Zur Frage der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit icon

Zur Frage der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit



НазваниеZur Frage der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit
Дата конвертации13.09.2012
Размер29.13 Kb.
ТипДокументы

Physik. Zeitschr. XIV, 1913. Freundlich, Konstanz der Lichtgeschwindigkeit.

=================================================

835


Zur Frage der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit.

Von Erwin Freundlich.

Die Frage, ob die Lichtgeschwindigkeit von der Bewegung der Lichtquelle abhängig ist, ist von solchem Interesse für die Anschauungen der modernen Physik, daß „ein astronomischer Beweis der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit", wie Herr W. de Sitter1) einen solchen in dieser Zeitschrift veröffentlicht hat, von außer­ordentlicher Tragweite wäre. Da ich sofort Be­denken trug, ob das vorhandene Tatsachen­material einen so absoluten Schluß gestattet, habe ich dasselbe einer genaueren Diskussion

unterzogen2) und gelange zu dem Resultat, daß von einem „Beweise" meines Erachtens eigent­lich nicht recht gesprochen werden kann.

Herr de'Sitter untersucht den Einfluß, den die auf der Emissionstheorie basierende An-

1) W. de Sitter, diese Zeitschr. 14, 429, 1913.

2) Herr Paul Guthnick, dem ich den Hinweis auf

die verschiedenen Erscheinungen aus der Theorie der spek- troskopischen Doppelsterne verdanke, wird gleichzeitig in

den Astron. Nachr. in etwas allgemeinerer Weise die astro­nomisch interessierenden Gesichtspunkte dieser Frage be­leuchten.

836

Freundlich, Konstanz der Lichtgeschwindigkeit. Physik. Zeitschr, XIV, 1913


nähme, daß die Lichtgeschwindigkeit in irgend-einer Richtung gleich der Summe der Ge­schwindigkeit der Lichtquelle in dieser Richtung und der Lichtgeschwindigkeit bei ruhender Licht­quelle ist, auf die scheinbare Bewegung spektro­skopischer Doppelsterne haben würde, und findet, daß ihre Bewegung keine Keplersche sein könnte und die Erscheinung zutage treten würde, daß das Zeitintervall zwischen den beiden

Digressionen einmal den Betrag , das andere Mal haben würde, wenn

T die halbe Periode des Systems, Δ die Ent­fernung desselben, u die Geschwindigkeit der hellen Komponente in ihrer Bahn und c die Lichtgeschwindigkeit im gewöhnlichen Sinne be­zeichnen. Da aber die Größe gif" name="object3" align=absmiddle width=39 height=40> durchaus

die Größenordnung von T erreichen kann, so kann die eine Hälfte der Periode auf Null zu­sammenschrumpfen, wenn nämlich wird oder sogar darüber hinaus negativ werden. Diese merkwürdige Erscheinung ist nie beob­achtet worden, so daß Herr de Sitter den Schluß zieht, daß die Lichtgeschwindigkeit un­abhängig von der Bewegung der Lichtquelle sein müßte.

Nun ist in der Tat die Folgerung von Herrn de Sitter zweifellos streng, wenn man die An­schauungen der Emissionstheorie in unveränderter Weise zugrunde legt, d. h. als einzig möglichen Effekt der Bewegung der Lichtquelle eine rest­lose Superposition ihrer Geschwindigkeit über die Lichtgeschwindigkeit, wie sie von einer ruhenden Lichtquelle ausgeht, voraussetzt, da für den Fall, den Herr de Sitter anführt, und bei dem die Entfernung Δ sehr klein angenommen wird,

schon der extreme Fall erreicht

wird. Es wäre darum auch müßig anzunehmen, daß die Superposition der beiden Geschwindig­keiten nach einem anderen Gesetze verläuft, so lange man keine physikalische Deutung für das­selbe hat, wenn sich nicht zweifellos bei den spektroskopischen Doppelsternen Erscheinungen bemerkbar machten, welche auf eine solche Ab­hängigkeit der Lichtgeschwindigkeit hinweisen, während dieselben bisher unerklärlich geblieben sind.

