Kritische Stimmen
zur Relativitätstheorie

von Wolfgang Engelhardt

Nachstehend ein sehr interessanter Austausch aus dem Blog  von Dr. Markus Pössel Überlichtschnelle Neutrinos?  zwischen dem Teilnehmer Chrys und Dr. Wolfgang Engelhardt, ehemaliger Mitarbeiter am Max-Planck-Institut für Plasmaphysik, Garching  – Dr. Markus Pössel hat sich bis heute in diesem Austausch nicht eingemischt:

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Dr. Wolfgang Engelhardt – c=const  – 24.04.2012, 00:51

Seit 1925 (Michelson/Gale) ist bekannt, dass die Lichtgeschwindigkeit auf der Erde aufgrund des Sagnac-Effekts anisotrop ist (Michelson/Gale). Die Neutrino-Experimente fanden auf der Erde statt, wo man gar nicht erwarten konnte, dass die SRT mit dem Postulat c=const gilt. Insofern muss die Aufregung um das Neutrino-Experiment äußerst verwundern.

Auf Anfrage hat mir Prof. Ereditato mitgeteilt, dass die ca. 170 Autoren des OPERA-Reports den Sagnac-Effekt bei der Datenauswertung nicht berücksichtigt haben. Der Effekt wirkt sich bei der Uhrensynchronisation noch viel stärker aus. Diese Synchronisation wurde von einem Dr. Feldmann im Auftrag der PTB besorgt, von dem nicht bekannt ist, ob er als Einziger an den Sagnac-Effekt gedacht hat. Leider weigert sich die PTB, die Adresse von Dr. Feldmann bekannt zu geben. Dr. Bauch von der PTB behauptet, Dr. Feldmann habe die Regeln der SRT, also c=const verwendet, der Präsident Prof. Göbel behauptet, Dr. Feldmann habe den Sagnac-Effekt berücksichtigt, also c =/= const angenommen. Einer Klärung dieser Fragen geht der Präsident aus dem Weg, indem er sich weigert, künftig e-mails von mir zu beantworten.

Herr Pössel wäre gut beraten, den Sagnac-Effekt in seine Erklärungen zum OPERA-Experiment einzubeziehen. Vielleicht gelingt es ihm, von der PTB zu erfahren, ob man nun c=const entsprechend dem Postulat der SRT angenommen hat, oder ob man berücksichtigt hat, dass das Experiment auf der Erde stattgefunden hat, wo die Lichtgeschwindigkeit in Richtung Ost-West c+v und in Richtung West-Ost c-v ist, wie schon 1925 experimentell verifiziert.

Die jüngste Behauptung, ein „schief“ eingeführter Stecker könne zu 60 ns Verzögerung führen, kann unter Experten nur Gelächter auslösen. Sollte das Signal 60 ns in der Steckdose verbummelt haben, weil es den Ausgang nicht fand?

Chrys – 24.04.2012, 13:45

Zitat Dr. Wolfgang Engelhardt: »Diese Synchronisation wurde von einem Dr. Feldmann im Auftrag der PTB besorgt,«

Das stimmt so nicht. Die fragliche GPS Installation war von den Schweizern (METAS) vorgenommen worden, die Deutschen (PTB) hatten lediglich die Funktionalität nachgeprüft und bestätigt.

Bei GPS wird der Sagnac-Effekt routinemässig berücksichtigt. Das ist dokumentiert und lässt sich übrigens auch via google leicht finden.

Haben Ihre „lachenden Experten“ denn auch schon eine Erklärung dafür, warum die OPERA Sensationsmessungen bei ICARUS ganz und gar nicht bestätigt werden?
http://press.web.cern.ch/…ases2011/PR19.11E.html

Dr. Wolfgang Engelhardt – Wackelkontakt – 24.04.2012, 23:42

Prof. Ereditato hat mir im Zusammenhang mit Fragen zur Uhrensynchronisation am 31.10.2011 geschrieben:

„Dear Wolfgang,
even if we did not elaborate on that in the paper, this is taken into account in the synchronization procedure. We will be more explicit in the journal publication.
If you wish you could directly ask the PTB about it.
Kind regards,
Antonio“

Dies habe ich mit Hinweis auf Ref. [22] (Verfasser Thorsten Feldmann, PTB) des OPERA-Reports getan und von der PTB unbefriedigende Auskünfte erhalten, wie oben beschrieben. Was Herr Feldmann genau gemacht hat, lässt sich auch „via google“ nicht ermitteln.

