Jan Peter Apel

Animation der allgemeinen Relativitätstheorie
30.7.2011

Einstein verliebte sich in den schwerelosen, den kräftefreien Zustand eines Körpers und ertrank in der Aussicht von diesem. Einem kräftefreier Körper schrieb er einen Bezugspunkt zu, der für seine Umgebung, damit auch für die ganze Welt um den Körper herum, gelten soll.
Urspung und Bedeutung für diese seine Ansicht war der freie Fall, also die kräftefreie Bewegung in einem Gravitationsfeld. Diese Bewegung ist ja auch das seltsamste, das uns die Natur anbietet. Sie widerspricht massiv Newton´s Trägheitsgesetz, nach der ein Körper seine Bewegung in Richtung und Geschwindigkeit beibehalten soll. Hinzu kommt, daß der Körper trotz deutlich sichtbarer Geschwindigkeitserhöhung nach unten keine entsprechende Beschleunigung in sich verspürt.
Die Sicht Einstein´s von einem sich in einem Gravitationsfeld frei bewegten Körper ist nach üblichem Sprachgebrauch relativ. Sie entspricht 1 zu 1 der Sicht, die ein Autofahrer zu einem Baum hat: der Baum kommt auf ihn zu. Natürlich nicht in Wahrheit, aber aus dieser relativen Sicht sehr real. Diese relative Sicht Einstein´s führte zum Namen Relativitätstheorie. Das wird sicher einige verwundern, die ein Mehr an Bedeutung des Begriffes relativ in Relativitätstheorie vermuteten, aber es ist nur diese normale triviale Bedeutung.
Genau so, wie beim Autofahren zu klären ist, welche Sicht die wahre ist, ist das auch bei der Relativitätstheorie erforderlich. Über Sinn oder Unsinn der allgemeinen Relativitätstheorie entscheidet ganz allein ihr Koordinatensystem, ob es mit der Wahrheit übereinstimmt oder nicht und ob sie richtige Antworten erbringen kann. Das können auch Nichtmathematiker erkunden, sogar besser, denn: denken ist angesagt, nicht rechnen. Um aber richtig denken zu können, ist unbedingt eine Visualisierung des Problems erforderlich denn: die Natur ist substanziell und geometrisch. Eine versuchte Visualisierung des mathematischen Machwerk Einstein´s hat bis heute keine wahren Erkenntnisse über die Natur hervor gebracht, was auch C. F. von Weizsäcker in seiner Rede zu Einstein´s 80tem Geburtstag deutlich machte.

Die folgenden zwei Animationen zeigen die zwei möglichen Sichten auf die gegenseitigen Bewegungsbeziehungen eines kräftefreien Körpers und seiner Umgebung auf. Der Körper ist hier ein menschlicher, ein Springer, der ins Wasser springt. Auch für diesen Fall ist die allgemeine Relativitätstheorie zuständig, denn: Theorien müssen allgemeingültig sein. Die allgemeine Relativitätstheorie kann also nicht nur im weiten Weltraum für Bewegungen von Himmelskörpern gelten, sie muß auch den kleinsten Steinwurf richtig darstellen, ist somit an diesem prüfbar. Die erste Animation stellt die Sicht auf die kräftefreie Bewegung eines Springers nach dessen Absprung vom Sprungbrett aus Sicht von der Erdoberfläche, also in deren Koordinatensystem, dar.

In der zweiten Animation stellt der Springer das Koordinatensystem. Das ist genau das, was Einstein machte: einen kräftefreien Körper als Bezugspunkt, als Koordinatensystem, zu nehmen. Der Springer sieht die Welt nun relativ aus der Bewegung auf seiner Fallinie oder Geodäte. Durch diese relativ Sicht aus der Bewegung bewegt sich nun die Umgebung, so, wie sich die Umgebung eines Autofahrers auch bewegt. Einstein erklärte ja, daß er sich in den Zug setzt und wenn Stuttgart vorbei kommt aussteigt. In Einstein´s Vorstellung, damit in seiner allgemeinen Relativitätstheorie, kommt also nicht der Springer zum Wasser, sondern das Wasser zum Springer.

