Bedarf das sog. "Michelson-Experiment" einer relativistischen Erklärung?

Eine Frage an den Leser

In seinem erst wenige Jahre alten Buch "Relativitätstheorie - aktuell" von 1989, BSB Teubner Leipzig, schreibt der Physiker Ernst Schmutzer, Jena, auf Seite 42: "Aus der Serie der vielen vorrelativistischen Versuche (den Weltäther nachzuweisen), ... ragt das im Jahre 1881 von A. Michelson in Potsdam durchgeführte sog. Michelson-Experiment ganz besonders heraus. Durch seine Aussage wurde die Ätherhypothese unwiderruflich erschüttert. Später wurde dieser Versuch mit verbesserter Technik von E. W. Morley (1897) und D. C. Miller (1904) sowie von K. K. Illingworth und G. Joos (1927-1930 im Zeisswerk Jena) wiederholt. Die Schlüssigkeit des ersten Experiments konnte dabei entscheidend verschärft werden. Da es sich dabei um eines der wichtigsten Experimente zur Speziellen Relativitätstheorie handelt, wollen wir den Versuch kurz beschreiben und einige relevante Schlüsse ziehen." Es folgt die "Abb. 3". "Die Abb. 3 gibt schematisch ein Michelson-Interferometer wieder, das fest mit der Erde verbunden sei, also eine Relativbewegung gegen den Weltäther aufweise, dessen Existenz wir bei der Konzipierung dieses Versuches voraussetzen wollen, um ihn auf diese Weise ad absurdum zu führen." Auf Seite 44 heißt es dann: "In der Folgezeit wurde das Michelson-Experiment noch so oft ausgeführt, wobei in den letzten Jahren insbesondere auch die Fortschritte der Laserphysik ausgenutzt wurden. Das Ergebnis war immer negativ." Dieses "negativ" bezieht sich auf die Hypothese vom Weltäther, in dem sich das Licht fortpflanzen sollte, weshalb A. Einstein konsequenterweise vorschlug, die Ätherhypothese aufzugeben. Man sollte nun meinen, daß aufgrund des immer gleichen und eindeutigen Ergebnissses das sog. "Michelson-Experiment", welches heute als ein simpler Lichttest bezeichnet würde, damit seine Pflicht und Schuldigkeit, den Weltäther "auf diese Weise ad absurdum zu führen" getan hätte. Trotzdem wird von E. Schmutzer gesagt, "da(ß) es sich dabei um eines der wichtigsten Experimente zur Speziellen Relativitätstheorie handelt," eine Aussage, die immer dann zu finden ist, sobald die Notwendigkeit von Einsteins Spezieller Relativitätstheorie begründet werden soll - denn für Einstein selbst waren in seiner berühmten Schrift von 1905 die "mißlungenen Versuche, eine Bewegung der Erde relativ zum "Lichtmedium" zu konstatieren", mit ein wichtiger Grund für sein "Prinzip der Relativität".

Doch welche Gründe dazu liefert nun das sog. Michelson-Experiment und sein Ausgang???

Oder anders gefragt: Was bleibt denn an ihm unerklärt, wenn man aus ihm die Konsequenz zieht, in Zukunft auf die Weltätherhypothese zu verzichten, auch wenn man sich deshalb über die Grundlage der Optik neue Gedanken machen müßte??? Was erklärt die relativistische Erklärung denn mehr oder besser, noch dazu, wo sie eine starke Hypothese benötigt, nämlich die Relativität von Zeit und Raum, während die Erklärung durch die Nichtexistenz des Äthers gerade eine solche erübrigt? Oder war diese einfachste, dem Sinn des Experimentes angemessene Erklärung falsch oder unvollständig? Ich denke nein.

Der Vorgang war doch folgender: Die Lichtquelle L und das Lichtziel F (für "Fernrohr") waren Teil eines Systems, das "fest mit der Erde verbunden" war. Zwischen L und F legte der durch einen halbdurchlässigen Spiegel aufgespaltene Lichtstrahl in zwei senkrecht zueinander stehenden Richtungen gleiche Wegstrecken in gleichen Zeiten zurück, so daß beide Teilstrahlen, zum Lichtempfänger F umgelenkt, diesen zugleich erreichten, weshalb es zu keiner Interferenz der Lichtstrahlen kam, obwohl ein Teilstrahl sich zuvor in Richtung der Erdumlaufbahn und gegen sie bewegt hatte. Was soll an diesem Ergebnis, daß das Licht zu seiner Quelle in jeder Richtung gleich schnell ist, noch einer Erklärung bedürfen außer der, daß es einen die Lichtwege beeinflussenden Äther offensichtlich nicht gibt?

Nur eine Verletzung der Isotropie hätte einer Erklärung bedurft, z.B. eben durch die Existenz eines mit der Sonne mehr oder weniger starr verbundenen Äthers, da jede Sache von sich aus in dem ihr erteilten Zustand verharrt, also auch das Licht bei seiner Ausbreitungsbewegung von der Quelle. Genau davon ist man bei Anlage des Experiments richtigerweise auch ausgegangen und ohne diese Voraussetzung hätte es überhaupt keinen Sinn gemacht! (Was Voraussetzung physikalischen Forschens ist, kann durch Physik nicht wiederum erklärt werden.) Wo also ist hier irgendein physikalisches Problem? Hatte Einstein nicht gesagt, er versuche alles so einfach wie möglich zu erklären (ohne etwas zu vereinfachen)? Die offensichtliche wenn auch nicht explizit ausgesprochene Beibehaltung der Hypothese des starren Äthers und die zu ihrer Aufrechterhaltung von Einstein eingeführte noch stärkere Hypothese der Relativität von Raum und Zeit ist aber gerade das genaue Gegenteil einer "Vereinfachung", wenn man ebenso auf beide verzichten kann, ohne dass etwas unerklärt bleibt.

Daher wäre ich für eine Aufklärung dankbar, was es denn an der Isotropie der Lichtausbreitung überhaupt zu erklären gibt bzw. welche Überzeugungen ihrer Akzeptanz im Wege standen oder immer noch stehen. Vielleicht bringt uns das Nachdenken über diese Frage auf die Spur von Überzeugungen, deren Existenz und/oder Berechtigung viele noch gar nicht bedacht haben.

© HILLE 1996
Ergänzung und Kürzung Dez. 2002

       meine Antwort:
Die Leute "schwatzen" immer wieder von der Relativitätstheorie, weil sie glauben, es wäre ihre Pflicht, sie zu verstehen. Ihr von Einstein als "Geschwätz" abqualifiziertes Bemühen ist der redliche, immer wieder neu unternommene Versuch braver Bildungsbürger, sich einen Reim auf seine Theorie zu machen, d. h. einen rationalen Zugang zu ihr zu finden. Da es aber keinen solchen gibt (s. oben), halten sie in ihrer Not Einstein für ein geistig nicht einholbares Genie.