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Künstliche Gravitation

Adi schrieb am 22. September 2004 um 14:42 Uhr (678x gelesen):

Hallo,
ich gebe im folgenden einen Text wieder, den ich mir vor einiger Zeit aus dem Internet geladen haben. In diesem Text beschreibt der Autor was Gravitation ist und beschreibt mit Hilfe von Einstein, Mach sowie einer Vereinheitlichung von Energie und Impuls, wie eine Art künstliches Schwerkraftfeld erzeugt werden könnte.
Der Text ist zwar sehr lang, aber vielleicht ist hier jemand an einer ernsthaften Diskussion zum Thema künstliche Schwerkraft interessiert.

Gruß
Adi




Ein theoretischer Streifzug durch den vierdimensionalen Raum

Unser Streifzug durch die Physik der Gravitation beginnt damit, dass wir uns zunächst über die theoretischen Grundlagen der Gravitation orientieren möchten. Wir alle haben die Gravitation in ihren Eigenschaften schon kennen gelernt. Sei es, dass wir eine Treppe heruntergefallen sind, oder wir erinnern uns nur an all die vielen Dinge, die uns aus der Hand auf den Boden fielen und im unglücklichsten Fall dabei zu Bruch gingen. Einschränkend muss aber gleich zu Beginn gesagt werden, dass gefallene Mädchen nicht unbedingt auf die Gravitation zurückzuführen sind. Schon am Anfang unserer Betrachtungen werden wir feststellen, dass die Beispiele welche wir gerade in Bezug auf die Gravitation genannt haben, eigentlich der Schwerkraft zuzuordnen sind. Als Gravitation wird die Kraft bezeichnet, welche zwei Körper auf Grund ihrer Masse aufeinander ausüben. Die Schwerkraft, z.B. der Erde, setzt sich dagegen aus der Anziehungskraft der Gravitation und der durch die Erdrotation erzeugten Zentrifugalkraft zusammen. Um nicht gleich am Anfang unseres Streifzuges die Verwirrung derart zu vergrößern, dass man lieber wieder nach Hause gehen möchte, wollen wir in der Folge Gravitation und Schwerkraft nur unter dem Begriff Gravitation betrachten. Hierzu wollen wir unsere Grundüberlegungen mit Einsteins Gravitationstheorie beginnen wobei an dieser Stelle nicht auf die Einzelheiten dieser Theorie eingegangen werden soll, sondern nur auf die eigentliche Kernaussage Einsteins, die er wie in folgendem Zitat wiedergegeben formulierte: „Das Feld manifestiert sich in der Bewegung von Körpern.“
Wobei er mit „Feld“ das sogenannte „Führungsfeld“ meinte. Präzisiert wird diese Aussage Einsteins durch das Machsche Postulat, welches zum Ausdruck bringt, dass Masse die Metrik und damit das Führungsfeld des Raumes verbiegt. Hieraus ergibt sich für den Betrachter ein erstes Problem, und zwar die Frage danach, was unter Führungsfeld zu verstehen ist. Hierzu ist zu bemerken, dass die dynamische Bewegung einer Masse durch das Führungsfeld auf einer gekrümmten Bahn der Raumzeit erfolgt. Bevor das neue Problem, die plötzlich aufgetauchte Raumzeit, behandelt wird, ist zu der Bewegung einer Masse auf einer gekrümmten Bahn folgendes an Erklärung zu liefern. Bewegt sich eine Masse auf einer gekrümmten Bahn, so entsteht eine Zentrifugalkraft, welche die Masse nach außen drängen will. Wir kennen dieses Prinzip der Zentrifugalkraft aus dem Beispiel eines Jojos, den wir an einer
Schnur um den Finger kreisen lassen. Der Jojo bewegt sich durch die auf ihn einwirkende Zentrifugalkraft auf einer Kreisbahn. Die auf eine Masse bei Bewegung auf einer gekrümmten Bahn der Raumzeit einwirkende Zentrifugalkraft ist das, was wir als Gravitation wahrnehmen. Die Masse bewegt sich hierbei auf oder durch ein
Führungsfeld, woraus sich auch gleich die Bedeutung „Führungsfeld“ ergibt. Die Raumzeit beherrscht die Masse, indem sie ihr sagt, wie sie sich bewegen soll; und die Masse beherrscht die Raumzeit, indem sie ihr sagt wie sie sich krümmen soll. Diese dynamische Eigenschaft der Raumzeit wird als Führungsfeld bezeichnet, wobei bezogen auf den jeweiligen Ablauf der Zeit das Führungsfeld eine Bewegung von Massen auf der gekrümmten Bahn der Raumgeometrie mit einer Mischgeschwindigkeit in Höhe der Lichtgeschwindigkeit hervorruft. Die Eigenschaft, welche hierbei die Masse auf der gekrümmten Bahn festhält und sie quasi führt, ist bezogen auf den Raum die Kraft des Führungsfeldes. Hierbei ist es notwendig, zwischen Raum und Zeit zu differenzieren und nicht von Raumzeit zu sprechen. Die Raumzeit ist eine Mischgeschwindigkeit und die Bewegung von Massen auf der gekrümmten Bahn der Raumzeit im Ablauf der Zeit erfolgt mit einer Geschwindigkeit, die als Mischgeschwindigkeit der Lichtgeschwindigkeit entspricht. Hieraus ergibt sich Einsteins Vereinheitlichung von Raum und Zeit zur Raumzeit.
Die Bewegung einer Masse erfolgt mit Lichtgeschwindigkeit durch die Zeit, der sogenannten Eigenzeit. Zwingt man die Masse dazu, sich auch noch durch den Raum zu bewegen, so kann sie dies nur, wenn die Geschwindigkeit durch den Raum von der Geschwindigkeit durch die Zeit abgezwackt wird. Eine Bewegung durch den Raum erfolgt daher immer auf Kosten der Zeit.