Was zeigen diese beiden Darstellungen auf? Die erste Animation stellt den Vorgang eines sich auf einer ballistischen Fallkurve bewegenden Körpers in der für uns Menschen gewohnten Sicht dar. Diese Sicht fußt auf dem Koordinatensystem der Erdoberfläche. Die zweite Animation stellt den gleichen Vorgang in einer relativen Sicht dar. Ihr Koordinatensystem stellt der sich kräftefrei bewegende Springer. Demzufolge bleibt er still stehen und die Umgebung bewegt sich. Das ist genau so, wie für einen Autofahrer sein Auto steht (es fährt ja nicht an ihm vorbei) und die Umgebung auf das Auto zu kommt, in der Kurve auch von seitlich. Im Sichtwinkel des Springers auf der Fallinie nach vorn, blaue Linien, ist aber trotz unterschiedlicher Koordinatensysteme kein Unterschied zu sehen, es zeigen sich identische Bilder, rechte Bildseite.
Die Sicht nach vorn, egal, ob sich von außen gesehen der Springer bewegt oder das Schwimmbad bzw. ob der Zug nach Stuttgart fährt oder Stuttgart ihm entgegenkommt, ist die, die Einstein mathematisch faßte. Diese mathematische Fassung des Bildes der Natur von einem sich kräftefrei bewegenden Körper ist die allgemeine Relativitätstheorie. Sie ist damit nur die mathematische Beschreibung dessen, was sich von einem sich kräftefrei bewegenden Objekt auf seiner Fallbahn, der Geodäten, zeigt.

Die allgemeine Relativitätstheorie ist nur eine Bildbeschreibung!

Die Sicht des kräftefreien Springers während des Sprunges, also während seiner Bewegung auf der Geodäten, ist real. Damit beschreibt die allgemeine Relativitätstheorie Reales. Ihre Berechungen der relativen Beziehungen zwischen sich frei bewegenden Körpern und der Umgebung stimmen damit. Das beeindruckte die Mehrheit der Wissenschaftler. Allerdings lassen sie diese gegenseitigen Beziehungen zwischen Körper und Umgebung auch einfacher berechnen als mit der Mathematik der allgemeinen Relativitätstheorie. Die sich scheinbar um den Springer "legende" Umgebung bis in fernste Ferne bezeichnet Einstein mit "Krümmung" des Raums. Diese wird als eine Erkenntnis aus der allgemeinen Relativitätstheorie gehandelt.
Einstein unterstellte also, daß sich ein kräftefreier Körper nach Newton´s Trägheitssatz geradeaus und geschwindigkeitskonstant bewegt und sich dafür die Umgebung, der Raum, krümmt. Die Frage, ob das auch wahr ist, stellte er gar nicht, er glaubte, daß es so sei und wir es aus dem Koordinatensystem der Erdoberfläche nur nicht richtig sehen könnten.

Damit die wachsende Geschwindigkeit eines fallenden Körpers nach Newton´s Trägheitssatz ebenfalls konstant wird, muß sich die Umgebung aber auch noch zeitlich "verzerren", das heißt entsprechend beschleunigend bewegen. Einstein´s Interpretation aus dem Koordinatensystem des freien Körpers und Newton´s Trägheitssatz ist die sogenannte "Raum-Zeit".

Wie ist die Natur wirklich? So, wie sie aus der Fallbewegung heraus aussieht oder wie von der Erde gesehen oder wie von einem noch anderen Standort? Bilder von der Natur gibt es viele. Das der allgemeinen Relativitätstheorie ist nur eins von mehreren. Es ist nur das exotischste und mathematisch komplizierteste. Wegen letzterem ist es auch kaum angreifbar, denn welcher Physiker hat schon das mathematische Vermögen oder welcher Mathematiker das physikalische? Wie findet man heraus, welches Bild der Natur das wahre ist? Mit Mathematik nicht, das ist vollkommen ausgeschlossen. Fünf verschiedene Gravitationstheorien, die Anziehungskraft-, die Druckkraft-, die Feld-, die Minimalweg- und allgemeine Relativiätstheorie beweisen fünffach, daß Mathematik nicht in der Lage ist, Wahres von Unwahrem trennen zu können. Für die Mathematik sind alle fünf Theorien gleichzeitig richtig. Und das ist nun definitiv unmöglich. Naturgeschehen funktionieren nach jeweils nur einzig vorliegenden Ursache-Wirkungs-Prinzipien.

