Physics

Viel Lärm um Nichts

" Früher hat man geglaubt, wenn aller Äther aus der Welt verschwindet, so bleiben noch Raum und Zeit übrig; nach der Allgemeinen Äthertheorie verschwinden aber Raum und Zeit mit dem Äther "

(Ralf Steffler zur modernen Äthertheorie)

Startseite mit Gesamtübersicht

Bild: Der Krieg der Universums-Theorien .

Newton, Sohn eines Bauern, den er wegen seines frühen Todes nicht kennenlernte, war für die Landarbeit zu schwächlich. Streng katholisch erzogen, widmet er sich ganz und gar der Naturwissenschaft. Als der junge Newton 1672 stolz der Royal Society seine Korpuskel-Theorie unterbreitet, schlägt er voll bei Huygens auf. Der angesehene Wissenschaftler hält Newtons Interpretation seines Prisma-Versuches schlichtweg für baren Unsinn. Newton vertritt die absurde Ansicht, das Licht bestehe aus kleinen Teilchen, die mit verschiedener Geschwindigkeit durch den leeren Raum flögen. Die unterschiedliche Geschwindigkeit der Teilchen seien für die verschiedenen Farben des Lichts verantwortlich

...und das Tollste:

Die Brechung im Prisma hänge von der Gravitationswirkung des Glases auf diese Teilchen ab. Dadurch würden diese Teilchen in Glas merklich an Geschwindigkeit zunehmen. Auf Druck seiner Gegner in der Royal Society paßt Newton 1675 notgedrungen seine Theorie an die anerkannte Äthertheorie an. Fortan erklärt er seine Korpuskeltheorie als Wechselwirkung mit dem Äther, der in Glas dünner sei. Wieder behauptet Newton im Widerspruch zu Huygens, das Licht sei in Glas schneller. 1687 veröffentlicht Newton seine Gravitationstheorie in der "Principia Mathematica" .

Das Mathematik-Buch ist schwer zu lesen und enthält Gedankensprünge, die kaum nachvollziehbar sind. Die Cambridge-Studenten scherzen, daß Newton ein Buch geschrieben habe, das niemand verstehe. Auch Huygens, selbst ein brillanter Mathematiker, meldet ernste Bedenken an:

"Ich kann nicht begreifen, wie Herr Newton eine so gute Mathematik auf eine so absurde physikalische These übertragen kann."

Das Erstaunlichste an Newtons Annahme über die Himmelsmechanik ist hierbei, daß die Anziehungskraft der Himmelskörper augenblicklich wirken soll. Denn diese Fernwirkung wäre unendlich schnell. An Newton prallen Huygens Gegenargumente nicht vollständig ab, und er gibt zu:

"Daß ein Körper auf einen anderen wirkt, auf große Entfernungen durch das Vakuum, ohne ein Medium dazwischen, durch das und mit dessen Hilfe die Kraftwirkung von dem einen auf den anderen übertragen wird, ist für mich so absurd, daß ich glaube, daß kein Mensch mit Kompetenz in philosophischem Denken, so etwas jemals in Erwägung ziehen kann."

Erst nach Huygens Tod 1695 veröffentlicht Newton 1704 in "Opticks" seine revidierte Teilchentheorie vom Licht, das aus unendlich vielen Farben zusammengesetzt sei. Die Wellen-theorie vom Licht hält er für falsch.

Hundert Jahre später fragte sich dann der Naturforscher Spallanzani, wie sich Fledermäuse in dunkler Nacht wohl orientieren. Er verdunkelte deshalb einen Raum, bis er tief schwarz war und ließ eine Fledermaus umherflattern. Er war von dem Ergebnis so erstaunt, daß er weitere Zeugen holte, um dann messerscharf zu schließen:

"So ist ein Ort, von dem wir glauben, daß er vollständig dunkel sei, durchaus nicht so, denn Fledermäuse können erwiesenermaßen ohne Licht sehen."

Bild: Eine Fledermaus fliegt selbst bei absoluter Dunkelheit zielsicher durch engste Maschen.

Das erinnert mich natürlich an Einsteins Relativitätsprinzip, nachdem ja "erwiesenermaßen" alle Inertialsysteme physikalisch gleichwertig sein müssen, weil man den Äther nicht "sehen" konnte. Für Spallazani, der nachwies, daß Schwalben im Frühjahr wieder zu ihrem Nest vom Vorjahr zurückkehren, war es einfach unvorstellbar, daß Fledermäuse nicht mit den Augen sehen. Die Echo-Peilung war noch nicht bekannt und die hochfrequenten Laute der Fledermäuse sind für den Menschen nicht hörbar. Der Raum des Universums ist heute mindestens genauso mysteriös für uns, wie die Echopeilung der Fledermäuse für Spallazani, denn er ist nicht vollständig leer; das zeigt der Casimir-Effekt. Zwei dünne Metallplättchen, in geringem Abstand zueinander, ziehen sich im Vakuum auf geheimnisvolle Weise an...