Dies ist auch der Grund, warum schnell bewegte Uhren langsamer gehen. Die Mischgeschwindigkeit aus Geschwindigkeit durch den Raum und Geschwindigkeit durch die Zeit ist aber immer gleich und entspricht der Lichtgeschwindigkeit. Wird in nebenstehender Abbildung die Geschwindigkeit durch den Raum gegenüber R1 erhöht, so verringert sich die Geschwindigkeit Z2 durch die Zeit verglichen mit Z1.
Die Mischgeschwindigkeiten M1 und M2 beschreiben den Radius eines Viertelkreises, welcher der Lichtgeschwindigkeit entspricht und sind immer gleich groß. Wird die Mischgeschwindigkeit gleich 1 gesetzt, so ergeben sich R und Z zu 1=R2+Z2.
Ein Objekt, welches sich durch den Raum bewegt, tut dies auf Kosten der Zeit. Hieraus wird auch ersichtlich, warum man sich prinzipiell nicht schneller als mit Lichtgeschwindigkeit bewegen kann. Man kann sich nämlich auch nicht langsamer als mit Lichtgeschwindigkeit bewegen. Aus diesen Grundüberlegungen kann Gravitation erst einmal wie folgt definiert werden:

„Die Raumzeit beherrscht die Masse, indem sie ihr sagt wie sie sich bewegen soll; und die Masse beherrscht die Raumzeit, indem sie ihr sagt, wie sie sich krümmen soll. Diese dynamische Eigenschaft der Raumzeit wird als Führungsfeld bezeichnet, wobei bezogen auf den jeweiligen Ablauf der Zeit das Führungsfeld eine Bewegung von Massen auf der gekrümmten Bahn der Raumgeometrie mit einer Mischgeschwindigkeit in Höhe der Lichtgeschwindigkeit hervorruft. Eine Kreisbewegung bedeutet eine bestimmbare Zentrifugalkraft und die während der Bewegung auf der gekrümmten Bahn entstehende Zentrifugalkraft ist die Gravitation. Die Gravitation entspricht in ihrer Höhe der Kraft des Führungsfeldes, welche die Masse auf ihrer gekrümmten Bahn hält“.

Hierbei muss allerdings bedacht werden, dass die Masse, die sich auf der gekrümmten Bahn der Raumgeometrie bewegt ein Teilchen ist. Dieses Teilchen kann als kleinster elementarster
Baustein der Materie angesehen werden. Gravitation kann nur beobachtet werden, wenn mindestens zwei Teilchen an dieser beteiligt sind. Der Radius der Krümmungen der Raumgeometrie der einzelnen Teilchen, sowie deren Bahngeschwindigkeit ist immer gleich.
Eine große Masse kann als Ansammlung oder Verbund vieler dieser Teilchen angesehen werden, wobei sich die Krümmung auf der sich diese Masse bewegt aus den einzelnen Krümmungen der einzelnen Teilchen zusammensetzt. Hieraus ergibt sich, dass zwei verschieden große Massen sich stets gleich schnell auf eine dritte größere Masse, welche die Gravitationsquelle darstellt, zu bewegen. Dies erklärt warum ein Stein der 10kg wiegt genauso schnell im z.B. Gravitationsfeld der Erde fällt, wie ein Stein, der nur 1kg wiegt. Bildlich kann man sich den 10kg schweren Stein als Verbund von zehn einzelnen Steinen vorstellen, die jeweils 1kg wiegen. Im freien Fall ist die Beschleunigung des 10kg schweren Steins die selbe wie bei einem 1kg schweren Stein, da der große Stein das gleiche ist, wie ein dichter Verbund der kleinen Steine welche gleichzeitig nach unten fallen.

Gravitation ist somit keine Kraft, sondern die erkennbare Eigenschaft der Raumzeit selber, wobei die Raumzeit als die „Kraft“ anzusehen ist, der alle anderen Kräfte im Universum zugrunde liegen. Demzufolge ist
Gravitation keine Fernwirkungskraft, sondern eine Nahwirkungskraft zwischen der Masse auf der einen Seite und dem Führungsfeld auf der anderen Seite; und zwar ohne die physikalische Dimension einer Entfernung zwischen Masse und Führungsfeld zuzulassen.
Zwei Massen sind derart in der Lage in eine gemeinsame Krümmung der Raumzeit hinein zu rutschen, wenn sich die von ihnen verursachten Krümmungen überschneiden.
