der Begriff "latente Materie" nicht identisch ist mit dem Begriff
"dunkle Materie", der vor allem in der Astro-Physik gebraucht wird, um Diskrepanzen
bei den Berechnungen von erwarteten Gravitationswirkungen zu beseitigen. (Dazu mehr
unter "Wirbel-Physik).
G.Baer schlägt vor, das Michelson-Experiment mit modernen Apparaten im Weltraum
erneut auszuführen. Die Voraussage eines solchen Experiments ist, dass deutliche
Relativ-Geschwindigkeiten gemessen werden. Diese lassen sich berechenen und sollten
mit zunehmenden Abstand zur Erde größer werden.
(30.03.2010)
siehe: Was ist der absolute Schwachpunkt der aktuellen Physik?
siehe: Wie kam es zum heutigen Gravitationsgesetz
Physik
Michelson's Experiment
Man darf zu Recht behaupten, dass seine Experimente, die dem
Nachweis des "Äthers" dienen sollten, die folgenschwersten
Experimente der neuzeitlichen Physik waren. Zu Michelson's Zeit
galt die Ansicht, der Raum sei mit einer Substanz erfüllt, die es
galt nachzuweisen. Diese Substanz erfülle das Vakuum und
interagiere mit der stofflichen Materie - der Begriff "Äther" war
das Synonym für diese mysteriöse Substanz.
