Äther (Physik)

Der leuchtende Äther ist eine Substanz, von der man einst glaubte, dass sie das Universum ausfüllt und erklärt, wie die Übertragung von Lichtwellen geschehen kann. Die Menschen glaubten, dass Licht eine Art Welle sei. Wellen bewegen sich über die Wasseroberfläche in einem Teich, durch die Luft in einem Raum usw. Alle Wellen, die die Menschen zuvor untersucht hatten, reisten durch ein Medium. Schallwellen reisten schneller durch Stahl als durch Luft. Die Menschen stellten sich also vor, dass auch Licht durch ein ähnliches Medium reisen muss. Da sich Licht schneller als alles andere bewegt, sollte sich das Licht durch etwas Steiferes (wie Stahl) schneller als durch alles andere bewegen. Gleichzeitig müsste diese Substanz aber auch völlig nachgiebig sein, damit sie die Bewegungen der Planeten nicht verlangsamt und sie schließlich in ihre Sonnen fallen lässt. Die Menschen, die vor Albert Einstein kamen, glaubten an die Existenz dieser Substanz, und sie nannten sie den "leuchtenden Äther".

Wenn ein Beobachter auf einem Boot unterwegs war, das sich durch eine Meeresströmung bewegte, konnte er Veränderungen in der Geschwindigkeit beobachten, mit der sich die Wellen anscheinend in Abhängigkeit von der Beziehung des Beobachters zur Strömung bewegten.

Physiker führten Experimente durch, um zu versuchen, diese Frage zu klären. Das Michelson-Morley-Experiment zeigte, dass es kein Medium gab, durch das Licht reiste. Es zeigte, dass es keinen lichtdurchlässigen Äther gibt.

Am einfachsten kann man sich die allgemeine Idee vorstellen, wenn man sich ein sehr schnelles Raumschiff vorstellt, das sich mit halber Lichtgeschwindigkeit von einem Stern zum anderen bewegt. Das Raumschiff hat zwei Lichtgeschwindigkeitsmesser, einen nach hinten und einen nach vorne weisenden. Da sich das Raumschiff von den vom gelben Stern abgegebenen Photonen wegbewegt und auf die vom blauen Stern abgegebenen Photonen zuläuft, erwarten wir aufgrund unserer gewöhnlichen Erfahrung, dass wir die Geschwindigkeit der gelben Photonen mit 150.000 Kilometern pro Sekunde und die der blauen Photonen mit 450.000 Kilometern pro Sekunde messen würden. Beide Photonen werden jedoch bei 300.000 km/sec gemessen. Damit zeigt dieses Ergebnis an, dass sich die Geschwindigkeiten relativ zur Bewegung des Raumschiffs nicht ändern.

Neueste Forschung

Eine neuere Studie ist viel präziser als die von Michelson und Morley, aber sie zeigt immer noch, dass die Lichtgeschwindigkeit konstant ist, egal in welche Richtung man sich bewegt.

Rotes Raumschiff bewegt sich vom gelben Stern zum blauen Stern. Unten eingesetzt sind Geschwindigkeitsmesser für Licht von beiden Sternen zu sehen.Zoom
Rotes Raumschiff bewegt sich vom gelben Stern zum blauen Stern. Unten eingesetzt sind Geschwindigkeitsmesser für Licht von beiden Sternen zu sehen.

Fragen und Antworten

F: Was ist leuchtender Äther?


A: Der leuchtende Äther ist eine Substanz, von der man früher glaubte, dass sie das Universum ausfüllt und erklärt, wie die Übertragung von Lichtwellen möglich ist. Die Menschen glaubten, dass Licht eine Art Welle sei und dass es sich durch eine Art Medium bewegen müsse, damit seine Geschwindigkeit konsistent sei.

F: Was haben die Menschen über diese Substanz geglaubt?


A: Die Menschen glaubten, dass diese Substanz eine sehr niedrige Viskosität haben müsse, damit sie die Bewegungen der Planeten nicht verlangsamt und sie schließlich in ihre Sonnen stürzen. Sie glaubten auch, dass man damit erklären könnte, warum sich das Licht mit so hoher Geschwindigkeit fortbewegt.

F: Wie haben die Physiker versucht, diese Frage zu klären?


A: Physiker führten Experimente wie das Michelson-Morley-Experiment durch, um herauszufinden, ob es tatsächlich ein unsichtbares Medium gibt, durch das sich das Licht bewegt oder nicht.

F: Was hat das Michelson-Morley-Experiment gezeigt?


A: Das Michelson-Morley-Experiment hat gezeigt, dass es kein Medium gibt, durch das sich das Licht bewegt, was darauf hindeutet, dass es keinen leuchtenden Äther gibt.

F: Wie können wir uns vorstellen, was passiert, wenn ein Beobachter auf einem Boot reist, das sich durch eine Meeresströmung bewegt?


A: Wenn ein Beobachter auf einem Boot reist, das sich durch eine Meeresströmung bewegt, könnte er beobachten, wie sich die Geschwindigkeit, mit der sich die Wellen ausbreiten, je nach ihrem Verhältnis zur Strömung ändert.

F: Was sagt uns die Vorstellung eines Raumschiffs, das von einem Stern zum anderen fliegt, über relative Geschwindigkeiten?


A: Wenn wir uns ein sehr schnelles Raumschiff vorstellen, das mit halber Lichtgeschwindigkeit von einem Stern zum anderen fliegt, zeigt uns das, dass beide Photonen mit 300.000 km/sec gemessen werden, unabhängig von der Bewegung oder der Richtung - was darauf hindeutet, dass sich die Geschwindigkeit relativ zur Bewegung des Raumschiffs nicht ändert.

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