Wechselwirkungen finden demnach nicht zwischen den Massen statt, sondern zwischen den Massen und dem Führungsfeld. Durch das Fehlen der physikalischen Dimension einer Entfernung ist auch zu erklären, warum Gravitation sich schneller als Licht ausbreitet. Das Führungsfeld ist universell vorhanden und die Gravitation manifestiert sich in der Bewegung von Massen, ohne dass durch das Fehlen einer Entfernung Zeiten für die Ausbreitung der Gravitation auftreten. Je größer eine Masse ist, um so größer ist auch die Summe der einzelnen Kräfte der Führungsfelder der Teilchen und damit die beobachtbare Gravitationskraft der Masse. Die hierdurch entstehende ausgeprägtere Krümmung der Raumzeit fordert somit, da mehr Zeit auf die Durchquerung des Raumes aufgewandt werden muss, dass die Zeit in der Nähe von höheren Gravitationskräften langsamer vergeht. Hieraus folgert im weiteren, dass Lichtstrahlen durch Gravitation gekrümmt werden. Für die untere Seite eines Lichtstrahles, welche sich näher an der Gravitationsquelle
befindet vergeht die Zeit langsamer, als für die obere Seite des Lichtstrahles. Bleibt die Lichtgeschwindigkeit konstant, aber die Zeit verlangsamt sich, so muss sich die in der verlangsamten Zeit zurückgelegte Strecke ändern. Der Lichtstrahl wird sich also krümmen. Die Kraft des Führungsfeldes des Raumes, welche sich als Gravitation äußert
ist somit Ursache verschiedener Beobachtungen. In der Nähe von Gravitationsquellen vergeht die Zeit langsamer. D.h. je näher man sich auf eine Gravitationsquelle hinbewegt, um so langsamer vergeht die Zeit. Eine Gravitationsquelle, wie z.B. die Sonne ist in der Lage die Lichtstrahlen weit entfernter Sterne derart zu beugen, dass diese Sterne an einer anderen Stelle erscheinen. In einem extrem starken Gravitationsfeld würde demzufolge nicht
nur die Zeit stehen bleiben, sondern auch Lichtstrahlen würden von diesem „verschluckt“ werden. Derartige starke Gravitationsquellen nennt man „Schwarze Löcher.“
Jetzt kann man mutmaßen, dass eine Masse, welche sich mit sehr hoher Geschwindigkeit durch den Raum bewegt, dieses auf Kosten der Zeit tut. Die hohe Geschwindigkeit der
Masse auf ihrer gekrümmten Bahn verursacht eine hohe Zentrifugal- und somit Gravitationskraft, die Masse erscheint größer als bei einer Masse in Ruhelage.
Die Masse unterliegt einem Massezuwachs bei gleichzeitiger Zeitverlangsamung. Ähnlich wie bei der Ursache der Krümmung von Lichtstrahlen in der Nähe einer Gravitationsquelle ist bei einer Zeitverlangsamung aber gleicher Geschwindigkeit eine Veränderung der Länge dieser Masse zu beobachten. Die Masse unterliegt daher neben dem Massezuwachs und der Zeitverlangsamung demzufolge ebenfalls einer Längsverkürzung. Demzufolge sind die Beobachtungen bei einer bewegten oder beschleunigten Masse und dem Wirken einer Gravitationsquelle gleich, da die Ursache der Beobachtungen –eine Bewegung auf der gekrümmten Bahn des Führungsfeldes der Raumzeit- die selbe ist.
Das Machsche Postulat „Masse verbiegt die Metrik und damit das Führungsfeld des Raumes“ bedeutet nicht, dass Gravitation ausschließlich eine Manifestation der raumgeometrischen Wirkung einer Massenverteilung ist. Nach dem Machschen Prinzip ist die gravitativ wirksame Metrik des Raumes im Ablauf der Zeit durch die Masse oder durch die Energie von Materie und Feldern auf Grund der Äquivalenz von Energie und Masse bestimmt. Die Äquivalenz von Energie und Masse entspricht Einsteins Gleichung des Äquivalenzprinzips zu E=mc2 . Betrachtet man eine bewegte Masse, so kann man ihr neben einer Energie aber auch einen Impuls zuordnen, insbesondere, wenn man das Masse-Energie-Äquivalenzprinzip als Masse-Energie-Impuls-Äquivalenzprinzip ausdrückt; und zwar in der Form : E/c=mc , wodurch sich die rechte Seite der Gleichung als Impuls darstellt. Hieraus ist ersichtlich, dass das Machsche Prinzip um den Impuls der betrachteten Masse erweitert werden muss und zwar derart, dass eine Kombination aus Energie und Impuls dieser Masse eben dieser Masse gleicht oder ihr äquivalent ist. Da Gravitation nicht nur in der relativistischen Mechanik, sondern natürlich auch in der Newtonschen Mechanik auftritt, muss diese Kombination aus Impuls und Energie sowohl für die Newtonsche- , als auch für die relativistische Mechanik gültig sein. Als relativistische Mechanik bezeichnet man die Betrachtung von Massen, die sich im Bereich der Lichtgeschwindigkeit bewegen. In der Newtonschen Mechanik erfolgt eine Bewegung deutlich unterhalb der Lichtgeschwindigkeit. Betrachtet man z.B. die Energie einer bewegten Masse, so ergibt sich diese in der Newtonschen Mechanik zu Ekin=0,5mv2. In der relativistischen Mechanik entspricht die Energie dem Energie-Masse-Äquivalenzprinzip in Form der Einsteinschen Gleichung E=mc2. Alleine hieraus ist ersichtlich, dass Newton und Einstein schwer mit einander kompatibel sind. Da eine Kombination von Impuls und Energie sowohl für Newton als auch für Einstein gültig sein muss, beginnt die Grundüberlegung zur Lösung dieses Problems in der Newtonschen Mechanik. Betrachtet man in der Newtonschen Mechanik die Gleichung für den Impuls einer bewegten Masse, so ergibt sich dieser zu p=mv. Die Energie ergibt sich zu Ekin=0,5mv2. Hier zeigt sich ein neues Problem einer Kombination. Die Einheiten von Impuls und Energie sind nicht gleich. Während man für den Impuls die Einheit kgm/s erhält, ermittelt man für die Energie die Einheit kgm2/s2. Eine Kombination in Form einer Multiplikation oder Division erscheint wenig logisch und ist auch nicht begründet, zumal die erhaltenen