Der Casimir-Effekt, bereits 1948 von Hendrick Casimir, Physiker in den Forschungslaboratorien der Firma Philips in den Niederlanden vorhergesagt, läßt auf die Existenz von virtuellen Teilchen im Vakuum schließen. 1996 konnte Steven Lamoreaux den vorhergesagten winzigen Effekt mit einer Genauigkeit von 5% nachweisen. Der Casimir-Effekt beruht auf sogenannten Vakuumfluktuationen, die die Unschärfetheorie vorhersagt.

Hiernach können für winzige Augenblicke, sozusagen wenn Gott zwinkert, Lichtteilchen entstehen und wieder vergehen. Nach Casimir sollen in den Zwischenraum der Platten nur Photonen einer bestimmten Wellenlänge passen. Sind die Photonen zu groß, passen sie schlichtweg nicht dazwischen, so daß es zu einem Energie-Unterdruck zwischen den Platten kommt. Die zu messende Kraft ist sehr gering und beträgt etwa der, die ein Gewicht von einem tausendstel Milligramm auf seine Unterlage ausübt.

Obwohl es sich bei virtuellen (scheinbaren) Teilchen nicht um Materie handelt, erscheint das Vakuum plötzlich doch nicht mehr so leer, wie man früher glaubte, und mehr noch. Der Casimir-Effekt beweist die Verletzung der Symmetrie-Gesetze. Mysteriös bleibt die Gravitationswirkung der Vakuumsenergie. Denn, wenn das Vakuum eine brodelnde Energiesuppe ist, dann muß dieser Suppe auch eine Masse zugeschrieben werden, die entsprechende Wirkung im Universum zeigen müßte. Bei der Berechnung dieser Energiesuppe handelt es sich scheinbar um die schlechteste Vorhersage, die jemals gemacht wurde. Um sage und schreibe 10^120 mal so groß wie der tatsächlich beobachtete Wert, hat man sich offenbar verrechnet. Die Quantentheorie hat für die Effekte des Äthers natürlich längst ein Teilchenmodell präsentiert. Es basiert im wesentlichen auf sogenannten Neutrinos, die mal Masse, mal keine haben sollen. Diese geheimnisvollen Teilchen sollen in unvorstellbarer Menge ständig unsere Welt ohne jede spürbare Wirkung durchdringen.

Abgeschirmt in unterirdischen Bergwerken muß man Tage warten, um auch nur ein Neutrino nachzuweisen, weil deren Wahrscheinlichkeit, mit anderen Teilchen in Wechselwirkung zu treten, nahezu Null ist.

Die Äthertheorie entstand ursprünglich aus der klassischen Physik im 19. Jahrhundert. Die Väter der Elektro- und Nachrichtentechnik Faraday, Maxwell, Lorentz und Hertz glaubten fest an einen Universums-Äther. Gemäß Äthertheorie ist Licht als elektromagnetische Welle zu verstehen, die sich im Äther ausbreitet, also eine Raum-Zeit-Vibration darstellt. Der vermeintliche Welle-Teilchen-Dualismus löst sich auf, weil Licht als reine Wellenerscheinung erklärbar ist. Die Eigenschaften solch eines Äthers schienen den Physikern von damals höchst mysteriös. Einige meinten, der Äther bestünde aus winzigen Wirbeln, sogenannten "Vortices". Lord Kelvin hatte schon das spezifische Volumengewicht für das offensichtlich nur scheinbare Nichts berechnet.

Hertz, der schon mit 37 Jahren sterben mußte, weil er sich bei seinen Experimenten vor dem giftigen Quicksilberdampf nicht genügend geschützt hatte, erklärte 1889 bei einem Vortrag:

"Nehmt aus der Welt die Elektrizität und das Licht verschwindet. Nehmt aus der Welt den lichttragenden Äther, und die elektrischen und magnetischen Kräfte können nicht mehr den Raum überschreiten"...

Inzwischen ist der Universums-Äther längst wieder Ziel intensiver und erfolgsversprechender Forschung, und es stellt sich offenbar heraus, daß

der viele Lärm um Nichts

begründet ist. Weltberühmte Physiker , wie Prof. Dr. Brian Greene , der die Bücher <Das elegante Universum> und <Der Stoff, aus dem der Kosmos ist> geschrieben hat, begreifen die Äthertheorie als die fundamentalste Theorie der theoretischen Physik. Die Allgemeine Relativitätstheorie ist hierbei als Pionierleistung Einsteins anzuerkennen, jedoch nicht der Weisheit letzter Schluß.

Startseite mit Gesamtübersicht ....... Einsteins Originalrede zur Äthertheorie

Bild: Alles über Nichts erfahren Sie in den kürzlich erschienenen Büchern <Die kurze Geschichte des Universums > und das bis jetzt leider noch nicht übersetzte Buch <Einstein and the Ether>.

Fazit
Der Raum scheint von einem geheimnisvollen Äther erfüllt zu sein. Zeit stellt sich als Eigenschaft des Äthers dar!

 



© 2004 Ralf Steffler. All Rights Reserved.
 The World of modern Physics

... shows You the World of modern Physics