continuum schrieb:Diese Aussage oder so ähnlich habe ich von einem Video gesehen, finde es aber nicht mehr und im englischen Wiki, aber ein bisschen abgeändert.
Das Video muss ich suchen, fand es extrem spannend.
Okay, ein Video kann ich Dir geben, ist auch spannend, zerlegt hier auch noch einmal die Aussage von
@perttivalkonen, man könnte eine mögliche Anisotropie von Licht so feststellen. Kann man nicht und beachtlich finde ich, dass Du das im ersten Beitrag völlig korrekt und klar und auch gut formuliert erklärt hast.
Schauen wir es uns noch mal an:
continuum schrieb am 18.04.2026:Einweg‑Lichtgeschwindigkeit – messbar oder Konvention?
Die Lichtgeschwindigkeit ist als Hin‑ und Rückweg extrem genau gemessen.
Doch wie sieht es mit der Einweg‑Lichtgeschwindigkeit aus also der Zeit, die Licht nur von A nach B benötigt?
Überraschenderweise ist diese Größe experimentell nicht direkt messbar, ohne bereits synchronisierte Uhren zu vorauszusetzen. Genau hier liegt der Knackpunkt: Jede Synchronisation benötigt implizit Annahmen über die Lichtausbreitung.
Einsteins Standardannahme setzt voraus, dass Licht sich in alle Richtungen gleich schnell ausbreitet.
Diese Annahme ist äußerst erfolgreich, aber sie ist letztlich eine Konvention, keine direkte Messung. Alternative Synchronisationsschemata führen zu anderen Einweg‑Geschwindigkeiten, bleiben jedoch physikalisch äquivalent, solange die Zweiweg‑Geschwindigkeit konstant ist.
Frage zur Diskussion:
Ist die Gleichheit der Einweg‑Lichtgeschwindigkeit eine tiefere physikalische Tatsache oder lediglich eine praktische, aber willkürliche Festlegung?
Einstein hat in der speziellen Relativitätstheorie angenommen, dass Licht sich in alle Richtungen gleich schnell ausbreitet und dass Zeit an verschiedenen Orten entsprechend synchronisiert werden kann. Diese Annahme wurde jedoch nicht experimentell bewiesen, sondern bewusst als Vereinfachung bzw. Definition gewählt, weil sie die Physik widerspruchsfrei und mathematisch handhabbar macht.
Wichtig ist:
Es muss nicht zwingend so sein. Andere Annahmen über die Gleichzeitigkeit und die Richtung der Zeit wären prinzipiell denkbar, sie würden jedoch dieselben messbaren Ergebnisse liefern, solange die Hin‑ und Rücklaufgeschwindigkeit des Lichts gleich bleibt. Aber ist das so? Oder täuschen wir uns mit diesem Fehler?
Und wenn es so ist, in welchen Bereichen, haben wir dann physikalische Falschwerte und falsches Verständnis des Universums?
Das kann man so stehen lassen, gibt nicht viel, was ich da ergänzen würde.
Darum verstehe ich auch nicht, was nun
@perttivalkonen hier mit seinem "Beitrag" sachlich beitragen wollte.
Er zitiert Dich mit:
continuum schrieb:Eine unterschiedliche Einweg‑Geschwindigkeit (Hin- vs. Rückweg) ist experimentell zurzeit nicht zugänglich ...
Was so absolut korrekt ist. Ich sehe jedenfalls so nichts, was ich meine, dass man dazu nun schreiben müsste. Sachlich ist das okay so.
Dann zitiert er etwas (verändert) von Wikipedia:
Um zu klären, ob diese ...
Diese Frage [ob die[...] Eintreffgeschwindigkeit davon abhängt, ob sich die Erde auf ihrem Weg um die Sonne auf einen Stern zu oder von ihm weg bewegt, reichte diese Messgenauigkeit allerdings nicht aus. Diese Frage untersuchte zuerst François Arago 1810 anhand der Messung des Ablenkwinkels von Sternenlicht in einem Glasprisma.
Nach der damals akzeptierten Korpuskulartheorie des Lichtes erwartete er eine Veränderung dieses Winkels in einer messbaren Größenordnung, da sich die Geschwindigkeit des einfallenden Sternenlichts zu der Geschwindigkeit der Erde auf ihrem Weg um die Sonne addieren sollte. Es zeigten sich jedoch im Jahresverlauf keine messbaren Schwankungen des Ablenkwinkels.