Ergebnisse keinen Sinn ergeben. Eine Addition oder Subtraktion scheitert an den unterschiedlichen Einheiten, zumal nicht ersichtlich ist warum und womit die jeweiligen Nenner und Zähler der Gleichungen zu erweitern sind. Bei näherer Betrachtung der Problematik wird ersichtlich, dass der eigentliche Casus Knacktus in der Geschwindigkeit liegt. Bei der Ermittlung des Impulses wird die betrachtete Masse mit der Geschwindigkeit multipliziert, bei der Energie erfolgt eine Multiplikation der Masse mit dem Quadrat der Geschwindigkeit. Die bisherigen Ergebnisse beider Gleichungen bestätigen deren Richtigkeit in der Newtonschen Mechanik, so dass gar nicht erst der Versuch unternommen werden soll, die eine Gleichung mit einem Quadrat der Geschwindigkeit oder die andere Gleichung nur mit der Geschwindigkeit zu multiplizieren. Eine Lösung bietet sich aber an, wenn man sich wieder die Wesenheit der Raumzeit Einsteins ins Gedächtnis ruft. Auf die Frage: „Wie weit ist es bis zur nächsten Telefonzelle ?“ kann mit der Antwort „2000m Luftlinie“ eigentlich keiner etwas anfangen. Erwartet werden vielmehr Antworten wie: „Zu Fuß sind es fünf Minuten“ oder „Mit dem Auto ist man in zwei Minuten da.“ Man kann auf die Frage nach einer Entfernung durchaus mit einer Zeitangabe antworten und vielfach ist es in Analogie obiger Beispiele auch sinnvoll. Interessanterweise werden diese Zeitangaben durch eine Geschwindigkeit impliziert, z.B. „Zu Fuß gehen“ oder „Mit dem Auto fahren.“ Die derart durch eine Geschwindigkeit implizierten Zeitangaben sind aber höchst veränderlich. Die Zeiten können sich sehr schnell ändern, z.B. wenn kein Benzin mehr im Tank des Autos ist, oder man sich ein Bein gebrochen hat. In letzterem Fall kann dann eine Entfernung von 2000m unüberbrückbar werden. Verglichen mit diesen veränderlichen Geschwindigkeiten ist die Lichtgeschwindigkeit immer konstant. Wie sich schon alleine aus dem Prinzip der Vereinheitlichung von Raum und Zeit ergibt und wie es in vielen Messungen bestätigt wurde, ist die Geschwindigkeit des Lichtes stets gleich groß. In der Astronomie werden große Entfernungen auch nicht in Streckeneinheiten wie Meter oder Kilometer ausgedrückt, sondern in Lichtjahren. Die Entfernung zu einem weit entfernten Stern wird derart in der Zeit ausgedrückt, die das Licht benötigt um diese Entfernung zurückzulegen. Da es nach diesem Prinzip auch möglich ist, eine Zeitangabe durch eine Strecke auszudrücken, ist auch eine Angabe von Geschwindigkeiten impliziert durch die Lichtgeschwindigkeit möglich. Wird eine Geschwindigkeit mit konventionellen Einheiten aus m/s durch die Lichtgeschwindigkeit dividiert, so erhält man eine Einheiten lose Geschwindigkeit, die der Einfachheit halber „Lichtmeter“ genannt wird. Beträgt die konventionelle Geschwindigkeit z.B. 150.000.000m/s und wird durch die Lichtgeschwindigkeit c=300.000.000m/s dividiert, so erhält man als Resultat einen Wert von 0,5. Dieser Wert von 0,5, welcher keine Einheiten mehr besitzt, stellt nichts anderes dar, als die konventionelle Geschwindigkeit ausgedrückt durch die Lichtgeschwindigkeit. Dem Lichtmeter soll die Variable vREL zugeordnet werden. Wenn diese Variable Lichtmeter in den Gleichungen des Impulses und der Energie Anwendung finden könnte, dann würde sich das Problem unterschiedlicher Einheiten bei einer Kombination nicht mehr ergeben. Tatsächlich ist eine Anwendung des Lichtmeters in den Gleichungen der Newtonschen Mechanik nicht möglich, da das Lichtmeter relativistischen Ursprunges ist. Notwendig ist das Heranziehen des s.g. Dilatationsfaktors (d) in der Form d=1/(1-(v2/c2)) bekannt aus der Gleichung des Massenzuwachses nach Einstein: mtot=m0/(1-(v2/c2)). Mit dem Dilatationsfaktor ergibt sich für die Energie die Gleichung: E=m/(1-(v2/c2)) und für den Impuls p=mvREL/(1-(v2/c2)). Bei einer Betrachtung der Einheiten ist festzustellen, dass die derart ermittelten Werte für Impuls und Energie immer die selben Einheiten ergeben, und zwar die Einheit einer Masse in kg. Wird die Energie eines Teilchens mit o.g. Gleichung ermittelt und die Geschwindigkeit mit Null vorgegeben, so erhält man als Ergebnis, dass die Ruheenergie des Teilchens gleich seiner Masse und nicht wie in der Newtonschen Mechanik gleich Null ist. Als nächste Grundüberlegung muss folgendes bedacht werden:
Eine Masse, oder ein Teilchen, welches sich durch den Raum bewegt, kann dies bezogen auf eine kleine betrachtete Entfernung auf einer geraden Bahn, oder aber auf einer gekrümmten Bahn tun. Bewegt sich das Teilchen auf einer gekrümmten Bahn, so verändert es seine Koordinaten bezüglich der drei Raumachsen des betrachteten Raumes. Während die Energie des Teilchens zu
einem Zeitpunkt t und eines zweiten Zeitpunktes t’ gleich ist, sofern die Geschwindigkeit zu den Zeitpunkten gleich ist, so hat sich das Teilchen nur hinsichtlich der drei Raumkoordinaten verändert. Es darf daher nicht nur ein Impuls des Teilchens berücksichtigt werden, sondern es müssen die jeweiligen Impulse bezüglich der jeweiligen Raumkoordinaten berücksichtigt werden, so dass bei Betrachtung des Teilchens neben der Energie E
auch die drei Impulskomponenten px, py und pz zu ermitteln sind. Das Ergebnis der Kombination von Impuls und Energie müsste demzufolge einen Vektor in einem vierdimensionalen Raum ergeben. Wobei sich die Komponenten dieses Vektors aus der Energie und aus den drei Impulskomponenten zusammensetzt. Der Vierervektor besteht demzufolge aus den drei räumlichen Komponenten der Raumzeitverschiebung und einer Zeitkomponente, welche der Energie entspricht.
