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Apparat zur Messung absoluter Geschwindigkeit P 15 23 173.9 - 52
Das Anwendungsgebiet der Erfindung ist ein Geschwindigkeitsmesser im Bereich der
Raumfahrt.
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Der Stand der Technik ist duroh den Hichelson-Morley-Versuch zur Messung
der Absolutbewegung der Erde (siehe LehrbUcher für Physik) gegeben.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Interferometer in einer Abwandlung
des s Michelson-Morley-Versuchs. Aus diesem Grund ist ein kritisches Eingehen auf
diesen Versuch nötig.
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Bereits H.A. Lorentz (Arch n@el 21.1887 sowie "Die Naturwissenschaften"
19.779. 1931) stellte fest, daß diesem Versuch ein Irrtum in der Berechnung der
Lichtwege anhaftete.
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Nichelson hatte übersehen, daß sein Apparat sich während der Laufzeit
der Lichtstrahlen mit der Erde fortbewegte und der senkrechte Lichtstrahl deshalb
nicht an seinen Ausgangspunkt zurtlckkehren konnte.
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H. A. Lorentz wollte diesen Pehler bei den von ihm angegebenen Lichtwegen
beseitigen. Dies ist ihm nicht gelungen. Er verkleinerte den Pehler nur in seinen
Ambessungen dorart, daß er bislang nicht bemerkt wurde. Lorentz blieb der Vorstellung
von Michelson verhaftet, daß die beiden Lichtwege nicht gleich lang sein könnten.
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Der Irrtum von Lorentz besteht nun darin, daß sr nicht bedachte, daß
verschieden lange Lichtwege versohiedon lange Durchlaufzeiten des Lichts bedeuten,
und daß verschieden lange Durchlaufzeiten auch eine verschieden lange Bewegung des
Apparatog (Spiegelpunkt G) mit der Erdgeschwindigkeit v bedeutet (Abb. 1). Die Durchlaufzeit
des parallelen Lichtstrahls ist tps die des senkrechten Lichtstrahls t.
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Nach Voraussetzung verlassen nun ii identischen Sytem in zeitlicher
und
räumlicher Koinzidenz die beiden Lichtstrahlen (z.B. der Anfang des Wellenzuges)
gemeinsam mit dem Spiegelpunkt G den Raumpunkt G. Sie treffen sich dann nach Lorentz
in zeitlicher und räumlicher Koinzidenz im Raumpunkt G' zur Interferenz und zur
Reflexion im Spiegelpunkt G, bei angeblich ungleich langen Lichtwegen.
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Diese Annahme und Berechnung von Lorentz ist jedoch nicht zutreffend.
Er hat hierbei nicht berücksichtigt, daß auch während der Zeitdifferenz (tp - ts)
der Apparat (Spiegelpunkt G) sich mit der Erdgeschwindigkeit v weiterbewegt hat.
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Die Annahme und Berechnung von Lorentz beinhaltet ein Paradoxon derart,
daß im identischen System der Spiegelpunkt G sich einmal in zeitlicher und räumlicher
Koinzidenz Uber die Strecke v . tp und gleichzeitig über die Strecke v . ts bewegt
haben soll, wobei in den beiden verschiedenen Endpunkten dieser Strecken gleichzeitig
die gleiche Interferenz angeblich stattfinden soll.
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Tatsächlich kann der Jeweilige Wellenpunkt des parallelen Wellenzuges,
da nach Lorentz sein Weg länger ist, in der kurzen Zeit ts den Spiegelpunkt G im
Raumpunkt G' und damit den senkrechten Wellenzug noch gar nicht erreicht haben.
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Wenn der senkrechte Lichtstrahl (nach Lorentz) den Spiegelpunkt G'
im Raumpunkt G' erreicht, kann nämlich der korreapondierende Punkt des parallelen
Wellenzuges erst den Punkt 1 erreicht haben (Abb. 2), weil der senkrechte Lichtstrahl
nach der Zeit t5 den Spiegelpunkt a erreicht.