Arago erklärte dieses Ergebnis mit der These, dass Sternenlicht ein Gemisch aus verschiedenen Geschwindigkeiten sei, während das menschliche Auge daraus nur eine einzige wahrnehmen könne. Aus heutiger Sicht kann seine Messung jedoch als erster experimenteller Nachweis der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit betrachtet werden.
Wikipedia: Lichtgeschwindigkeit#Zur Konstanz der LichtgeschwindigkeitHabe nicht alles kontrolliert, aber hier wird de facto ein Zitat verändert/verfälscht (warum auch immer). Mag im guten Sinne sein, aber es sich besser liest, aber bleibt unschön. Auch wenn es gut gemeint ist, sollten wir hier uns so was nicht angewöhnen.
Aber gut, das von Wikipedia passt und widerspricht nicht dem von Dir davor zitierten.
Dann kommt das hier:
perttivalkonen schrieb:Unterschiedlich schnell beim Beobachter ankommendes Licht würde also bei diesem Versuchsabbau unterschiedliche Ablenkwinkel haben.
Das ist so auch falsch, dass war die Annahme von Arago, bevor man die SRT kannte.
Auf Wikipedia ging es dann noch weiter:
Aus heutiger Sicht kann seine Messung jedoch als erster experimenteller Nachweis der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit betrachtet werden.
Mit dem Aufkommen der Vorstellung von Licht als Wellenphänomen formulierte Augustin Fresnel 1818 eine andere Interpretation des Arago-Experiments. Danach schloss die Analogie zwischen mechanischen Wellen und Lichtwellen die Vorstellung ein, dass sich Lichtwellen in einem gewissen Medium ausbreiten müssen, dem sogenannten Äther, so wie sich auch Wasserwellen im Wasser ausbreiten.
Der Äther sollte dabei den Bezugspunkt für ein bevorzugtes Inertialsystem darstellen. Fresnel erklärte das Ergebnis von Arago durch die Annahme, dass dieser Äther im Inneren von Materie teilweise mitgeführt werde, in diesem Fall im verwendeten Prisma. Dabei würde der Grad der Mitführung in geeigneter Weise vom Brechungsindex abhängen.
Inzwischen wissen wir, den Äther gibt es nicht.
Nun schreibt er weiter:
perttivalkonen schrieb:Um herauszufinden, ob Licht von A nach B eine andere Geschwindigkeit hat als von B nach A, muß man nur den Versuchsaufbau umdrehen und nochmal messen.
Hab ich schon erklärt, diese Aussage ist falsch. Hab ich auch mathematisch aufgezeigt, im Rahmen der SRT geht das nicht, und genau das hast Du ja im ersten Beitrag auch schon so richtig geschrieben.
Es ist nicht möglich, eine Anisotropie von Licht zu messen, prinzipiell nicht, und ganz sicher so erstrecht nicht.
Und somit ist dann das:
perttivalkonen schrieb:Einweg-Geschwindigkeitskontrolle ist also seit 1810 machbar.
auch falsch.
Nun wird es etwas schwieriger, dazu wieder zwei Aussagen:
perttivalkonen schrieb:continuum schrieb:So wie ich das lese, hat er die Konstanz der Zweiweg Lichtausbreitung gemessen.
Nein. Licht kommt nur aus Richtung des Sterns. Dann wird das Licht durch ein Prisma abgelenkt. Der Grad der Ablenkung ist geschwindigkeitsabhängig. Die Geschwindigkeit des aus dem Prisma austretenden Lichts ist unwichtig, nur der Ablenkwinkel wird gemessen; er gibt an, ob das am Prisma ankommende Licht des Sterns schneller ist als das Licht einer auf Erden befindlichen Lichtquelle, welches (ggf. aus der selben Richtung) aufs Prisma trifft.
Ganz sachlich, hier ist der klassische Punkt, an dem er sich vollends in den physikalischen Treibsand begibt, und er wird damit recht sicher nicht alleine sein. Denn das vollumfänglich zu verstehen, bedingt ein doch etwas tieferes Verständnis der Speziellen Relativitätstheorie.
Die Antwort klingt für einen 'Laien' erstmal logisch, das Licht kommt ja nur aus einer Richtung, ist aber wissenschaftlich gesehen ein Kategorienfehler.
Hier eine Analyse, warum so eine Argumentation in sich zusammenbricht:
- Das "Einweg"-Missverständnis
Er glaubt, dass ein Experiment automatisch eine Einweg-Messung ist, sobald das Licht nur eine Strecke zurücklegt (Stern \to Prisma).
