A. Schmidt
Alles im Eimer
Link
to English text
Der Artikel beschäftigt
sich mit dem klassischen Experiment eines rotierenden
Wassereimers, welches bereits Isaac Newton
durchführte und dieses als Hinweis für die Existenz
einer Bewegung gegenüber einem absoluten
Raum auslegte. Mit der folgenden Interpretation
wird gezeigt, daß Newtons Eimerversuch
keinesfalls ein Hinweis auf einen absoluten Raum darstellt.
Isaac Newton stellte sich vor, daß zu Beginn
des Experimentes ( A
) der Wassereimer, an einem aufgedrehten Strick hängend,
sich in Ruhe zum Raum befindet. Die Wasseroberfläche
ist dabei vollkommen eben. Versetzt man nun den
Eimer in Rotation, so bewegt sich anfangs nur der Eimer
und das Wasser verharrt noch in Ruhe ( B
) . Hält die Rotation noch eine Weile an,
so wird der Wasserinhalt mit in Rotation versetzt,
so daß am Ende Wasser und Eimer gleich schnell
rotieren ( C ) und
sich zueinander, wie im Zustand (
A ), in relativer Ruhe befinden. Trotz
relativer Ruhe zwischen Eimer und Wasser unterscheiden
sich Ausgangs- und Endzustand jedoch darin, daß in (
A ) die Wasseroberfläche
eben ist und in ( C ) konkav
eingewölbt. Newton schloß hieraus, daß
sich beide Zustände, in denen sich Wasser und Eimer
in relativer Ruhe zueinander befinden, darin unterscheiden,
daß im Zustand ( A
) sich das Wasser in Ruhe zum " absoluten
Raum" befindet und die Einwölbung in (
C ) durch Bewegegung gegenüber
diesen erzeugt wird. Die Existenz eines solchen " absoluten
Raumes" wurde jedoch schon zur Zeit Newtons von
einigen Wissenschaftlern angezweifelt.
Im neunzehnten Jahrhundert beschäftigte
sich der Physiker und Philosoph Ernst Mach ( welcher
von der Nichtexistenz eines "absoluten Raumes" überzeugt
war ) erneut mit diesem Phänomen . Hierbei
ließ er sich zu einer " verzweifelten Tat" hinreißen
und behauptete, daß, wenn sich alle anderen
Objekte des Weltalls um diesen ruhenden Wassereimer
drehen würden, sich die Wasseroberfläche
wie im Zustand ( C
) einwölben würde. Diese Annahme wurde in
der Fachliteratur als Machsches Prinzip bekannt.
Im folgenden Abschnitt soll nun der scheinbare Widerspruch
zwischen dem obigen Experiment und der Nichtexistenz
eines absoluten Raumes aufgelöst werden.
Stellen Sie sich einfach einmal vor, Sie befinden
sich in einem Raumschiff irgendwo im freien
Weltall und bekommen von der Zentrale die Anweisung,
bis zur Festlegung ihres entgültigen Zieles erst
einmal im Kreis zu fliegen. Dann werden Sie mit dem Kopf
schütteln und sich über diesen Blödsinn
wundern, da ein einzelnes Raumschiff im All mit vertretbarem
Aufwand keine Kreisbewegung ausführen kann. Man kann
zwar mit mehreren energieaufwendigen Kursänderungen
so fliegen, daß das Raumschiff wieder zum "gleichen
Punkt" zurückkehrt, jedoch wird diese Flugbahn nie
eine genaue Kreisform annehmen, sondern in der Praxis immer nur
ein Vieleck darstellen.
Will man mit dem Raumschiff unbedingt eine ( nicht
energieaufwendige ) Kreisbahn fliegen, so
wird man sich einen Planet suchen und um diesen
eine stabile Umlaufbahn einschlagen, bei welcher
Gravitation und Fliehkraft sich ausgleichen.
