Auf dieser Website wird ein alternativer Zugang zur Relativitätstheorie beschrieben, der auf der Verwendung der Newtonschen Mechanik mit veränderlicher Masse basiert.
Die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit wird nicht postuliert und auch die Lorentz-Transformation wird für die Herleitung der relativistischen Gleichungen nicht verwendet.
Bevor Sie fortfahren, empfehlen wir Ihnen, den “Hinweis für den Leser” zu lesen.
Zwei wichtige Erkenntnisse
Der Start zu diesem alternativen Zugang basiert auf zwei wichtigen Erkenntnissen.
Über die erste Erkenntnis referiert Max Born. Er zeigt in seinem Buch „Die Relativitätstheorie Einsteins“ – S. 244-247, dass es für die Gleichung E=mc² einen „einfachen Beweis von Einstein“ gibt, der „keinen Gebrauch vom mathematischen Formalismus der Relativitätstheorie macht“.
Die zweite Erkenntnis wird von Richard Feynman in seinem Werk „Lectures on Physics“ erwähnt. Er weist darauf hin, dass das Zweite Gesetz der Dynamik mit der relativistischen Massenformel anwendbar ist.
Da das Zweite Gesetz der Dynamik mit konstanter Masse die klassische Mechanik beschreibt, stellt sich die Frage:
Was lässt sich mit dem gleichen Gesetz unter der Voraussetzung einer variablen Masse erreichen?
Das Gesetz Newtons in Verbindung mit E=mc² führt zur Relativitätstheorie
Nun, es stellt sich heraus, dass das Gesetz Newtons, in Verbindung mit der aus der klassischen Physik abgeleitet Energie-Masse-Äquivalenz E=mc², die Relativitätstheorie durch einen einfachen Herleitungsweg intuitiv einleiten kann.
Dieser Weg wurde mit dem Buch „Newton und die Relativität“ beschritten und konsequent verfolgt mit erstaunlichen Ergebnissen:
Denn startend vom zweiten Gesetz der Dynamik mit variabler Masse lassen sich alle Gleichungen der speziellen Relativitätstheorie bis hin zur Konstanz der Licht-geschwindigkeit durch eine Abfolge nachvollziehbarer Herleitungen beweisen.
Das Gesetz Newtons ist allgemein gültig
Es wird gezeigt, dass das Zweite Gesetz der Dynamik auch unter relativistischen Bedingungen allgemein gültig bleibt und dass es somit einen direkten Übergang von der Newtonschen zur relativistischen Mechanik ermöglicht.
Daraus folgt, dass die klassische Mechanik nicht länger als Grenzfall der relativistischen Mechanik betrachtet werden muss:
Es ist vielmehr die Relativitätstheorie, die als logische Erweiterung der Newtonschen Mechanik interpretiert werden kann.
Letztlich geht es darum, die klassische und die relativistische Mechanik wieder zu einer einzigen wissenschaftlichen Disziplin zu vereinen.
Das ist im Wesentlichen der hier verfolgte Ansatz.
Das Anliegen ist, einen einfachen Einstieg in die Spezielle Relativitätstheorie anzubieten, bei dem zum Auftakt die schwierigsten Konzepte gemieden werden.
Begriffe wie “Längenkontraktion“, “Zeitdilatation“, “Lorentz-Transformation” und zuletzt die “Konstanz der Lichtgeschwindigkeit” stellen nicht die Voraussetzung, sondern die Zielsetzung von diesem alternativen Zugang zur Relativitätstheorie.
Um weiterzulesen, empfehlen wir, auf “Abfolge der relativistischen Herleitungen” zu klicken.
Hallo,
ich habe mir schon einiges durchgelesen. Ich verstehe nur den Sinn des Unterfangens nicht ganz. Was ist denn das Ziel hiervon?
Soll hiermit die Relativitätstheorie in Frage gestellt werden?
Beste Grüße Dominik
Vielen Dank für Ihren Kommentar.
Auf dieser Website werden die Ergebnisse der Speziellen Relativitätstheorie (SRT) nicht infrage gestellt, sondern bestätigt.
Die Resultate sind gleich wie bei dem konventionellen Zugang zur SRT, aber der Einstieg, der Weg und die Methoden zur Herleitung der relativistischen Beziehungen sind anders.
Der konventionelle Herleitungsweg startet vom Postulat der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit und benutzt die Kinematik unter Verwendung der Lorentz-Transformationen.
Wir starten vom Prinzip der Veränderlichkeit der Masse und leiten die wichtigsten Relationen der SRT alternativ her, mit Hilfe der Dynamik, unter Anwendung der Energie- und Impulserhaltungssätze.
Beste Grüße,
Francesco Cester
Ich will es etwas anders als Francesco Cester formulieren: Die Kraft ist die zeitliche Ableitung des Impulses. Der Impuls ist ein Produkt. Nach den Regeln der Differentiation eines Produkts müssen beide Komponenten eines Produkts nach der Zeit abgeleitet werden. Dies ist eine mathematische Regel, die nicht umgangen werden kann.
Damit taucht auch der Term dm/dt auf. Dieser wurde früher auf Null gesetzt, weil zu Newtons Zeiten Massenänderungen nicht bekannt waren. Die heutige Physik kann aber durch Messung beweisen, dass sich Massen ändern. Damit ist der Term dm/dt ungleich Null und der Ausdruck für die Kraft als zeitliche Ableitung des Impulses ergibt zwei Terme, die durch eine Summe verbunden sind.
Damit ist der Physiker nun aber gezwungen, sich mit dem zweiten Term, der dm/dt ungleich Null enthält, zu beschäftigen. Daher müssen für die Herleitung weiterer Basisgrößen der Physik nun Wege gefunden werden, um mittels des sich hier andeutenden gleitenden Übergangs von der klassischen Mechanik hin zu den Beziehungen der relativistischen Mechanik bei hohen Geschwindigkeiten konkrete Ergebnisse zu bekommen.
Dieser von Cester beschrieben Weg vermeidet die immer noch in der heutigen Physik genutzten Postulate und kommt dennoch (!) zu der von Einstein auf seinem Weg abgeleiteten Gleichungen der relativistischen Mechanik.
Somit relativiert sich die eingangs gestellt Frage, ob die Relativitätstheorie in Frage gestellt werden soll. – Nein, soll sie nicht! – Ihre Gültigkeit bleibt voll erhalten, nur wird deutlich, dass der von Cester beschrittene Weg die spezielle Relativitätstheorie noch eleganter erscheinen lässt, als sie es bisher schon gewesen ist.
Sie geht nämlich nun per gleitendem Übergang aus der klassischen Mechanik hervor, indem die physikalisch nachweisbare Änderung von Massen bereits im Ansatz berücksichtigt wird und sich in der Rückschau als das Bindeglied von der klassischen Mechanik zur relativistischen Mechanik herausstellt. Veränderliche Massen waren den Physikern zu Zeiten Newtons gänzlich unbekannt, so dass ihnen der von Cester begangene Weg verschlossen bleiben musste.