Einstein brachte nun noch eine dritte Bedingung in die Natur. Da er keinen absoluten Nullpunkt fand, konnte er Geschwindigkeiten auch nicht auf Null definieren. Was macht er? Er definierte Geschwindigkeiten auf die maximale, die Höchstgschwindigkeit, also die Lichtgeschwindigkeit. Sie sei der Bezugspunkt für Bewegungsgeschwindigkeiten. Diese maximale Geschwindigkeit bestehe zum Einen absolut, also für sich allein, aber auch relativ zwischen sich beliebig bewegenden Körpern. Als Grenzfall ergibt sich danach, daß zwei Körper, die mit jeweils Lichtgeschwindigkeit aufeinander zu rasen, eine gegenseitige Differenzgeschwindigkeit von ebenfalls nur Lichtgeschwindgkeit besäßen. Da das in einem dreidimensionalen Raum nicht möglich ist, wurde der Raum auch noch überdimensional. Inzwischen wird mit mehr als zehn Dimensionen gerechnet. Nur, was man rechnen kann, muß die Natur ja nicht auch machen können. Die Wahrscheinlichkeit dafür ist mit Sicherheit nicht über Null.

Dazu kommt dann noch die Zeitdilatation aus der speziellen Relativitätstheorie, die sich als Sahnehäubchen für Kompliziertheiten noch oben drauf setzt und alles für normal Sterbliche unverstehbar macht. Aber nicht nur für normal Sterbliche! Letztlich wird es von niemand verstanden, es ist reine Einbildung, da Überdimensionales gar nicht verstanden werden kann. Die allgemeine Relativitätstheorie berechnet ein optisches Bild aus Sicht eines sich auf einer Geodäte bewegenden (eines fallenden) Körpers unter Einhaltung Newton´s Trägheitssatz. Dieses Bild ist real, aber unwahr. "Die allgemeine Relativitätstheorie stimmt!": so die Verwunderung oder Verzweiflung, je nachdem, wie sie zu Gedanken paßt. Natürlich stimmt sie, aber nur quantitativ in Einstein´s Bild aus ungewöhnlicher Perspektive von der Geodäte aus. Das Fatale:

Ein Bild ist keine Theorie, sondern etwas, das mit einer Theorie zu erklären ist!

Somit ist die allgemeine Relativitätstheorie gar keine Theorie. Um der Natur hinter die Schliche zu kommen, wie sie funktioniert und nicht nur, wie sie aussieht, ist heraus zu finden, welche Sicht die richtige ist, also welches Koordinatensystem zu verwenden ist. Erst das eröffnet Wahrheiten. Um die richtige Sicht zu finden, muß aber zunächst einmal das Problem erkannt sein. Ohne Problem keine Theorie, denn was sollte sie erklären wollen? Wie heißt das Grundproblem der kinetischen Natur? Es heißt:

"Warum bewegt sich ein geworfener Körper nicht geradeaus und geschwindigkeitskonstant nach Newton´s Trägheitssatz?"

Einstein beantwortete dieses Problem nicht, er setzte sich einfach drauf und weg war es. Das brachte ihm sogar den Ruf größter Genialität ein. Dafür präsentierte er aus dem Sitz auf dem kräftefreien Körper auf dessen Fallkurve wie die Umgebung aussieht. Was bringt das? Nichts, nur neue Fragen. Bis heute wird versucht, aus seinem mathematischen Bild neue Erkenntnisse über die Natur zu gewinnen. Einstein war nach der Erstellung der allgemeinen Relativiätstheorie physikalisch am Ende, eine traurige Figur. Seine "Theorie" war eine Sackgasse, es konnte nicht weitergehen.