Die Realität:
Eine Einweg-Geschwindigkeit ist eine physikalische Größe, die die zurückgelegte Strecke (\Delta x) durch die Zeitdifferenz (\Delta t) teilt. Für \Delta t brauche ich zwei synchronisierte Uhren (eine am Stern, eine auf der Erde).
Das Problem:
Da wir keine Uhr am Stern haben, können wir die tatsächliche Flugzeit nicht messen. Wir messen lediglich eine lokale Interaktion des Lichts mit Materie (dem Prisma).
- Warum Arago (unbewusst) die Zweiweg-Eigenschaft bestätigt
Und hier hast Du @continuum recht, wenn Du sagt, dass hier die Konstanz der "Zweiweg-Ausbreitung" (oder genauer, die Isotropie) gemessen wird. Ein lokales Experiment wie das von Arago misst den Brechungsindex n.
Dieser ist definiert als:
n = \frac{c}{v_{Phase}}
In einer Welt, in der die Lichtgeschwindigkeit anisotrop wäre (also richtungsabhängig), würde sich nach den Gesetzen der SRT nicht nur die Geschwindigkeit des einfallenden Lichts (c) ändern, sondern auch die Ausbreitungsgeschwindigkeit innerhalb des Glases (v_{Phase}) sowie die Geometrie des Prismas selbst.
Der Clou:
Diese Effekte heben sich für einen lokalen Beobachter immer exakt auf. Das Ergebnis (der Ablenkwinkel) ist daher invariant. Er zeigt immer denselben Wert an, so als wäre die Lichtgeschwindigkeit in alle Richtungen gleich c. Arago misst also die Ununterscheidbarkeit von Richtungen – und das ist exakt das, was man unter der Konstanz der Zweiweg-Lichtgeschwindigkeit zusammenfasst.
- Der Vergleich mit der "Erden-Lichtquelle"
Hier schreibt perttivalkonen, man vergleiche das Sternenlicht mit einer irdischen Lichtquelle.
Der Denkfehler:
Er glaubt, wenn beide Lichter denselben Winkel erzeugen, habe er bewiesen, dass beide "gleich schnell" sind (Einweg).
Die Korrektur:
Er beweist damit nur, dass das Relativitätsprinzip gilt. Da die irdische Lichtquelle und das Prisma im selben Inertialsystem ruhen, ist deren Messung sowieso eine lokale "Null-Messung". Dass das Sternenlicht dasselbe Ergebnis liefert, zeigt nur, dass die Geschwindigkeit der Quelle (der Stern) keine Rolle spielt. Das ist die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit, sagt aber absolut nichts über die Einweg-Isotropie aus.
Hier wird Dynamik mit Kinematik verwechselt.
Arago misst einen Impulsübertrag/Brechung (Dynamik). Eine Geschwindigkeitskontrolle (Kinematik) erfordert zwingend eine Definition von Gleichzeitigkeit über eine Distanz.
Solange er nicht erklären kann, wie er die Phasenfronten des Sternenlichts ohne Einstein-Synchronisation gegenüber seinem Prisma definiert, bleibt sein "Ablenkwinkel" eine rein lokale Beobachtung, die über die Einweg-Geschwindigkeit so viel aussagt wie ein Tacho ohne Zeiger.
Er versucht, ein metaphysisches Problem (die Konvention der Einweg-LG) mit einem Glasbaustein (Prisma) zu lösen. Das ist, als würde man versuchen, die absolute Zeit mit einer Sanduhr zu beweisen, während man auf einem Karussell sitzt.
Die Anatomie eines physikalischen Zirkelschlusses - Warum Arago die Einweg-Lichtgeschwindigkeit nicht "kontrollieren" kann:
Die Behauptung, man könne durch das bloße Umdrehen eines Versuchsaufbaus (wie dem von Arago) eine Richtungsabhängigkeit der Lichtgeschwindigkeit (
\text{A} \to \text{B} vs.
\text{B} \to \text{A}) nachweisen oder "unterscheiden", beruht auf einem fundamentalen Missverständnis der Speziellen Relativitätstheorie (SRT).
Es ist wichtig zu verstehen, dass die Einweg-Lichtgeschwindigkeit keine rein experimentelle Größe ist, sondern untrennbar mit der Definition von Gleichzeitigkeit verknüpft ist. Und das hattest Du
@continuum im ersten Beitrag ja auch so schon erklärt.
