Kinderleichte Widerlegung des Äquivalenzprinzips

von András Balint

Aus der Webseite von András Bálint:

Die zweite (2.) Widerlegung des Äquivalenzprinzips
Pressemitteilung 02  – Erstveröffentlichung: 25. September 2013, EU

Was die Allgemeine Relativitätstheorie sagt:

Google: Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut) in Golm/Potsdam –  Kabine, Schwerkraft und Rakete: Das Äquivalenzprinzip

Nehmen Sie an, Sie befinden sich in einer geschlossenen Kabine, abgeschnitten von der Außenwelt. Körper, die Sie fallen lassen, fallen beschleunigt zu Boden, genau so, wie Sie es von der Erde gewohnt sind. Können Sie daraus schließen, dass Sie sich samt Kabine tatsächlich in einem Schwerefeld wie jenem der Erde befinden, wie in der folgenden Abbildung skizziert?

Nein, denn alles könnte auch ganz anders sein. Theoretisch könnten Sie sich auch im Weltraum befinden, weit entfernt von allen größeren Massenansammlungen und deren Gravitationseinfluss. Dann nämlich, wenn Ihre Kabine sich an Bord einer Rakete befindet, die durch ihr Triebwerk gerade mit 9,81 Metern pro Sekunde-Quadrat beschleunigt wird, wie hier skizziert:

In solch einer Situation würde der Kabinenboden auf alle Objekte, die Sie loslassen, zubeschleunigt – mit genau der gleichen Beschleunigung, mit der die Gravitation Objekte hier auf der Erde zu Boden fallen lässt. Aus Ihrer Sicht als Beobachter in der Kabine sind die beiden Situationen – die Gravitation lässt Objekte beschleunigt zu Boden fallen, der Kabinenboden bewegt sich beschleunigt auf Objekte zu – nicht unterscheidbar.“

Autor: Dr. Markus Pössel, „Kabine, Schwerkraft und Rakete: Das Äquivalenzprinzip “ in: Einstein Online Band 4 (2010), 1111

[…]

…und wie ist es in Wirklichkeit?

Die zweite (2.) Widerlegung des Äquivalenzprinzips ©

Die Meldung des irdischen Steuerungspersonals hat lange auf sich warten lassen. Aus der Kabine konnte man nicht hinausschauen, die Kinder fingen an sich zu langweilen. […]

Weiterlesen…

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Siehe auch vom Autor in diesem Blog:

Das Max-Planck-Institut ist 1919 stecken geblieben
Die Relativitätstheorie: Eine ziemlich gute Hose
Relativitätstheorie und Max Planck Institute: Vorwärts in die Vergangenheit!
András Bálint klagt die Relativisten wegen Verschweigens der Wahrheit an

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9 Antworten zu “Kinderleichte Widerlegung des Äquivalenzprinzips”

  1. Peter Rösch

    Der Haken ist: Der Heliumballon erfüllt weder auf der Erde noch in der Rakete die Bedingungen des freien Falls, auf den sich das Äquivalenzprinzip bezieht. Deshalb sind Herrn Ballints Ausführungen im Sinne einer Kritik als grober Unfug zu werten. – Ich meine: Wenn die Diskussion Fortschritte bringen soll, sollte man nicht mit, wenn auch witzig gemeinten, Scheinbeispielen vom durchaus ernsthaft bestehenden Problem ablenken.

    Andererseits: Wenn auch die Argumente des Herrn Ballint nicht ziehen, so ist das natürlich kein Freispruch für Herrn Pössel. Dieser hat nämlich nicht verstanden, daß
    1. das Gravitationsfeld der Erde inhomogen ist, und das Beschleunigungskraftfeld in der Rakete homogen. Das kann exyperimentell natürlich unterschieden werden. Das Gravitationsfeld ist dem Beschleunigungskraftfeld also mitnichten äquivalent.
    2. sich Beschleunigungskraftfelder erzeugen lassen mit ganz anderen Gradienten, als Gravitationsfelder sie aufweisen können. Beispiel: Die aus Science-Fiction-Filmen bekannten rotierenden Weltraumstationen.
    3. Und nun zu dem Hebel, der, im Unterschied zu Hn. Ballints Argumentation, wirklich geräuschvoll am Chitinpanzer des Herrn Professor (?) Dr. Pössel angreift: Dieser möge doch einmal berechnen, welche Geschwindigkeit die von ihm vorgestellte Rakete nach, sagen wir mal: 1 Jahr erreicht hat. Realschulwissen.