Die Hauptfrage noch ein bißchen ausgeweitet lautet: wie kann es zusammen gehen, daß sich ein kräftefreier Körper nach Newton geradeaus und geschwindigkeitskonstant bewegt, obwohl er von der Erdoberfläche aus gesehen eine ballistische Kurve beschreibt? Die für einen Physiker erste Vermutung kann nur sein: dann ist das Koordinatensystem der Erdoberfläche eben das falsche. Das Einstein´sche Koordinatensystem eines fallenden Körpers ist aber ebenfalls falsch, auch das erbringt keine Lösung. Damit erledigt sich die allgemeine Relativitätstheorie als weiterer gescheiterter Versuch, hinter die Geheimnisse der Natur wie insbesondere das der Gravitation zu kommen.

Physik ohne Mathematik, das nämlich ist die Natur, ist ganz einfach. Das ist sogar die größte Erkenntnis Einstein´s in seinem Leben gewesen. Er schwänzte die Mathematikvorlesungen in der Überzeugung, daß Mathematik nichts in der Physik verloren hat. Dann jedoch machte er genau das Gegenteil, er verlor sich in der Mathematik und machte die Physik erst richtig mathematisch. Welche Tragödie! Gut für ihn, daß er sie nicht mehr erkannte.

Physikalisch geht es so weiter: das Bewegungsgeschehen freier Fall zerlegt sich in zwei. Eines für die Newton´sche Bewegung, eines für die gravitative. Das letzte zuerst. Gravitation geht nach unten. Nur und exakt nach unten. Und beschleunigt nach unten. Also erhält der Springer eine beschleunigte Bewegung nach unten, während er sich gleichzeitig auch konstant zur Seite bewegt, streng nach Newton´s Trägheitssatz. Was wäre das Ergebnis? Die vektorielle Summe aus einer Geradeausbewegung zur Seite und einer beschleunigten Bewegung nach unten ergibt genau die Parabel, die die Fallkurve oder Geodäte hat.
Brauchen also nur noch die zwei zugehörigen Koordinatensysteme gefunden zu werden. Das Koordinatensystem der Gravitation ist der Schwerpunkt eines (Himmels-)Körpers. Er ist der Fluchtpunkt gravitativer Bewegungen.
Das Koordinatensystem der Newton´schen Bewegungsgerade, auf der sich ein kräftefreier Körper geschwindigkeitskonstant bewegt, muß natürlich auch da sein. Aber, wo? Die folgende Animation zeigt diese Gerade, rote Linie, aber: sie bewegt sich mit nach unten!

Der Springer selbst bestimmt durch seinen Absprung die Gerade, auf der er sich nach Newton´s Trägeitssatz richtungs- und geschwindigkeitskonstant bewegt. Sein Bewegungsvektor ist der eingezeichnete dicke rote Pfeil.
Die gravitative Bewegung ist eine, die diese Newton´sche Bewegung mitnimmt. Sie ist eine nach unten beschleunigte Bewegung, dargestellt durch die dünnen schwarzen Vektorpfeile am rechten Rand der roten Line. Sie nimmt alles mit: die Newton´sche Trägheitsbahn mitsamt dem Springer. Die gravitative Beschleunigung ist aber keine Beschleunigung nach Newton´scher Physik, damit nicht in sich fühl- oder meßbar. Der Springer ist trotz graviativer Beschleunigung schwerelos, damit kräftefrei. Genau das faszinierte Einstein ja so.