Vom 21. Oktober bis 6. November gab es offenbar eine neue Kampagne zur Messung der Neutrinogeschwindigkeit, wobei Einzelereignisse registriert werden konnten. OPERA machte etwa 20 Ereignisse dingfest und bestätigte die Ergebnisse, die in den Jahren 2009-2011 mit statistischen Methoden an ca. 15000 nachgewiesenen Neutrinos gewonnen worden waren. Daraufhin wurde das Manuskript an das Journal of High Energy Physics (17 November 2011) zur Veröffentlichung eingereicht.

Im gleichen Zeitraum führte ICARUS Messungen am gleichen Neutrinostrahl durch und machte 7 Neutrino-Ereignisse dingfest. Man kam zu dem Schluss: „The result del t = 0.3 +/- 4.9(stat.) +/- 9.0(syst.) ns is compatible with the simultaneous arrival of all events with speed equal to that of light.“ Das Erstaunliche ist, dass beide Gruppen die gleiche Prozedur zur Uhrensynchronisation benützten, wie von ICARUS ausdrücklich mit Bezug auf den revidierten OPERA-Report arXiv:1109.4897 betont wird. Hat etwa ein Saboteur immer dann, wenn OPERA am Messen war, am Stecker gewackelt? Und das auch schon die drei Jahre vorher, als OPERA allein am Messen war? Man erträgt nur mit einem gehörigen Maß an Humor die Kapriolen ernsthafter Wissenschaftler, die den Steuerzahler nicht unerhebliche Summen Geld kosten. Gelächter ist vielleicht doch die angemessenste Reaktion.

Und das alles, weil man plötzlich an einer ziemlich verrückten Idee von Woldemar Voigt (https://www.kritik-relativitaetstheorie.de/…ion.pdf , https://www.kritik-relativitaetstheorie.de/…_LT.pdf ), die sich für Schall als völlig unzutreffend erwies, die aber einige Physiker (Lorentz, Poincaré, Einstein) bei Licht für denkbar hielten, Zweifel bekam. Im Jahre 1925 war diese Idee schon durch die Michelson-Gale Messungen falsifiziert worden, denn c=const galt offenbar nicht auf der Erde. Man klammerte sich an die Tatsache, dass die Erde doch rotiere, also kein Inertialsystem sei. Ja, das ist richtig. Während das Licht in entgegengesetzten Richtungen das riesige Sagnac-Interferometer umkreiste und zu unterschiedlichen Zeitpunkten am Ausgangspunkt wieder ankam, bewegte sich die Erdoberfläche mit den Interferometerspiegeln tatsächlich um 3 mm! Wegen der Rotation allerdings auf einem Kreisbogen, der um einen hundertstel Atomdurchmesser von der geraden Linie abwich. Schwupps! war der x v/c^2 Term der Lorentz-Transformation wieder verschwunden, die Galilei-Transformation war im beschleunigten Bezugssystem wieder zu ihrem Recht gekommen. Doch im Wolkenkuckucksheim der Inertialsysteme gilt weiterhin die Lorentztransformation, wird mal widerlegt, mal bestätigt. Eigentlich ist das nicht zum Lachen, Herr Chrys.

Chrys – 25.04.2012, 10:06

Was sich beispielsweise recht schnell ergoogeln lässt, ist diese Quelle:
Neil Ashby. The Sagnac effect in the Global Positioning System. In: G. Rizzi and M. L. Ruggiero (eds.) Relativity in Rotating Frames, Kluwer, Amsterdam, 2004 [Draft].
Da heisst es dann:

„Section 5 discusses Sagnac corrections that are necessry when comparing remote clocks on earth by observations of GPS satellites in common-view.”