Gehen wir in einem Beispiel davon aus, dass sich ein Körper absolut geradlinig bewegt, so ist nur die Ermittlung der betreffenden Impulskomponente notwendig. Die beiden anderen Impulskomponenten besitzen den Wert Null.
In unserem Beispiel besitzt der Körper eine Masse von 5kg und eine Geschwindigkeit von 150.000.000m/s. Ausgedrückt in Lichtmetern ergibt sich für diese Geschwindigkeit vREL=0,5. Eingesetzt in die Gleichungen E=m/(1-(v2/c2)) für die Energie und p=mvREL/(1-(v2/c2)) für den Impuls ergibt sich für die Energie E=5,773502692 kg und für den Impuls p=2,886751346 kg. Neben der Tatsache, dass aus vormals einfachen Zahlen jetzt Zahlenwerte mit vielen Stellen hinter dem Komma geworden sind, scheint man kein brauchbares Ergebnis erlangt zu haben. Außer man ruft sich den Grundgedanken dieser ganzen Herleitung zurück ins Gedächtnis; die Kombination von Impuls und Energie zu einem sinnvollen Ergebnis. Jongliert man jetzt in verschiedenen Kombinationsversuchen mit den ermittelten Ergebnissen für Energie und Impuls herum, so erhält man nach einiger Zeit die Gleichung IPv2=I E2-p2 I. Wobei IPv für Impulsenergie-Vierervektor steht. Das Ergebnis des Impulsenergie-Vierervektors ergibt sich zu IPv= I ( E2-p2 ) I ; und zwar in der Einheit kg, wobei das ermittelte Ergebnis immer der Ruhemasse des betrachteten Körpers oder Teilchens entspricht, egal wie hoch seine Geschwindigkeit ist.
Derart ist es möglich das Machsche Prinzip um eine sinnvolle Kombination von Impuls und Energie zu erweitern, wobei die entsprechenden Gleichungen nicht nur in der relativistischen- sondern ebenfalls in der Newtonschen Mechanik Anwendung finden können. Bei niedrigen Geschwindigkeiten in der Newtonschen Mechanik, wie z.B. 20m/s, sollte man allerdings über entsprechende Hilfsmittel zur Durchführung der Berechnung verfügen. Werden 20m/s als Lichtmeter ausgedrückt, so ergibt sich ein Wert von vREL=0,000000066. Viele Taschenrechner werden im Laufe der weiteren Rechnung ihre Funktion aufgeben.
Durch das Prinzip der Bestimmung des Impulsenergie-Vierervektors, ist es möglich die Bewegung eines Teilchens anstelle mit den drei Größen Impuls, Energie und Masse nur noch durch eine Größe zu beschreiben, nämlich durch die Impulsenergie. Betrachten wir aber nochmals die eigentlichen drei Größen eines Teilchens, so wird es zu mindestens an dieser Stelle Zeit sich die Frage zu stellen, was eigentlich Masse, Energie und Impuls ist. Der Begriff Masse hat eigentlich zwei Bedeutungen. Man unterscheidet zwischen schwerer Masse und träger Masse. Unter schwerer Masse versteht man die Eigenschaft eines Körpers, einen anderen Körper scheinbar anzuziehen und von diesem scheinbar angezogen zu werden. Es wird einschränkend scheinbar gesagt, da wir gesehen haben, dass die Wechselwirkung nicht zwischen den Massen, sondern zwischen Massen und Führungsfeld stattfindet. Träge Masse äußert sich dadurch, dass sich ein Körper einer Änderung seines Bewegungszustandes zu widersetzen versucht. Die hierzu erforderliche Kraft ist die Masse multipliziert mit der Beschleunigung. Obwohl schwere Masse und träge Masse unterschiedlich definiert werden, sind sie einander äquivalent. Ihre Einheit wird in kg angegeben.
Energie ist eine den Zustand eines Körpers charakterisierende Größe. Durch Energie werden z.B. Lage, Bewegungszustand, Temperatur, Verformung usw. beschrieben. Durch eine verrichtete Arbeit wird die Energie eines Körpers erhöht, wodurch eine Änderung des Zustands des Körpers erreicht wird. Dies kann z.B. durch Verschieben, Beschleunigen, Erwärmung, Formänderung usw. erfolgen. Wird durch einen Körper Arbeit verrichtet, so verringert sich seine Energie.
Den Impuls eines Teilchens kann man sich derart vorstellen, dass dieses Teilchen bestrebt ist seinen Kurs beizubehalten um sich Abweichungen vom angestrebten Weg zu widersetzen. Je größer der Impuls eines Teilchens ist, um so größer ist sein Aufprall auf andere Gegenstände die ihm im Wege stehen. Hiermit scheint der Impuls zwar der trägen Masse zu ähneln, setzt sich aber tatsächlich aus der Masse multipliziert mit der Geschwindigkeit eines Teilchens zusammen, da der Impuls nicht das Wirken einer positiven- oder negativen Beschleunigung beschreibt, sondern z.B. das Wirken einer bewegten Masse auf eine andere Masse, mit der sie kollidiert.
Energie und Impuls sind aber ein nicht nur Materie begleitendes Phänomen. So transportieren z.B. elektromagnetische Wellen sowohl Energie als auch Impuls. Elektromagnetische Wellen bestehen aus einem elektrischen Feld und einem magnetischen Feld, die senkrecht zueinander und gleichzeitig senkrecht zur Ausbreitungsrichtung stehen.