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Natürlich kann der parallele Lichtstrahl den senkrechten Lichtatrahl
nach der Zeit tp im Raumpunkt G' schneiden und interferieron. Die Berechnung von
Lorentz beinhaltet aber keine Interferenz nach ablauf der Zeit tpo Der Raumpunkt
QI ist nicht gleichzusetzen Mit dem bewegten Spiegelpunkt . Dieser befindet sich
nach der Zeit tp nicht mehr im Raumpunkt G', sondern bereits im Rainpunkt G'' (Abb.
3).
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Der Abstand G' zu G'' beträgt v (tp - ts) = 1 . v3 .
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909881/0362 c3
Der jeweils korrespondierende Punkt
des senkrechten Wellenzuges befindet sich, wenn der parallele Wellenzug nach der
Zeit tp den Raumpunkt G' erreicht hat, im Raumpunkt Y (Abb. 3).
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Eine Interferenz kann also nach der jeweiligen Zeit ts bei Zugrundelegung
der Berechnung von Lorentz überhaupt nicht stattfinden. Deshalb ist auch die Berechnung
des senkrechten Lichtstrahls aus c2 . (ts)2 = v2 . (ts)2 + 12 rechnerisch unrichtig
und methodisch ein Paradoxon.
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Die Lorentztsche Längenkontraktion zur Erklärung des Versuchsergebnisses
ist nach obigem nur das rechnerische Äquivalent dafür, daß in der Lorentzeschen
Berechnung des Versuchs v. tp = v . ts gesetzt wurde, obgleich die conditio sine
qua non des Versuches ist, daß tp nicht gleich ts ist.
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Die sehr kleine Strecke v(tp - ts) ist jedoch noch so groß, daß schon
die halbe Strecke ausreicht, um das "negative" Versuchsergebnis des Michelson-Morley-Versuchs
ohne Längenkontraktion und ohne spezielle Relativitätstheorie zu erklären.
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Wenn man nämlich die Strecke S2 Sh nur um ca. die Hälfte von v (tp
- t5) über S'2 verlängert, dann wird der Winkel Alpha unmeßbar größer als v/c (im
absoluten Winkelmaß). Dies ist wegen der räumlichen Ausdehnung jeder Lichtquelle
möglich. So sind beide Lichtwege gleich lang, eo daß keine Streifenverschiebung
erwartet werden konnte. Das Versuchsergebnis konnte daher keine Streifenverschiebung
zeigen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine absolute Geschwindigkeit,
z. B. die der Erde oder eines Raumfahrzeuges, zu messen.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einem Interferometer
die Reflexion des senkrechten Lichtstrahls an seinem Spiegel dadurch verhindert
wird, daß von der Justierten Stelle, z.B. S2, die der Lichtstrahl bei Ruhe von li
kommend
über G nach S2 gehen würde, z.3. mittels geeichter Mikrometerschraube,
ein nicht reflektierender Streifen bis S''2 verstellt wird (Abb. 4), bis sich im
jeweiligen Raum von G''2 im Spiegelpunkt G die Interferenz der beiden Lichtstrahlen
ändert.
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Eine mögliche Ausführungsform ist schematisch in Abb. 4 dargestellte
Ein Interferometer hat auf dem Spiegel S2 verschiebbar einen nicht reflektierenden
Streifen a. Der Streifen a wird durch eine Stellschraube b von der Justierten Stelle
S2 nach bewegt. Die Interferenz im Spiegelpunkt G im Raumpunkt G'' findet dann nicht
statt, nachdem in S22 die Reflexion verhindert wird, während sngrenzend die Interferenz
erhalten bleibt. Auf diese Weise ist die Strecke G G'' meßbar geworden.
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Die gemessene Geschwindigkeit ergibt sich aus der doppelten Strecke
S2 S2'in der Zeit tp, wobei tp gleich ts ist.
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Der erzielte Vorteil der Erfindung ist, eine Absolutbewegung messen
zu können.