Und die besagte Section 5 schliesst mit der Feststellung:

„Sagnac corrections of the form of Eq. 1.19 are routinely used in comparisons between distant time standards laboratories on earth.”

Dies deckt sich dann doch auch mit der Auskunft, die Sie von Prof. Ereditato erhalten haben, sofern sich diese auf den Sagnac-Korrekturen bezieht, wovon ich ausgehe. Die Time Of Flight Inkonsistenz zwischen den OPERA und den ICARUS Messungen wird ihre Ursache schwerlich in dem Teil der LNGS Equipments haben, den beide Experimente gemeinsam nutzen. Man sollte also schauen, wo OPERA mit den Zeitsignalen etwas anders macht als ICARUS, aber dafür kann der Sagnac-Effekt doch keine Rolle mehr spielen. Dann eher schon der ominöse Stecker.

Dr. Wolfgang Engelhardt – 27.04.2012, 00:14

Als Außenstehender kann man nicht wissen, welche Kämpfe in den Höhlen tief unter dem Gran Sasso ausgetragen werden. Allerdings empfinde ich es als Skandal, dass sich zwei riesige Teams von hochbezahlten Wissenschaftlern (das kleinere von ca. 70 Personen verfügt sogar über einen Nobel-Preisträger) nicht darauf einigen können, wann Neutrinos, die zu einem bekannten Zeitpunkt in CERN erzeugt werden, unter dem Gran Sasso ankommen. Warum können sich die Herrschaften nicht zusammensetzen, gegenseitig ihre Daten analysieren und anschließend der Öffentlichkeit ein belastbares Messergebnis präsentieren? So wie die Sache jetzt aussieht, haben diese „Forscher“ jegliches Vertrauen verspielt und verdienen nicht, dass man ihren politischen Verlautbarungen, die offenbar mit Physik nichts mehr zu tun haben, noch Beachtung schenkt.

Immerhin war für mich eine Bemerkung im ICARUS-Report aufschlussreich, nämlich dass die Standard GPS-Empfänger in CERN und LNGS eine Genauigkeit von nur etwa 100 ns hätten. Um eine Zeitdifferenz dieser Größenordnung geht es gerade! Man hat deshalb genauere Empfänger „Septentrio PolaRx2e“ und dazu noch eine Cäsium-Uhr „Symmetricom Cs4000“ gekauft, sicher nicht billig das Ganze. Dabei hätte ich mit meinem handlichen Wander-Garmin für ein paar 100 € aushelfen können, das auf 3 m, entsprechend 10 ns genau misst, wie ich selbst im Gebirge auf meinen Wanderungen überprüfen konnte. Man fragt sich, was diese „Experimentatoren“, die nicht mal einen Stecker fixieren können, eigentlich wissen und machen.

Das einzig Interessante an diesen „Messungen“ liegt darin, dass der verdrängte Widerspruch zwischen Sagnac-Effekt und SRT ans Tageslicht gebracht wird. Vielen Dank, Herr Chrys, für den Ashby Aufsatz, der diesen Widerspruch schön herausarbeitet. Ashby leitet die übliche Sagnac-Formel im nicht rotierenden ECI-System her (1.9) und lässt dann die gegenläufigen Strahlen in diesem System „theoretisch“ interferieren, obwohl es da gar kein Interferometer gibt. Die Interferenz erfolgt im rotierenden System, z.B. an Michelson´s Spiegeln. Tatsächlich findet man dort eine Phasendifferenz wie Ashby sie ausrechnet (1.10), aber dies bedeutet, dass man die im ECI-System berechneten Zeitdifferenzen mit Hilfe der Galilei-Transformation t´ = t auf das rotierende System einfach überträgt. Hätte man korrekt mit der Lorentz-Transformation gerechnet, dann wäre natürlich c = const herausgekommen, d.h. im rotierenden System hätte es, im Gegensatz zur Messung, gar keine Zeitdifferenz gegeben.