Betrachtet man die elektromagnetische Welle, dann weist sie stets eine Energie auf, die von der Frequenz abhängig ist. In einer monochromatischen elektromagnetischen Welle ergibt
sich diese Energie zu E=hf, wobei h das Planksche Wirkungsquantum und f die Frequenz darstellt. Monochromatische elektromag-netische Wellen sind Wellen, die eine
bestimmte Frequenz besitzen, so dass sich eine sinusförmige elektromagnetische Welle ergibt. Der Impuls dieser Welle ergibt sich zu p=(hf)/c, wobei c die Lichtgeschwindigkeit ist. Die Botenteilchen elektromagnetischer Wellen sind Photonen, welche sich im Vakuum stets mit Lichtgeschwindigkeit bewegen, keine elektrische Ladung, kein magnetisches Moment und keine Ruhemasse besitzen. Aus dem Masse-Energie-Äquivalenzprinzips Einsteins ergibt sich für die Photonen aber eine totale Masse zu mPhoton=(hf)/c2. Hieraus ist ersichtlich, dass mit zunehmender Frequenz Masse, Energie und Impuls der Photonen ansteigen.
Da diese Größen welche die elektromagnetische Welle beschreiben können die selben zu sein scheinen wie in der Mechanik von bewegten Massen, ist es möglich das Prinzip des Impulsenergie-Vierervektors auch auf das elektromagnetische Spektrum anzuwenden.
Die Ausbreitung einer elektromagnetischen Welle kann man sich wie folgt vorstellen. Von einem z.B. elektrischen Wanderfeld beginnt die Ablösung eines primären elektrischen Wirbelfeldes und zum selben Zeitpunkt von einem z.B. magnetischen Wanderfeld die Ablösung eines primären magnetischen Wirbelfeldes. Ein Wanderfeld kann man sich hierbei wie folgt vorstellen: Denkt man sich den Kreisumfang des Stators und des Rotors eines elektrischen Motors aufgeschnitten und in eine Gerade gestreckt, also die Magnetspulen linear angeordnet, dann erhält man einen Linearmotor. Ein ursprüngliches Drehfeld geht in ein wanderndes Feld, ein so genanntes Wanderfeld über.
Nach dem Induktionsgesetz entsteht im Bereich des primären elektrischen Wirbelfeldes ein sekundäres magnetisches Wirbelfeld und im Bereich des primären magnetischen Wirbelfeldes ein sekundäres elektrisches Wirbelfeld. Stehen elektrische und magnetische Felder senkrecht zueinander, bedeutet eine senkrechte Anordnung der elektrischen und magnetischen Wanderfelder zueinander, dass die Wirbelfelder sich gegenseitig auslöschen. Das Auslöschen von sich im Ablösen befindlichen Wirbelfelder bedeutet ein sich Aufheben der jeweiligen Feldeigenschaften. Da der Energieinhalt an die Feldeigenschaften gebunden ist und die elektromagnetische Energie sowie der übertragene Impuls ohne Feld nicht existieren, nach den Erhaltungssätzen aber weder Energie noch Impuls einfach so verschwinden können, entsteht ein relativistisches Trägheitsäquivalent als kombinierte Größe aus Energieinhalt und Impuls, wenn die Energie nicht in eine andere Energieform umgewandelt, z.B. Wärme, und der Impuls nicht an einen Gesamtimpuls übergeben wird. Nach Auslöschen der transversalen elektromagnetischen Eigenschaften kann das relativistische Trägheitsäquivalent nur longitudinal in der Folgefrequenz der Wanderfelder schwingen. Es handelt sich demzufolge um eine nicht elektromagnetische skalare physikalische Eigenschaft ohne Ruhemasse, die anders als die transversale vektorielle elektromagnetische Welle longitudinal oszilliert, richtungsorientiert wandert und ein relativistisches Trägheitsäquivalent mit sich führt.
Dieses Trägheitsäquivalent entspricht in seiner Größe und seiner Einheit dem Impulsenergie-Vierervektor. Die gezielte Auslöschung elektromagnetischer Wellen kann aber auch durch andere Möglichkeiten
erreicht werden. Kommt beispielsweise in einem Versuch eine Antennenkombination bestehend aus zwei Dipolen zur Anwendung, die phasenverschoben eingespeist sind, resultiert daraus eine Richtcharakteristik. Ist die Leitung der Antenne B um /4 länger, so geschieht die Einspeisung von Antenne B gegenüber der Antenne A mit –90° Phasenverschiebung. Weiterhin befinden sich Antenne A und Antenne B in einem Abstand von d=/4. Hieraus folgt, dass die elektromagnetischen Felder beider Antennen in X-Richtung eine Phasen-
verschiebung von 180° und in X’-Richtung von 0° aufweisen. Das Ergebnis ist eine Auslöschung beider Felder in X-Richtung und eine Addition der beiden Felder in X’-Richtung. Diese Versuchsvorrichtung würde sich aber nur für Frequenzen im Mikrowellenbereich eignen, da der Abstand beider Antennen, welcher der Wellenlänge dividiert durch vier gleichen muss, ansonsten zu groß werden würde. Bei einer Frequenz von z.B. 2455MHz beträgt der Abstand beider Antennen etwa 2 cm.