    Hören Sie’s schon knacken?

  2. Stefan Miller

    Ein mit Helium gefülltes Ballon steigt aufgrund des Druckes der Erdatmosphäre. Er bewegt sich in Richtung wo er seinen inneren Druck mit dem äußeren ausgleichen kann. Genauso wird ein Luftballon im Wasser aufsteigen. Das hat nur indirekt mit der Gravitation zu tun. Gravitation erzeugt unterschiedlichen Luftdruck, je nach Abstand von der Erdoberfläche. In einer Kabina auf einem Raumschiff ist der Luftdruck praktisch gleich, daher würde dort ein Heliumballon nicht aufsteigen.

  3. Peter Rösch

    In einem beschleunigten luftgefüllten Raumschiff würde der Ballon aufsteigen. Archimedisches Prinzip!

  4. Stefan Miller

    glaube ich nicht. Sicher gäbe es auch in der Kabine etwas Auftrieb aufgrund der Beschleunigung. Die Auftriebskräfte müßten aber viel größer sein, um die relativ schwere Hülle des Ballons zu heben. Ich bin überzeugt, daß das Aufheben der Gravitation mittels Zentrifugalkraft, wie das auf der ISS der Fall ist, oder durch Vektorumdrehung, wie bei dem Parabelflug, nicht das selbe ist, wie Kraftlosigkeit mittels Abwesenheit der Gravitation, wie das der Fall außerhalb der Erdanziehung sein müßte. Genauso die Kraft, die durch Beschleunigung erzeugt wird, ist nicht die selbe, wie die Kraft der Gravitation. Die zu beobachtenden Phänomene dürften sich erheblich unterscheiden. Nur leider werden wir es nicht erfahren, da wir die Situation mit der Abwesenheit der Gravitation nicht erzeugen können. Alles andere ist reine Spekulation. Auch gelten für Gase andere Gesetze als für feste Körper. Das muß man auch berücksichtigen. Ich konnte übrigens nichts darüber finden, ob auf der ISS Experimente mit Helium Ballons oder ähnlichem durchgeführt worden wären. Vielleicht haben Sie solche Informationen?

  5. Peter Rösch

    Wir rechnen in der Auftriebslehre (Sinken, Schweben, Steigen, Schwimmen), wie übrigens auch in der einfachen Ballistik, mit einem gleichbleibenden „g“, d. h. mit einem homogenen Gravitationsfeld, wie es in der beschleunigenden Rakete auftritt – insofern gibt es keinen Unterschied. Das ist natürlich nur eine Näherung, da „g“ in Wahrheit (und in Ggs. zum Äquivalenz-Prinzip der ART) quadratisch mit dem Abstand vom Gravzentrum abnimmt, und deshalb auch mit der Entfernung von der Erdoberfläche abnimmt. Aber es spricht nichts – kein anfängliches „Prinzip“, „Theorem“, „Axiom“, „Dogma“ o. dgl. – gegen diese näherungsweise Homogenitätsannahme bei geringen Höhenunterschieden. Den Auftrieb gibt es auf jeden Fall auch im Homogenfeld.

  6. Peter Rösch

    6. Noch zur ISS: Da diese wohl auf einem Orbit um die Erde läuft, befindet sie sich physikalisch in einem beständigen „Fall um die Erde“. Im Inneren ist dann Schwerelosigkeit, d. h. g = 0. Damit kann in der Kabine auch kein Luftdruckunterschied zwischen Unter- und Oberseite des Schwebeobjekts bestehen, und deshalb kein Auftrieb.