Das Argument von Herrn de Sitter, daß sich die gemessenen Linienverschiebungen eines spektroskopischen Doppelsterns nicht durch eine Keplersche Bewegung interpretieren ließen, wenn die Lichtgeschwindigkeit variabel wäre,

trifft nicht für den gesamten Bereich der mög­lichen Bewegungen zu, denn die Bewegung in einer Kreisbahn bei variabler Lichtgeschwindig­keit, wie sie Herr de Sitter betrachtet, ist in erster Ordnung identisch mit einer Keplerschen Bahnbewegung in einer Ellipse, deren Absiden-linie auf uns zu gerichtet ist, während das Periastron auf der von uns abgewandten Seite liegt. Die Geschwindigkeit in Richtung der Visionslinie, wie sie bei spektroskopischen Be­obachtungen gemessen wird, ist nämlich im ersten Falle

q = u cos (l – k cos l),

im zweiten Falle

q = u cos (l + 2 e sin (l–ω) +5/4e2 sin 2 (l–ω) ...),

wobei l die Länge in der Bahn, e die Exzen­trizität der Keplerschen Ellipse und ω die Knotenlänge, in unserem Falle = 90 º zu setzen, bedeuten. Die Konstante k dagegen stellt den Einfluß der variablen Lichtgeschwindigkeit auf die scheinbare Bewegung dar, und hat im Falle des Herrn de Sitter den Wert

(u = tägl. Bewegung),

während wir dafür

setzen wollen, wobei der Proportionalitätsfaktor x aussagt, daß die Geschwindigkeit der Lichtquelle nicht mit ihrem vollen Betrage in die Licht­geschwindigkeit eingeht, x vielmehr so klein ist, daß für den Entfernungsbereich, den die uns genauer bekannten Poppelsterne überstreichen, die Größe

bleibt. Unter diesen Beschränkungen gilt also unsere obige Behauptung, daß beide Bewegungs­formen in erster Ordnung übereinstimmen, wenn man die höheren Potenzen der Exzentrizität ver­nachlässigt. Herr P. Guthnick hat die ent­sprechenden zwei Geschwindigkeitskurven für den Fall e = 0,25 und k = 0,5 gezeichnet (siehe Figur), wobei er für u den Wert 1oo km annahm, ich habe das gleiche noch für e = 0,5 und u=45 km getan, da der letztere Wert für u ungefähr der mittleren Bahngeschwindigkeit der uns bekannten Systeme entspricht, und es mir darauf ankam, für e ungefähr den Grenzwert festzulegen, für welchen beide Bewegungsvor­gänge genügend stark voneinander abweichen, um dem Beobachter aufzufallen. In dem ersten






Physik. Zeitschr. XIV, 1913. Freundlich, Konstanz der Lichtgeschwindigkeit.
Falle, e = 0,25, u=100 km, weichen die Werte für q im Höchstfalle nur um 6 km. voneinander ab, so daß es bei den oft sehr unscharf defi­nierten Linien mancher Spektren wohl schwer fiele, beide Bewegungsformen zu unterscheiden, für e = 0,5 und u= 45 km. steigen die Diffe­renzen schon bis zu 10 km. Bei einer sorg­fältigen Ausgleichung könnte man sicherlich eine bessere Übereinstimmung erhalten; man muß nämlich bedenken, daß der Beobachter seine Kurven, im festen Glauben, daß es sich nur um eine Keplersche Ellipse handeln kann, so zu legen sucht, daß seine Beobachtungen mög­lichst gut dargestellt werden, und wenn man den Katalog spektroskopischer Doppelsterne von W. W. Campbell1) durchblättert, findet man, daß verschiedene Beobachter desselben Systems doch zu recht verschiedenen Bahnelementen ge­langen.

Jedenfalls können wir sagen, daß bei allen Bahnen, deren Exzentrizitäten sich kleinei als 0,5 ergeben, es wohl nicht immer leicht sein dürfte, beide oben besprochenen Bewegungsformen zu trennen, d. h. also zu urteilen, ob die sich er­gebende Exzentrizität reell oder nur eine vor­getäuschte ist, zumal die systematischen Ab­weichungen beider Kurven Gesetzmäßigkeiten aufweisen, auf die ich später noch einmal zurückkommen werde.