Bei der Satellitenbeobachtung „in common view“ könnte man nun auf die Idee verfallen, die SRT anzuwenden, nach der die Lichtgeschwindigkeit isotrop, unabhängig von der Geschwindigkeit des Senders und auch des Empfängers ist. Dann würde man nach Aussendung eines Signals von einem bekannten Satellitenort aus das gleiche markierte Signal an zwei unterschiedlichen Orten auf der Erde auffangen, die bekannten Abstände zum Satelliten durch c teilen und mit Hilfe der berechneten Zeitdifferenzen die räumlich entfernten Uhren synchronisieren. So scheint es nach Aussage von Dr. Bauch sein Mitarbeiter Dr. Feldmann gemacht zu haben, denn die korrekten Regeln der SRT, also c=const, seien sicher gestellt gewesen.

Nach Aussage des Präsidenten Prof. Göbel, scheint es aber anders gewesen zu sein. Dr. Feldmann habe nämlich den Sagnac-Effekt korrekt berücksichtigt, vermutlich also Ashby´s obige Rechnungen zugrunde gelegt, welche bei der Übertragung der berechneten Zeiten aus dem ECI-System auf das ECEF-System die Galilei- statt der Lorentz-Transformation verwenden. Dann freilich gilt für die Lichtgeschwindigkeit im ECEF-System zwischen Satellit und Bodenstation c+/-v, je nachdem, ob sich die Bodenstation auf den Satelliten zu, oder von ihm wegbewegt. Wie es wirklich gewesen ist, könnten wir nur von Herrn Feldmann selbst erfahren, aber die PTB lässt nicht zu, dass ich mit ihm kommuniziere. Mir ist nicht bekannt, was in dieser eigentlich wissenschaftlichen Frage die PTB zu verbergen hat. Ein wenig schmunzeln muss ich aber schon, wenn der Präsident keine e-mail mehr von mir beantworten will, weil er glaubt, mich mit den widersprüchlichen Aussagen aus seinem Haus hinreichend informiert zu haben. Fehlt es ihm möglicherweise selbst an hinreichender Information?

Dr. Wolfgang Engelhardt – 23.06.2012, 01:03

Noch immer ist nicht geklärt, ob bei der Uhrensynchronisation die spezielle Relativitätstheorie mit dem Postulat c = const, oder ob der Sagnaceffekt mit c +/- v zur Anwendung kam. Hierüber gibt es widersprüchliche Aussagen der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt: Dr. Bauch behauptet, dass der verantwortliche Physiker Dr. Feldmann c = const angenommen habe, während der ehemalige Präsident Professor Göbel angibt, der Sagnaceffekt, also c +/- v , sei korrekt berücksichtigt worden. Allerdings sagt er nicht, mit welcher Zeittransformation die Berechnungen im Inertialsystem auf das rotierende System Erde übertragen wurden. Es steht zu vermuten, dass die Galileitransformation t´ = t statt der Lorentztransformation verwendet wurde. Das Neutrino-Laufzeit Experiment eröffnet die Chance zu ermitteln, ob die Resultate mit dem Postulat
c = const, oder mit den Messungen von Michelson und Gale übereinstimmen, die dieses Postulat nicht bestätigen.

Dr. Wolfgang Engelhardt – 29.07.2012, 23:44

Nach Auskunft des Schweizer Bundesamts für Metrologie (METAS) steht nun fest, dass bei der Uhrensynchronisation „in common view“ nicht die SRT mit dem Postulat c = const, sondern der Sagnaceffekt mit c +/- v zugrunde gelegt wird. Damit wird die Angabe von Prof. Göbel grundsätzlich bestätigt, während die Aussage von Dr. Bauch, nämlich die Regeln der SRT seien sichergestellt gewesen, als Fehlinformation angesehen werden muss. Allerdings ist nicht auszuschließen, dass der junge Physiker Dr. Feldmann naiverweise doch die SRT als gültig angesehen hat, und unter der Voraussetzung c = const die Uhrensynchronisation vorgenommen hat. In seinem Report http://operaweb.lngs.infn.it/Opera/publicnotes/note134.pdf hat Dr. Feldmann jedenfalls den Sagnaceffekt mit keinem Wort erwähnt. Solange die PTB den Kontakt zu Dr. Feldmann nicht vermittelt, kann man hierüber nur spekulieren.