Das heißt also, daß man für eine "natürliche"
Kreisbewegung sich unbedingt einen zweiten Massepunkt
im Raum suchen muß. Die Kreisbewegung ist
somit prinzipiell kein
Einpunkt -Raum/Zeit-Phänomen
sondern von Natur aus ein
Zweipunkt - Raum/Zeit- Phänomen
( oder noch genauer gesagt ein mindestens
Zweipunkt-Phänomen).
Im folgenden stellen wir uns vor, daß bei
dieser Gravitationsumlaufbahn nicht unbedingt
die eine Masse ganz groß und die andere ganz
klein sein muß, sondern beide Massekörper
genau gleich groß sind. In diesem Fall würden
beide Massen sich umeinander bewegen. Gravitation
und Fliehkraft halten sich dabei die Waage.
Stellen wir uns im nächsten Schritt vor,
daß zwichen den sich umeinander kreisenden
Massen eine Stange befestigt wird. In
diesem Fall würde man aus dem System zweier
kreisender Massen einen rotierenden Körper machen.
Solange beide Punkte sich in einer harmonischen
Kreisbewegung befinden ( Gravitation und Fliehkraft
gleichen sich aus ) wirkt dabei keine Kraft auf die verbindende
Stange. Beschleunigt man jedoch diese Rotationsbewegung,
so wirkt eine Zugkraft auf diese ein. In diesem Fall halten
die Bindungskräfte zwischen den Atomen der
Stange die Kugeln davon ab, sich voneinander fort zu
bewegen. Die Raum/Zeit Schieflage der Gravitationsbewegung
der Kugeln wird somit durch eine entgegengesetzte Raum/Zeit
Schieflage der Bindungselektronen in der Stange ausgeglichen,
da sich diese Elektronen entsprechend der einwirkenden
Zugkraft nun auch auf "verschobenen" Umlaufbahnen gegenüber
den Atomkernen bewegen. Es kommt folglich zu einer (
wenn auch sehr kleinen) Dehnung der Stange, so daß
in der Summe über alle Kräfte eine stabile Bewegung
zustande kommt.
Kehren wir nun zurück zum rotierenden Eimer.
Berücksichtigt man die oben getroffenen
Feststellungen, so kann man den Wassereimer
in zwei unabhängige Rotationssysteme einteilen.
Das eine stellt der Eimer selbst dar. In diesem
Rotationssystem stehen der rote und der blaue Punkt, stellvertretend
als Zweipunktsystem, für alle anderen Atome der
Eimerwand. Gerät der Eimer selbst in Rotation, so
führt dies, entsprechend der einsetzenden Fliehkraft
, zu einer winzigen Ausdehnung der Eimerwand, welche hier
die Funktion der Verbindungsstange übernimmt.
Gerät jedoch das Rotationssystem Wasser
(gelber und grüner Punkt) in Rotation
, so kann durch die relativ schwachen Bindungskräfte
zwischen den Wassermolekülen die Fliehkraft
nicht vollständig ausgeglichen werden.
Die vollständig ausgleichende Kraft entsteht
dadurch, daß sich die Wassersäule nach
außen hin auftürmt und mit dieser vergrößerten
Säule nach außen hin einen erhöhten
Gewichtsgegendruck erzeugt.
Zusammenfassend kann man sagen, daß
der Irrtum von Isaac Newton und Ernst Mach darin
bestand, daß beide das Rotationssystem Wasser
als ein Einkörper Raum/Zeit-Phänomen
auffasten. Während Newton damit zufrieden war,
da er ja die Rotation gegenüber dem absoluten Raum
zeigen wollte, suchte Mach verzweifelt nach einem
zweiten Bezugspunkt im Raum. Dieser liegt jedoch nicht
in der Ferne, sondern im Eimer selbst, da alle Wassermoleküle
eigenständige Bezugssysteme darstellen, die umeinander kreisen.
Link für Interessierte:
NEUES
VOM ZWEITEN HAUPTSATZ DER THERMODYNAMIK
Kontakadresse: newtonexperiment@email.de
WEB Counter by GOWEB