Erkenntnisse.
Die rote Newton´sche Bewegungsgerade hat ihren Bezugspunkt, ihr Koordinatensystem, nicht von der Erde verliehen bekommen, sondern von etwas anderem. Dieses andere ist das, was sich im scheinbaren Vakuum des Weltalls befindet. Es weist sich insbesondere in der Kerntechnik nach, weshalb es auch unstrittig ist. Es ist aber auch genau das, was schon vor mehreren 100 Jahren postuliert wurde: der Äther. Einstein schaffte ihn ab, gegen Widerstände von insbesondere Lorentz. Er brauchte ihn für seine Sicht der Welt nicht. Andererseits gestand Einstein aber ein, daß das Vakuum des Weltalls nicht wirklich leer sei. Durch diese Einstein´sche Ansicht wurde der Name Äther strittig. Man weiß, daß es etwas im scheinbaren Vakuum gibt, nennt es aber nicht mehr Äther. Man benennt es aber überhaupt nicht mehr, so daß der Eindruck entsteht, daß da auch gar nichts wäre! Deshalb stellt der Äther ein Missing Link, ein fehlendes Glied, der heutigen Physik dar. Ob es noch andere gibt, muß sich noch zeigen. Es ist nun aber überfällig, solche Namenszickigkeiten aus der Physik zu entfernen. Wenn es etwas gibt in der Leere des Weltalls, und das gibt es nachweislich, hat es auch Äther zu heißen, denn dafür wurde dieser Name geboren. Was der Äther dann ist, ist ja eine ganz andere Frage. Der Äther ist aber nicht nur in der scheinbaren Leere um Körper herum vorhanden, sondern er ist auch in deren Inneren. Er durchdringt alles, auch uns. Dabei verursacht er nebenbei bemerkt die Zeitdilatation.
Für den freien Fall hat der Äther die Bedeutung des Koordinatensystems für die Newton´sche Bewegungsgerade. Sie gehört zu ihm. Da der Äther in Himmelskörper einfließt (siehe in "Gravitation"), nimmt er die Newton´sche Gerade mit nach unten mit. Materie ist Teil des Äthers in nur anderer Form. Deshalb spürt Materie keine Beschleunigungskräfte, wenn sie vom Äther mitgenommen wird. Genau so spürt unser Gehirn in seinem Wasserbad keine Beschleunigungen, die es auch gar nicht aushalten könnte, oder wir als Ganzes beim Schwimmen im Meer das Auf und Ab der Wellen.
Das Einfließen von Äther in Materie wie Himmelskörper ist das, was mit Gravitation bezeichnet wird. Warum Äther in Materie hinein fließt, muß noch erforscht werden. Eine Gravitations-Kraft, die Körper "vom Himmel" holt, gibt es definitiv nicht, weswegen sie bis heute trotz nicht geringem Kapitalaufwand auch nicht gefunden wurde. Sie kommt nur mathematisch hin, ist physikalisch aber nur reiner Glaube und schon von Newton selbst in Frage gestellt worden, was die Lehre aber geflissentlich verschweigt. Die Fallbeschleunigung sieht aus wie eine Newton´sche Beschleunigung, ist es aber nicht. Deswegen ja auch das ganz andere Gefühl beim Fallen, besonders im Bauch, als z. B. bei Beschleunigung im Auto.

Die allgemeine Relativitätstheorie trägt den Namen Theorie zu unrecht und ist damit die größte Pseudophysik, die die Menschheit je geschaffen hat. Sie fußt auf falschen Koordinatensystemen wie eines unzureichenden Experimentes (Michelson), fehlenden physikalischen Regeln, dafür unzulässiger Verwendung mathematischer. Die allgemeine Relativitätstheorie ist der Versuch, aus einem ungewöhnlichen Koordinatensystem, dem einer Geodäte, und einer unbewiesenen absolut und relativ konstanten Lichtgeschwindigkeit hinter die Geheimnise der Natur zu kommen. Das Ergebnis ist negativ. Es führt nur zu neuen und physikalisch unsinnigen Fragen wie z. B. "Wieviel Dimensionen hat die Welt?"

Die Natur funktioniert nach einfachen und verständlichen Funktionsprinzipien und nicht mit mathematischen Spitzfindigkeiten. Mathematik kann die Natur in beliebigen Koordinatensystemen nur abbilden, aber niemals erklären. Nur mit der Findung der richtigen Koordinatensysteme für Naturerscheinungen können deren abschließende Theorien erkannt werden, die keine Fragen mehr übrig lassen. Und nur die Beantwortung aller Fragen ohne einzige Ausnahme ist das Kriterium für die Richtigkeit physikalischer Theorien. Erfolgreiche mathematische Formeln entstehen auch aus falschen Theorien, bei der Gravitation allein aus fünf, die allgemeine Relativitätstheorie eingeschlossen. Keine davon kann aber beantworten, was Gravitation ist, womit sie alle fünf grundsätzlich falsch sind. Eine Theorie ist entweder vollkommen richtig oder vollkommen falsch. Selbst ein bißchen falsch gibt es genau so wenig wie ein bißchen schwanger.


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