Dank der Hartnäckigkeit von Frau Lopéz hat sich die PTB schließlich doch zum Synchronisationsproblem geäußert: https://www.kritik-relativitaetstheorie.de/2012/07/neutrino-experiment-anfrage-an-die-physikalisch-technische-bundesanstalt/. Zwar wurden die Fragen 1) – 3), die Frau Lopéz präzise formuliert hatte, nicht wirklich beantwortet, weil die PTB offenbar auch nicht weiß, welche Annahmen der von ihr verwendeten Software zugrunde liegen, es scheint aber aus den vagen Andeutungen von R. Wynands hervorzugehen, dass man grundsätzlich den Sagnac Effekt und nicht das SRT-Postulat c = const bei der Uhrensynchronisation voraussetzt. Dies stimmt mit der Angabe von METAS in einer an mich gerichteten e-Mail (Absender: Jacques Morel) überein. Nur folgerichtig ist es dann, wenn man bei der Übertragung der im inertialen ECI-System berechneten Zeitdifferenzen in das rotierende Erdsystem nicht die Lorentztransformation, sondern die Galileitransformation verwendet. So jedenfalls hat es N. Ashby gemacht (s.oben) und es besteht kein Grund zu der Annahme, dass die PTB (bzw. die von ihr verwendete Software) anders vorgegangen ist.

Bei aller Kontroverse um das Neutrinoexperiment hat es doch den unbestreitbaren Nutzen gehabt, die Richtigkeit der Messungen von Michelson und Gale aus dem Jahr 1925 im Prinzip zu bestätigen: Es gilt c +/- v und nicht das Postulat c = const.

Dr. Wolfgang Engelhardt – 06.08.2012, 14:35

Es liegt mir völlig fern, Dr. Feldmann zu verdächtigen, er verstehe sein Handwerk nicht. Ganz im Gegenteil: Er schien nur konsequent anzuwenden, was man ihm während seiner Ausbildung beigebracht hatte, nämlich die Lichtgeschwindigkeit sei unabhängig von der Geschwindigkeit sowohl der Quelle als auch des Empfängers, also c = const entsprechend Einsteins Vermutung. Dieser Ansicht waren ja auch die 170 Autoren des OPERA-Reports, sowie Dr. Bauch, der mir an Dr. Feldmanns Statt auf meine Anfrage geantwortet hatte. Zu gerne hätte ich vom Autor selbst erfahren, warum er in seinem Report den Sagnac-Effekt nicht erwähnt, aber die PTB hat die Kontaktaufnahme nicht vermittelt.

Nunmehr ist klar, weshalb sich die PTB so lange weder zu der von ihr angewandten Synchronisationsprozedur äußern, noch die präzise gestellten Fragen von Frau Lopez ebenso präzise beantworten konnte: Man vertraut auf die Software von Herstellern, ohne zu hinterfragen, welche physikalischen Annahmen den Algorithmen zugrunde liegen. Man sei bisher auf keine Inkonsistenzen gestoßen. Wie sollte man auch, wenn man immer dasselbe tut und die Synchronisation von weit entfernten Uhren nicht unabhängig überprüfen kann. Das geschieht erst jetzt durch das Neutrinoexperiment und prompt ist man auf Inkonsistenzen gestoßen. Immerhin weiß man nun durch ein knapp gehaltenes Statement von METAS, dass bei der Synchronisation c +/- v – in Übereinstimmung mit dem Sagnac-Effekt – und nicht c = const vorausgesetzt wird.