Nun mag es ja sein, daß unter den kleinen Exzentrizitäten ein bestimmter Prozentsatz solcher scheinbarer ist, da jedoch bei der Keplerschen Bewegung große Exzentrizitäten im allgemeinen seltener sind als kleine, dagegen an sich nichts dafür spricht, warum solche vorgetäuschten Ex­zentrizitäten häufiger, z. B.. kleiner 0,5 als größer 0,5 sein sollten, falls wir nicht schon hier die Beschränkung durch die Größe x geltend machen wollten, so müßten unter den Bahnen mit großen BExzentrizitäten ein größerer Prozentsatz mit nur vorgetäuschten Exzentrizitäten sein. Wenn nun

1) Siebe Lick Observatory Bulletin 181, 1910.

837

auch die Divergenz beider Bewegungsvorgänge den Beobachtern entgangen sein sollte, war nur an der Hand des Materials selbst beurteilt wer­den könnte, wozu ich jetzt nicht in der Lage bin, so müßte sich doch immerhin die Tatsache bemerkbar machen, daß diese nur vor­getäuschten Ellipsen in ganz bestimmter Weise relativ zu uns orientiert erscheinen: es müßten, wie zu Anfang erwähnt, die Absidenlinien auf uns zu gerichtet sein und die Periastren auf der von uns abgewandten Seite liegen, während für die reellen K e p l e r schen Bahnen die Lage der Absiden-linien und Periastren nach dem Zufall verteilt sein müßten. Hier erheben sich nun die stärksten Bedenken gegen die ganz allgemeine Folgerung von Herrn de Sitter, es ist nämlich seit einigen Jahren bekannt, daß sich in der Tat diese Er­scheinung in ganz auffallender Weise bemerk­bar macht, so daß z. B. Herr Miller Bar1) auf Grund dieser Erscheinung Bedenken da­gegen erhoben hat, die gemessenen Linienver­schiebungen wirklich als reelle Bewegungen in einer Keplersehen Ellipse zu deuten, da es doch mechanisch unerklärlich sei, daß fast alle diese Ellipsen (es sind 23 Systeme unter 28, die er seinen Betrachtungen zugrunde legt) relativ zum Beobachter in bestimmter Weise orientiert er­scheinen. Besonders die Systeme mit großen Exzentrizitäten zeigen diese merkwürdige Gesetz­mäßigkeit so auffallend, daß von acht Systemen mit einer Exzentrizität e>o,5 sieben ihr Pen­astron auf der von uns abgewandten Seite liegen haben, während für kleinere Exzentrizitäten diese Erscheinung sich weniger auffallend offenbart, was schon deswegen verständlich ist, weil für kleine Werte von e die Lage des Periastrons überhaupt weniger genau bestimmt werden kann und zugleich ein relativ größerer Teil reelle Ex­zentrizitäten sein müßten.

Auch noch ein weiteres Argument möchte ich hervorheben. Die systematischen Abwei­chungen zwischen den Geschwindigkeitskurven beider Bewegungsvorgänge zeigen regelmäßige Perioden vom Betrage T/2, T/3 ..., worin die Umlaufszeit bedeutet, und die Erfahrung hat gelehrt, daß in der Tat Restglieder mit solchen Perioden sich auffallend oft geltend machen; sie sind jedoch durch die Annahme eines dritten störenden Körpers in dem betreffenden System mit geeigneter Umlaufszeit zu erklären, ein Aus­weg, der natürlich ziemlich nahe liegt. Am un­verständlichsten war bisher die Orientierung der Absidenlinien und Periastren relativ zum Beob­achter, und diese würde sich ohne weiteres durch eine Abhängigkeit der Lichtgeschwindig-

____________________

I) Journ. of the Roy. Astr. Soc. of Canada, Bd. II, 1908 und Ludendorff, Astron. Nachr. ^ 184, 4415—16.

838

Gehlhoff, Demonstrationsversuche mit Edelgasen Physik Zeitschr. XIV, 1913


keit von dei Bewegung der Lichtquelle deuten lassen, desgleichen die oft auftretenden Rest-glieder von bestimmter Periode. Eindeutige Kriterien gegen die Konstanz der Licht­geschwindigkeit sind diese Erscheinungen natürlich keinesfalls, solange wir für die Kon­stante x keine Deutung haben und nur über ihre Größenordnung etwas aussagen konnten. Da die Sonne dem Zentrum der Milchstraße nahe liegt, konnte eine solche gesetzmäßige Richtung der Bahnen nach dem Zentrum hin kosmogonischen Ursprungs sein; in dieser Hin­sicht fehlt uns noch der tiefere Einblick in die Entwicklungsvorgange der Milchstraße.