Eine andere Versuchsvorrichtung kann aus einem quadratischen Plattenkondensator bestehen, der an den die beiden Platten versorgenden Drähten an einem horizontalen Träger aufgehangen wird. Wird dieser Kondensator mit einer Hochspannung auf bzw. entladen, so würde er bei Aufladung oder Entladung
wie ein Pendel leicht hin und her schwingen. Dieser Vorgang ergibt sich wie folgt:
Nach dem Aufladen besteht zwischen den beiden Platten des Plattenkondensators ein elektrisches Feld. Wird der Kondensator über Verbinden der Drähte entladen, so fließt die Ladung von der einen Platte zur anderen Platte, wobei sie einen Strom im verbindenden Draht erzeugt. Das sich während der Entladung ändernde elektrische Feld zwischen den Platten des Kondensators wird während der Entladung von kreisförmigen magnetischen Feldlinien umgeben und ein elektromagnetisches Feld entsteht. Der selbe Vorgang spielt sich bei Aufladen des Kondensators ab. Hier werden keine elektromagnetischen Felder ausgelöscht, sondern sie hören nach Auf- bzw. Entladung des Kondensators einfach auf zu existieren. Das Ergebnis ist wiederum ein Impulsenergie-Vierervektor. Derartige Versuche mit großflächigen Plattenkondensatoren werden aber nur mit hohen Spannungen im kV Bereich möglich sein, wobei die beobachtbaren Kraftwirkungen höher sein werden,je höher die Lade-bzw. Entladefrequenzen sind.
Nach dem Prinzip der Plattenkondensatoren ist auch ein Aufbau in Form bifilarer Drehwaagen möglich. Diese Drehwaagen bestehen aus einem Träger, an dessen Enden Plattenkondensatoren angebracht werden; und zwar derart, dass die Kondensatoren
parallel zur Längsachse des Trägers stehen. Die Einspeisung erfolgt über dünne Drähte, an denen die Drehwaage aufgehangen wird. Bei kleinen Auslenkungen der Drehwaage während des Ladens bzw. Entladens der Kondensatoren kann die Kraft- bzw. Schubwirkung nicht aus dem Verdrillen der Drähte, sondern aus der minimalen Hubbewegung der Waage nach oben während der Drehbewegung abgeleitet werden. Finden derartige Versuche nicht nur unter atmosphärischen Bedingungen, sondern auch im Vakuum statt, dann ist als Ursprung der Bewegung eine Ionisierung der Luft mit anziehender Wirkung auf die Kondensatoren auszuschließen. Das Ergebnis in Form einer beobachtbaren mechanischen Bewegung ist darauf zurückzuführen, dass der entstehende Impulsenergie-Vierervektor eine Krümmung der Metrik der Raumzeit entsprechend des Machschen-Prinzips hervorruft. Der Impulsenergie-Vierervektor hat auf das Führungsfeld die selbe Wirkung wie eine Masse, so dass eine benachbarte Masse über das Führungsfeld mit dem Vektor in Wechselwirkung treten kann. Die beobachtbare Bewegung gleicht der scheinbaren Massenanziehung zweier Körper, nur dass hier der eine Körper real nicht existent ist, sondern seine Auswirkung auf die Raumzeit vom Impulsenergie-Vierervektors simuliert wird. Die Versuchseinrichtungen rutschen daher bildlich gesprochen in die künstlichen Krümmungen die von
den Vektoren in der Raumzeit erzeugt werden. Die in nebenstehender Ab-bildung unter a) dargestellten Wellen ver-binden sich derart, dass
sie einander verstärken. Sie werden ohne Phasen-verschiebung addiert. Die unter b) dargestellten Wellen werden so kombiniert, dass sie sich gegenseitig auslöschen. Sie werden phasenverschoben um genau 180°, dies entspricht einer halben Phase, addiert, was eine vollständig destruktive Interferenz zur Folge hat. In der Praxis hat sich gezeigt, dass immer dann, wenn z.B. Licht an einer Stelle durch Licht ausgelöscht wird, an einer anderen meist in der Nähe befindlichen Stelle Licht durch Licht verstärkt wird. Die gesamte Energie, die an der ersten Stelle fehlt, taucht an der anderen Stelle als Lichtverstärkung wieder auf. Dieses Prinzip gilt auch für Schall-, Wasser-, und andere Wellen jeglicher Art. Ist die Möglichkeit nicht gegeben, dass Energie und Impuls an anderer Stelle wieder auftauchen, so kann nach den Erhaltungssätzen nur der Impuls-Energie-Vierervektor entstehen.
Führt man schwache- und starke Kraft ihrem Ursprung nach auf die elektromagnetische Kraft zurück, so ergeben sich drei Universalkräfte: Die elektrische Kraft, die magnetische Kraft und die Gravitationskraft. Stellen wir diesen Kräften die analogen Felder gegenüber, so erhalten wir das elektrische Feld, das magnetische Feld und das Gravitationsfeld. Ein magnetisches Feld kann ohne begleitendes elektrisches Feld
existieren. Ein veränderliches elektrisches Feld bedingt aber immer ein begleitendes magnetisches Feld. Wird ein magnetisches Feld in Abhängigkeit eines elektrischen Feldes graphisch dargestellt, so entsteht ein System in der Ebene. Felder sind aber räumliche
Gebilde, so dass eine dritte Koordinate erforderlich ist, bei der es sich nur um das Gravitationsfeld handeln kann. Diese graphische Herleitung ist zwar recht trivial, kann aber das Konzept verbildlichen, dass ein Gravitationsfeld ohne elektromagnetisches Feld existieren kann, ein elektromagnetisches Feld aber nicht unbedingt ohne ein resultierendes Gravitationsfeld. In der Praxis bedeutet dies, dass durch gezieltes Auslöschen elektromagnetischer Felder ein Impulsenergie-Vierervektor erzeugt wird, der in seiner Wirkung auf die Raumzeit einer Masse gleicht. Diese Wirkung ist nicht isotrop, d.h. in alle Raumrichtungen gleich wie es die Gravitation normalerweise ist, sondern anisotrop. Eine Raumrichtung wird bevorzugt, so dass ein künstliches anisotropes der Gravitation ähnliches Gravitationsfeld entsteht. Dies würde aber voraussetzen, dass Energie in ihrer Urform ständig und überall vorhanden, also universell ist. Die Anwendung der Impulsenergie im elektromagnetischen Spektrum fordert weiterhin, dass Materie und elektromagnetische Wellen miteinander verwandt sind und den selben Ursprung besitzen. Nach der Feldtheorie der Materie ist ein Masseteilchen, wie z.B. ein Elektron, nichts anderes als ein kleiner Bereich eines elektrischen Feldes, in dem eine extrem hoher Feldstärke vorhanden ist. Materie ist somit nichts anderes als ein Bereich extrem hoher Feldenergie die ihren Ursprung in der Raumzeit hat. Es gibt Energie nur in Form eines Feldes. Große Energiekonzentrationen erscheinen als Masse, wogegen kleine Energiekonzentrationen sich als elektromagnetische Wellen äußern. Masse, Energie und elektromagnetische Wellen sind daher eng miteinander verbunden.