Als sicher kann gelten – auch wenn es dafür keine ausdrückliche Bestätigung gibt – dass man nach Methode Ashby die im ECI-System berechneten Zeitdifferenzen mit Hilfe der Galileitransformation ins bewegte Erdsystem überträgt. Dies ist insofern konsequent, als nach Abkehr von c = const die Lorentztransformation, die auf diesem Postulat beruht, gegenstandslos wird.

Chrys macht eine vage Andeutung, dass – anders als in einem Inertialsystem – auf der rotierenden Erde die SRT womöglich gar nicht anwendbar ist. Er wird dies aber nicht ernsthaft glauben, wenn er sich klar macht, dass sich die Erdoberfläche in unseren Breiten zwischen Aussendung und Empfang eines GPS-Signals um ca. 20 Meter auf einem Kreisbogen bewegt, dessen Abweichung von der geraden Linie nur etwa 50 Mikrometer beträgt. Es ist eine absurde Vorstellung und entbehrt jeder physikalischen Begründung, dass die damit verbundene winzige Querbeschleunigung die Lorentztransformation in die Galileitransformation überführen sollte. Viel plausibler ist es anzunehmen, dass Einsteins Vermutung auch in einem Inertialsystem nicht zutrifft.

Siehe weitere Beiträge von Dr. Wolfgang Engelhardt im Blog von Dr. Markus Pössel:

Dr. Wolfgang Engelhardt – 08.08.2012, 23:40:

Sehr schön! Nun wissen wenigstens Sie, wie man die Synchronisation von zwei weit entfernten Uhren bewerkstelligt, wenn es uns die PTB schon nicht sagen kann, weil sie keinen Einblick in die verwendete Software hat. Ich für mein Teil würde folgendermaßen vorgehen: Zur GPS-Zeit t, die auf das inertiale ECI-System bezogen ist, wird ein Signal vom Satelliten zu zwei Stationen auf der Erde geschickt, die zur Zeit t den Abstand x1 und x2 vom Satelliten haben. Die Laufzeit zu den Stationen beträgt x1/c + dt1 bzw. x2/c + dt2. Die Korrekturen dt1,2 lassen sich aus Kenntnis von Geometrie und Rotationsgeschwindigkeit der Erdoberfläche leicht ausrechnen. Nun würde ich die Stationsuhren bei Eintreffen der Signale auf die Zeit t + x1/c + dt1 bzw.
t + x2/c + dt2 stellen. Sie sollten dann unter Berücksichtigung des Sagnac-Effekts synchronisiert sein. Aus den Andeutungen von Dr. Morel scheint hervorzugehen, dass METAS in dieser Weise verfährt. Wenn Sie wollen, können Sie ihn ja nochmals befragen ( Jacques.Morel (ad) metas.ch ).

Allerdings hat man bei dieser Vorgehensweise angenommen, dass man die Zeiten t + x1,2/c + dt1,2 einfach eins zu eins auf das rotierende Erdsystem übertragen kann, obwohl sie im ECI-System definiert sind. Das bedeutet jedoch, dass man die Galilei-Transformation der Zeit: t´ = t angewendet hat.

Hätte man mit Einstein unterstellt, dass die Geschwindigkeit des Lichts unabhängig von der Geschwindigkeit sowohl der Quelle als auch des Empfängers c = const sei, woraus die Lorentztransformation folgt, so wären die Laufzeiten des Lichts aus der Sicht der Stationsuhren x1/c bzw. x2/c gewesen und man hätte sie auf eine Zeit t1 + x1/c, bzw.  t2 + x2/c stellen müssen, wobei die Zeiten t1 und t2 aus der Lorentztransformation zu errechnen wären. Dabei entsteht die Paradoxie, dass der Sendezeitpunkt t, der per Definitionem im ECI-System für das Signal, das in unterschiedliche Richtungen abgestrahlt wird, gleichzeitig ist, von den Erduhren als ungleichzeitig „erlebt“ wird, weil in die Lorentz-Transformation der Zeit noch die Abstände x1,2 eingehen. Nur für x1 = x2 gäbe es einen gemeinsamen Startpunkt für die Aussendung des Zeitsignals.