Um also eine Entscheidung über die hier aufgeworfene Frage zu treffen, mußte man besonders gunstige spektroskopische Doppelsterne speziell von diesem Gesichtspunkte aus unter­suchen, und ausschließlich auch solche, deren Parallaxe, d. h. Entfernung von uns, so genau als möglich bekannt ist. Bisher kennen wir bis auf wenige Ausnahmen die Parallaxen der Sterne nur der Größenordnung nach, so daß an­genommene Werte noch um + 100 Proz. und mehr von den wahren Werten abweichen können. Falls sich also Abweichungen von der Keplerschen Bewegung bei genauerer Diskussion der Beobachtungen ergeben sollten, käme es darauf an, ob man durch einen einzigen Wert des Parameters x für möglichst verschiedene Werte der Entfernung Δ diese Abweichungen darstellen kann. Es mußte sich naturlich auch ein An­wachsen des Effekts mit zunehmenden Entfernungen des Systems bemerkbar machen. Die spektroskopischen Doppelsterne offenbaren so mannigfache Beziehungen, z.B. Abhängigkeiten zwischen Exzentrizität, Periode, Spektraltypus usw., die wahrscheinlich ganz ohne Zusammenhang mit unserer Frage sind, und ihre Theorie bedarf noch so sorgfaltigen Studiums, daß wir auf Grund unserer heutigen Kenntnisse ein­deutige Folgerungen zugunsten einer der beiden Hypothesen, Konstanz oder Inkonstanz der Lichtgeschwindigkeit, noch nicht ziehen können. Die spektroskopischen Doppelsterne sind außer-ordentlich empfindliche Prüfsteine1) für diese Frage, und es wäre nach der oben auseinander-gesetzten Methode eine direkte Prüfung der Voraussetzung des Relativitatspnnzips, Konstanz der Lichtgeschwindigkeit, möglich. In der Tat liegen auffallende Symptome vor, die bisher nur durch die Veränderlichkeit der Lichtgeschwindlgkeit sich erklaren lassen.

Berlin, Kgl. Sternwaite

(Eingegangen 1.Juli 1913.)

1) Kurz vor Absendung des Manuskripts erfahre ich, daß von Herrn D. F. Comstock eine Arbeit im Astroph. Journ. 91, 1910 erschienen ist, in welcher er Kriterien ableitet, um Abweichungen spektroskopisther Doppelsternbahnen von einer Keplerschen Bewegung festzustellen. Es wäre wohl zweckmäßig, seine Methoden bei der oben besprochenen Frage anzuwenden.




Похожие:

Zur Frage der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit iconEin astronomischer Beweis für die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit

Zur Frage der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit iconÜber die Genauigkeit, innerhalb welcher die Unabhängigkeit der Lichtgeschwindigkeit von der Bewegung der Quelle behauptet werden kann

Zur Frage der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit iconTierbezeichnungen in der deutschen und Russischen Phraseologie
Яe Sprьnge zur Seite und nach hinten machen. Auf diesen Beobachtungen beruhen sich folgende Phraseologismen: „wissen, wie der Hase...
Zur Frage der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit iconPrinzip der relativität in der optik. (Antrittsrede zur habilitation)

Zur Frage der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit iconAnatolij Prokopjewitsch Tschudinow
Цffentlichkeit der meisten europдischen Lдnder und der usa das Opfer des Miloschevič-Regimes – das freiheitliebende albanische Volk...
Zur Frage der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit iconThema : Die Schulsachen. Was hat der Igel in der Schultasche? Школьные принадлежности

Zur Frage der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit iconДокументы
1. /Der Spion Der Mich Liebte.pdf
Zur Frage der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit iconТhema:” Der Computer – Ein Werkzeug Der Zukunft.” Цель урока
Совершенствовать навыки по аудированию, строить монологическое высказывание на основе прослушанного
Zur Frage der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit iconДокументы
1. /Kent, Alexander - (Bolitho 13) - Der Stolz Der Flotte (Pdf).Pdf
Zur Frage der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit iconКонспект урока по немецкому языку в 11 классе Thema: "Der Computer der Weg in die Zukunft"
Цель: обсудить с учащимися недостатки и преимущества новых открытий в технике(на примере «компьютера»)
Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©podelise.ru 2000-2014
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Документы

Разработка сайта — Веб студия Адаманов