5F2. Äther - Standpunkte

1. Grundsätzliches
Prof. Dr. Karl Jellinek: Weltsystem, Weltäther und die Relativitätstheorie. Eine Einführung für experimentelle Naturwissenschaftler. Wepf, Basel, 1949.

• Die Fortpflanzung des Lichtes im Äther wird durch die berühmten Maxwellschen partiellen Differentialgleichungen im einzelnen beschrie­ben. 
• Die Faraday-Maxwellsche elektromagnetische Lichttheorie ist nicht eine Fernwirkungstheorie, sondern eine Nahewirkungstheorie. 
• Die elek­trischen und magnetischen Feldstärken, welche nach Maxwells Glei­chungen periodisch mit Raum und Zeit variieren, werden von einer Stelle zu benachbarten Stellen fortgepflanzt. 
• Die Fortpflanzung ist nur durch die Bedingungen und Prozesse in der unmittelbaren Nachbarschaft beeinflusst. 
• Eine solche Nahewirkungstheorie, in welcher die Lichtfort­pflanzung nicht von der Geschwindigkeit der Lichtquelle abhängt, be­nötigt unbedingt ein Medium, von dessen Eigenschaften die Nahewirkun­gen abhängen. 

2. Zitate von Albert Einstein (1879 bis 1955)

Albert Einstein sagt in seinem sehr interessanten und aufklärenden «Dia­log über Einwände gegen die Relativitätstheorie», Naturwissenschaften 6 (1918), 701: 

Kritiker:

• Wie steht es denn jetzt mit dem kranken Mann der theoretischen Physik, dem Äther, den manche von Euch als end­gültig tot erklärt haben? 

Relativist:

• Ein wechselvolles Schicksal hat er hinter sich und man kann durchaus nicht sagen, dass er nun tot ist. Vor Lorentz existierte er als alles durchdringende Flüssigkeit, als gasähnliche Flüssigkeit und sonst noch in den verschiedensten Daseinsformen, ver­schieden von Autor zu Autor.
• Mit Lorentz wurde er starr und verkör­perte das ruhende Koordinatensystem, bzw. einen bevorzugten Bewe­gungszustand in der Welt. 
• Gemäss der speziellen Relativitätstheorie gab es keinen bevorzugten Bewegungszustand mehr. Dies bedeutete Leugnung des Äthers im Sinne der früheren Theorien. Denn gäbe es einen Äther, so müsste er in jedem Raum-Zeit-Punkt einen bestimmten Bewegungszustand haben, der in der Optik eine Rolle spielen müsste. 
• Einen solchen bevor­zugten Bewegungszustand gibt es aber nicht, wie die spezielle Relativitätstheorie lehrt, und damit gibt es auch keinen Äther im alten Sinne. 
• Auch die allgemeine Relativitätstheorie kennt keinen bevorzugten Bewegungszustand in einem Punkt, den man etwa als Geschwindigkeit des Äthers interpretieren könnte. 
• Während aber nach der speziellen Relativitätstheorie ein Raumteil ohne Materie und ohne elektromagnetisches Feld als schlechthin leer, d. h. durch keinerlei physikalische Grössen charakterisiert erscheint, hat nach der allgemeinen Relativitätstheorie auch der in diesem Sinne leere Raum physikalische Qualitäten, welche durch die Komponen­ten des Gravitationspotentials mathematisch charakterisiert sind, welche das metrische Verhalten dieses Raumteils, sowie dessen Gravitationsfeld bestimmen. 
  
• Man kann diesen Sachverhalt sehr wohl so auf­fassen, dass man von einem Äther spricht, dessen Zustand von Punkt zu Punkt stetig variiert. Nur muss man sich davor hüten, diesem Äther stoffähnliche Eigenschaften, z. B. an jeder Stelle eine bestimmte Ge­schwindigkeit) zuzuschreiben.

Einstein hat ferner seine Ansichten bezüglich des Weltäthers in einer grundlegenden Rede erläutert, die er am 5. Mai 1920 in der Universität Leyden hielt.

In dieser Rede mit dem Titel: «Äther und Relativitäts­theorie» sagt Einstein auf Seite 10, veröffentlicht im Springer-Verlag, Berlin, 1920:

• Das spezielle Relativitätsprinzip ver­bietet uns, den Äther als aus zeitlich verfolgbaren Teilchen bestehend anzunehmen, aber die Ätherhypothese an sich widerstreitet der speziel­len Relativitätstheorie nicht. 
• Nur muss man sich davor hüten, dem Äther einen Be­wegungszustand zuzusprechen.»