Hier ist die mathematische und logische Herleitung, warum dieser "Umdreh-Trick" physikalisch unmöglich ist.
- Die mathematische Invarianz der Zweiweg-Laufzeit
Jedes Experiment, das an einem Ort startet und endet (oder lokale Effekte wie Brechungswinkel nutzt), misst im Kern immer die Zweiweg-Eigenschaft des Lichts. Nehmen wir an, es gäbe eine Anisotropie, die durch einen Parameter \kappa beschrieben wird.
Seien A und B zwei Punkte im Abstand L. Die Einweg-Lichtgeschwindigkeiten seien:
c_{AB} = \frac{c}{1 - \kappa} \quad \text{und} \quad c_{BA} = \frac{c}{1 + \kappa} \quad \text{mit} \quad \kappa \in (-1,1)
Die messbare Zweiweg-Laufzeit T (Hin- und Rückweg) berechnet sich als:
T = \frac{L}{c_{AB}} + \frac{L}{c_{BA}}
Einsetzen der Terme:
T = L \left( \frac{1 - \kappa}{c} + \frac{1 + \kappa}{c} \right)
T = \frac{L - L\kappa + L + L\kappa}{c}
T = \frac{2L}{c}
Ergebnis:
Die messbare Zeit T ist völlig unabhängig von \kappa.
Folgerung:
Ein Umdrehen des Aufbaus vertauscht lediglich die Indizes, ändert aber nichts am Ergebnis T. Mathematisch ist \kappa innerhalb dieses Systems nicht bestimmbar.
- Warum der "Ablenkwinkel" das Problem nicht löst:
Oft wird angeführt, man brauche keine Uhren, da man ja einen Ablenkwinkel (z. B. an einem Prisma) messen könne.
Doch das ist ein Trugschluss, ein physikalische Zirkelschluss:
Ein Ablenkwinkel ist eine Funktion der lokalen Lichtgeschwindigkeit relativ zum Medium (n = c/v). In einer Theorie, die eine Richtungsabhängigkeit (\kappa \neq 0) zulässt, ist die Definition von "Geschwindigkeit" jedoch zwingend an eine Synchronisations-Konvention gebunden.
Fehlende Vergleichbarkeit:
Um den Winkel \alpha_{AB} (Licht von A nach B) mit \alpha_{BA} (Licht von B nach A) physikalisch zu vergleichen, müsstest du sicherstellen, dass die physikalischen Bedingungen (wie die Gleichzeitigkeit der Wellenfronten) identisch sind.
Die Falle:
Da jede Synchronisation (z. B. nach Einstein) den Wert von c als isotrop voraussetzt, wird jede Messung eines Winkels zwangsläufig das Ergebnis liefern, das dieser Konvention entspricht.
- Fazit (Arago und die SRT):
Arago hat 1810 bewiesen, dass die Lichtbrechung unabhängig von der Eigenbewegung des Beobachters ist. Das war ein Meilenstein, aber es war keine Messung der Einweg-Lichtgeschwindigkeit.
Wer heute behauptet, man könne durch das Drehen eines Prismas eine Anisotropie nachweisen, ignoriert 120 Jahre theoretische Physik, die Lorentz-Kontraktion und Zeitdilatation.
Diese Effekte sorgen in einem anisotropen Modell (wie der Lorentzschen Äthertheorie) exakt dafür, dass der "Ätherwind" in jedem lokalen Experiment (Winkel, Laufzeit, Interferenz) unsichtbar bleibt.
Konvention:
Die Isotropie der Lichtgeschwindigkeit ist in der SRT eine Definition, die nötig ist, um Zeit an verschiedenen Orten überhaupt erst vergleichbar zu machen.
Kurz gesagt:
Den Versuchsaufbau umzudrehen, um \kappa zu finden, ist so, als würde man versuchen, seinen eigenen Schatten zu überspringen. Die Struktur der Raumzeit verhindert, dass lokale Messungen diese Information preisgeben. Jede Behauptung des Gegenteils ist keine Physik, sondern ein Ignorieren der mathematischen Grundlagen der SRT.
Ja, ist wieder ein sehr langer Beitrag geworden, man kann den ja in Teilen lesen, ich wollte auch noch das Video zeigen und was dazu schreiben, aber das kommt dann in einen anderen Beitrag, wenn hier wer es möchte.