METAS hat kaum so etwas Abstruses angenommen, sondern, wie gesagt, die obige Sagnac-Korrektur vorgenommen, wobei die Galileitransformation t = t´ in Übereinstimmung mit Ashby unterstellt wurde. Auch wenn Ashby nicht ausdrücklich davon spricht, so errechnet er doch beim Sagnac-Interferometer von Michelson/Gale Interfernzstreifen im ECI System, die nicht dort, sondern im rotierenden Erdsystem gemessen werden. Das heißt aber, er nimmt de facto die Galileitransformation der Zeit an: t = t´. Was die PTB inhaltlich gemacht hat, können wir nicht wissen, weil sie es nach Aussage des Leiters „Präsidialer Stab PTB“ R. Wynands auch nicht weiß. Ultra posse nemo obligatur.

Dr. Wolfgang Engelhardt – 10.08.2012, 22:28

Sie drücken sehr präzise aus, was ich kritisiere. Sie schreiben nämlich: „Die Zeitkoordinate t ist bei der ECI ” ECEF Transformation gar nicht betroffen. Das t wird auch bei obiger Rechnung unverändert als die Koordinatenzeit des Inertialsystems durchgeschleppt, entspricht also in der Praxis der GPS-Zeit.“ Aha! Stellen Sie sich mal die Erdoberfläche, auf der sich die zu synchronisierenden Uhren befinden, auch als ein Inertialsystem ECII vor, das sich gegenüber ECI mit der Geschwindigkeit v geradlinig bewegt. Der Unterschied gegenüber dem ECEF System ist minimal: Wie oben bereits beschrieben, beträgt die Abweichung von der Geradlinigkeit nur 50 Mikrometer auf 20 m Länge. Lassen Sie im ECI-System die Zeit t (GPS-Zeit) und im ECII System die Zeit t´ gelten. Nun würden Sie die Zeit nicht „durchschleppen“ (bzw. die Galileitransformation
t´ = t anwenden), sondern artig die Lorentztransformation bemühen: t´ = gamma (t – x v/c^2). Wegen der winzigen Querbeschleunigung der Stationen auf ihren Kreisbahnen, die praktisch Gerade sind, lassen Sie einfach den Term x v / c^2 weg, der in der SRT gerade für c = const sorgt? Natürlich kommen Sie dann zu
c +/- v, was ja der Realität entspricht, aber Sie ignorieren offenbar die Lorentztransformation und mit ihr die SRT. Lassen Sie mal in Ihrer Rechnung r-> unendlich gehen, omega -> 0 und zwar so, dass omega r = v. Dann kann man das rotierende ECEF-System gewiss mit obigem ECII identifizieren, denn die Abweichung von der Geradlinigkeit ginge in der Nähe der Stationen gegen Null. Würden Sie jetzt auch die Lorentztransformation ignorieren und die Zeit mit t´ = t „durchschleppen“?

Bis jetzt haben weder Sie noch die PTB gesagt, wie die Uhren in der Praxis synchronisiert werden sollen. Oben habe ich einen Vorschlag gemacht, von dem ich glaube, dass er dem entspricht, was METAS tut. Stimmen Sie diesem Vorschlag zu?

Dr. Wolfgang Engelhardt – 13.08.2012, 18:16:

Nun sind wir einen schönen Schritt weitergekommen. Offenbar akzeptieren Sie meinen Vorschlag zur Synchronisierungsprozedur, die höchstwahrscheinlich auch von METAS im Prinzip so durchgeführt wurde. Sie beziehen sich auf Ashby, der beim Übergang vom ECI-System ins rotierende ECEF-System folgende Transformationsformeln benützt:
t = t´, r = r´, phi = phi´ + omega t´, z = z´
Diese sind allerdings äquivalent zur Galileitransformation und widersprechen der Lorentztransformation.