Die Urenergie ist das Universum selber. Energie ist überall und an jedem Ort. Auch wenn wir der Meinung sind energielose Zustände schaffen zu können, z.B. ein Absolutes Vakuum in welchem die absolut niedrigste Temperatur herrscht, werden wir feststellen, dass auch dort Energie vorhanden ist. Die dynamische ursprüngliche Bewegung der Energie des Universums erfolgt nur durch die Zeit mit Lichtgeschwindigkeit; die Energie selber ist die Zeit. Erst Konzentrationen von Energie schaffen den Raum in Form von Materie, wobei sich diese Materie mit einer bestimmten Geschwindigkeit durch den Raum auf einer gekrümmten Bahn bewegt. Die Geschwindigkeit durch den Raum wird hierbei von der Geschwindigkeit durch die Zeit abgezogen. Die Mischgeschwindigkeit aus Geschwindigkeit durch den Raum und Geschwindigkeit durch die Zeit entspricht aber immer der Lichtgeschwindigkeit. Dies erklärt nicht nur, warum man sich in der Raumzeit nicht schneller als mit Lichtgeschwindigkeit bewegen kann, sondern zeigt auch, dass man sich nicht langsamer als mit Lichtgeschwindigkeit bewegen kann. Je höher die Energiekonzentration ist, um so höher ist die Geschwindigkeit auf der gekrümmten Bahn der Raumzeit; und um so höher ist die entstehende Zentrifugalkraft, die wir als Gravitation wahrnehmen. Je konzentrierter die Energie ist, um so höher ist die Anzahl der Teilchen und um so höher ist die Masse die aus diesen Teilchen gebildet wird und mit ihr die Gravitation; und um so langsamer vergeht die Zeit. Der physikalische Raum der diesem zugrunde liegt, beinhaltet vier Dimensionen aus einer Energie-(Zeit-) Komponente und drei Komponenten der Raumzeitverschiebung. Dieser physikalische Raum entspricht in seiner dynamischen Existenz der Vereinheitlichung von Raum und Zeit zur Raumzeit, wobei sich ein Führungsfeld bildet. Die physikalische Dimension einer Entfernung ist zwischen Materie und dem Führungsfeld nicht vorhanden. Da das Führungsfeld universell ist und durch das Fehlen der Entfernung keine Zeit für die Ausbreitung der Gravitation aufgebracht werden muss, breitet sich Gravitation schneller als mit Licht aus. Jegliche Konzentration von Energie findet in der Raumzeit statt und erzeugt dort die physikalische Dimension des Raumes und die Dimension der diesem Raum entsprechenden Zeit. Eine Energiekonzentration äußert sich in Form von Materie und bewegt sich auf der gekrümmten Bahn der Raumzeit, wobei sie vom Führungsfeld auf dieser Bahn gehalten wird. Die Zentrifugalkraft auf die Materie ist die wahrnehmbare Gravitation und entspricht in ihrer Größe der Kraft des Führungsfeldes, welche die Materie auf der gekrümmten Bahn hält. Kleine Energiekonzentrationen erscheinen als elektromagnetische Wellen oder Strahlung. Da sie den selben Gesetzmäßigkeiten wie große Energiekonzentrationen unterworfen sind, erzeugen auch sie eine –wenn auch sehr schwache- Gravitation. Hohe Energiekonzentrationen äußern sich als Materie, als Masse, und zeigen deutlich die Wesenheit der Raumzeit in Form von Gravitation und Zeit. Alle Kräfte und beobachtbaren Naturgesetze besitzen ihren Ursprung in der Raumzeit, oder anders ausgedrückt, der Ursprung von allem liegt in der Vereinheitlichung von Raum und Zeit und damit im Führungsfeld, oder wie Einstein einst formulierte:

„Wir können daher Materie als den Bereich des Raumes betrachten, in dem das Feld extrem dicht ist....in dieser neuen Physik ist kein Platz für beides, Feld und Materie, denn das Feld ist einzige Realität.“


Und dieser Realität, also diesem Feld in Form des Führungsfeldes der Raumzeit, entstammt unsere materielle Realität.
Und so unglaublich es auch klingen mag, unsere Existenz und alles was wir um uns herum beobachten können hat seine Ursachen in einer Konzentration von Energie im Führungsfeld der Raumzeit.
Wir können davon ausgehen, dass in Kenntnis dieses Sachverhaltes eine gezielte Manipulation unter Berücksichtigung der Vereinheitlichung von Raum und Zeit zur Raumzeit und Vereinheitlichung von Impuls und Energie zur Impulsenergie, ein künstliches, anisotropes der Gravitation ähnliches Gravitationsfeld hervorgerufen wird, welches den selben Gesetzmäßigkeiten des Führungsfeldes der Raumzeit unterworfen ist, wie eine massive Feldenergiekonzentration.

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