  7. Stefan Miller

    ich fragte nach Experimenten mit Helium auf der ISS. Alles was ich fand, waren Beschreibungen einer Kerzenflamme, die dann naturgemäß nicht „nach oben“ zeigte sondern die Form einer Halbkugel annahm. Die im Parabelflug simulierte Schwerelosigkeit zeigte mal in einem Experiment, daß ein Heliumballon zu Boden sinkt. Aber vielleicht lag es an der Ungenauigkeit des Fluges. Wie gesagt, für Gase gelten andere Gesetze als für feste Körper. Der Auftrieb in einem Raumschiff aufgrund seiner Beschleunigung dürfte vernachlässigbar sein. Ein Heliuumballon auf der Erde muß eine Mindestgröße haben, sonst steigt er auch nicht.
    Der Auftrieb kommt vom Druck und nicht direkt von der Gravitationskraft. Die Gase in der Atmosphäre haben lange Zeit gebraucht, um den unterschiedlichen Luftdruck aufzubauen. Das gleiche müßte erst im Raumschiff passieren. Beim Start einer Rakete wird erstmal auch kein unterschiedlicher Luftdruck aufgebaut. An der „Decke“ der Rakete herrscht praktisch der gleiche Druck wie unten, wo die Astronauten festgeschnallt sind. Auch steigt Helium, daß aus einer Buttel entlassen wird, nicht sofort in die Höhe, wie der Heliumballon.

  8. Peter Rösch

    Also irgendwie haben Sie eine falsche Vorstellung von der Sache. Der Auftrieb rührt daher, daß die jeweils darunter liegende Gasschicht von der darüberliegenden Gasschicht zusammengepreßt wird, was natürlich nur im g-Feld – im beschleunigten Hohlraum oder massengravitativ – so sein kann. Die unteren Gasschichten tragen dann die Last der höheren Gasschichten und stehen deshalb unter höherem Druck – weshalb die an der Unterseite des Objekts angreifende Kraft größer ist als die an der Oberseite: Kraft an Unterseite minus Kraft an Oberseite = Auftriebskraft!
    Im Flugzeug ist der Heliumballon deshalb gesunken, weil das Flugzeug in den Sturzflug übergegangen und durch eine motorunterstützte Vertikalbeschleunigung, die größer als die Fallbeschleunigung ist, sich die Luft anormalerweise Richtung Flugzeugdecke verdichtet hat, und am Flugzeugboden die dünnere Luft war = Inversion. Auch hier geht der Ballon dann von „dick“ nach „dünn“, nur daß in diesem Beispiel die Verteilung andersherum als bei Normalverhältnissen ist.

  9. Stefan Miller

    Die Gase in der Atmosphäre brauchten viel Zeit, um den unterschiedlichen Druck aufzubauen. Gase bewegen sich im Gravitationsfeld nicht mit der Fallgeschwindigkeit nach unten, wie das feste Körper tun. Für Gase gelten andere Gesetze als für feste Körper. Gase streben stets danach, ihr Volumen zu maximieren so wie Flüssigkeiten danach streben ihre Oberfläche zu maximieren. Nur feste Körper behalten ihre Form. Das kann man nicht in den gleichen Topf werfen. Außerdem ist das Gravitationsfeld einer grossen Masse was anderes als die Beschleunigung einer relativ kleinen Masse einer Rakete, obwohl einige Merkmale ähnlich aussehen. Von dem Experiment im Flugzeug halte ich nicht viel, weil zu ungenau. Auf der ISS könnte man das schon viel genauer durchführen. Das tut man aber nicht. Vielleicht doch, nur wir erfahren nichts davon. Die Chinesen behaupten auf dem Mond „gelandet“ zu sein. bisher haben sie uns aber keine gestochen scharfen Bilder vom Mond gezeigt, wie sie heute jedes Handy hätte machen können. Ich glaube, wir werden permanent belogen. Nicht nur mit der Relativitätstheorie.