Um dies einzusehen, gehen wir zurück auf kartesische Koordinaten. Im ECI-System gilt:
x = r cos phi, y = r sin phi und im ECEF-System gilt: x´ = r´ cos phi´, y´ = r´ sin phi´
Setzt man obige Transformationsformeln ein, so erhält man
x = x´ cos (omega t´) – y´ sin (omega t´) , y = y´ cos (omega t´) + x´ sin (omega t´)
Entwickelt man für kleine Zeiten t sehr viel kleiner als 1/omega ( omega t = 5×10^(-6) für die Laufzeit eines GPS-Signals zur Erde) und berücksichtigt man nur Terme 1. Ordnung, so erhält man
x = x´– y´ (omega t´) , y = y´ + x´ (omega t´)
Wählt man weiterhin einen lokalen Bereich im Gebiet x´ sehr viel kleiner als r, y´ = r aus und setzt omega r = v, so ergibt sich
x = x´ – v t , y = y´ + (x´/r) v t , z = z´ , t = t´
Im Grenzfall r -> unendlich verschwindet die Krümmung der Kreisbahn und die Erdoberfläche nähert sich lokal beliebig nahe einem mit v bewegten Inertialsystem an. Die Transformation ins bewegte System sollte in diesem Grenzfall in die Lorentztransformation übergehen, aber stattdessen bekommt man die Formeln der Galileitransformation
x = x´ – v t , y = y´, z = z´ , t = t´ .
Dies widerspricht der Lorentztransformation
x = gamma (x´ – v t´) , y = y´, z = z´ , t = gamma (t´ – x´ v / c^2) ,
aus der c = const folgen würde, während die Galileitransformation c +/- v ergibt, durchaus im Einklang mit den Messungen.

Wenn es also notwendig ist, bei der Synchronisation der Uhren den Sagnaceffekt nach Ashby zu berücksichtigen, wie Sie und ich es glauben, und wie METAS es wohl auch tut, so ignoriert man beim Übergang vom inertialen ECI-System ins bewegte ECEF-System die Lorentztransformation, die nicht nur durch die Messungen von Michelson/Gale, sondern auch durch die jetzigen Neutrino-Laufzeitmessungen widerlegt wird, weil ja die Experimente durch die Galileitransformation richtig beschrieben werden, während die Anwendung von c = const zu Diskrepanzen führt.

Der junge Dr. Feldmann hat in seiner Unerfahrenheit vermutlich nicht gewusst (so wenig wie das gesamte OPERA-Team), dass die alten Hasen längst Abstand von der Lorentztransformation und damit vom Postulat c = const genommen hatten. Er dachte wohl, dass die Geschwindigkeit eines Funksignals unabhängig sowohl von der Geschwindigkeit des Senders als auch von der Geschwindigkeit des Empfängers sei, wie Einstein vermutet hatte und wie man es noch immer auf der Universität lernt. Der Sagnaceffekt gehört dort kaum noch zum Lehrstoff. So kam es dann zur „Sensation“, dass Einstein durch die Neutrino-Experimente widerlegt sei, obwohl diese Sensation stillschweigend schon 1925 stattgefunden hatte.

 

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Siehe auch vom Autor Wolfgang Engelhardt in diesem Blog:

Die Lorentz-Transformation erzwingt die gleiche Lichtgeschwindigkeit c für alle Beobachter

Herleitung der konstanten Lichtgeschwindigkeit für alle Beobachter unter Voraussetzung der Lorentztransformation

On the Origin of the Lorentz Transformation

Beiträge zu Relativitätstheorie und Elektrodynamik

Neutrino-Experiment: Anfrage an die Physikalisch-Technische Bundesanstalt

Dr. Wolfgang Engelhardt über das Neutrino-Experiment

CERN-Neutrinoexperiment: Petition beim Deutschen Bundestag vom 11.08.2013

CERN-Experiment: Die Petition vom 11.08.13 beim Bundestag wird nicht veröffentlicht

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