Einstein sagt ferner auf Seite 11: 

• Anderer­seits lässt sich aber zugunsten der Ätherhypothese ein wichtiges Argu­ment anführen. Den Äther leugnen, bedeutet letzten Endes annehmen, dass dem leeren Raume (*) keinerlei physikalische Eigenschaften zukom­men. 
  (*) Raum, leer von gewöhnlicher Materie und elektromagnetischen Feldern.
• Mit dieser Auffassung stehen die fundamentalen Tatsachen der Mechanik nicht im Einklang. 
• Das mechanische Verhalten eines im leeren Raume frei schwebenden körperlichen Systems hängt nämlich ausser von den relativen Lagen (Abständen) und relativen Geschwindigkeiten noch von seinem Drehungszustande ab, der physikalisch nicht als ein dem System an sich zukommendes Merkmal aufgefasst werden kann. 
• Um die Drehung des Systems wenigstens formal als etwas Reales ansehen zu können, objektiviert Newton den Raum. Dadurch, dass er seinen abso­luten Raum zu den realen Dingen rechnet, ist für ihn auch die Drehung relativ zu einem absoluten Raum etwas Reales. 
• Newton hätte seinen ab­soluten Raum ebensogut «Äther» nennen können; wesentlich ist ja nur, dass neben den beobachtbaren Objekten noch ein anderes, nicht wahr­nehmbares Ding als real angesehen werden muss, um die Beschleunigung, bzw. die Rotation als etwas Reales ansehen zu können. 
• Mach suchte zwar der Notwendigkeit, etwas nicht beobachtbares Reales anzunehmen, dadurch zu entgehen, dass er in die Mechanik statt der Beschleunigung gegen den absoluten Raum eine mittlere Beschleunigung gegen die Gesamtheit der Massen der Welt zu setzen strebte. 
• Aber ein Trägheitswiderstand gegenüber relativer Beschleunigung ferner Massen setzt unvermittelte Fernwirkung voraus. Da der moderne Physiker eine solche nicht annehmen zu dürfen glaubt, so landet er auch bei dieser Auf­fassung wieder beim Äther, der die Trägheitswirkungen zu vermitteln hat. Dieser Ätherbegriff, auf den die Machsche Betrachtungsweise führt, unterscheidet sich aber wesentlich vom Ätherbegriff Newtons, Fresnels und H. A. Lorentz’. 
• Dieser Machsche Äther bedingt nicht nur das Verhalten der trägen Massen, sondern wird in seinem Zustand auch bedingt durch die trägen Massen.
• Der Machsche Gedanke findet seine volle Entfaltung in dem Äther der allgemeinen Relativitätstheorie. Nach dieser Theorie sind die metrischen Eigenschaften des Raum-Zeit-Kontinuums in der Umgebung der einzelnen Raum-Zeit-Punkte verschieden und mitbedingt durch die ausserhalb des betrachteten Ge­bietes vorhandene Materie. 
• Diese raumzeitliche Veränderlichkeit der Beziehungen von Massstäben und Uhren zueinander, bzw. die Erkenntnis, dass der «leere Raum» in physikalischer Beziehung weder homogen noch isotrop sei, welche uns dazu zwingt, seinen Zustand durch 10 Funktionen, die Gravitationspotentiale g zu beschreiben, hat die Auffassung, dass der Raum physikalisch leer sei, wohl endgültig beseitigt. 
• Damit ist aber auch der Ätherbegriff wieder zu einem deutlichen Inhalt gekommen, freilich zu einem Inhalt, der von dem des Äthers der mechanischen Undulationstheorie*) des Lichtes weit verschieden ist. 
  *) Wellentheorie
• Der Äther der allgemeinen Relativitätstheorie ist ein Medium, welches selbst aller mechanischen und kinematischen Eigen­schaften bar ist, aber das mechanische und elektromagnetische Gesche­hen mitbestimmt.

Einstein sagt endlich auf p. 15: 

• Zusammenfassend können wir sagen: Nach der allgemeinen Relativitätstheorie ist der Raum mit physikalischen Qualitäten ausgestat­tet; es existiert also in diesem Sinne ein Äther. Gemäss der allgemeinen Relativitätstheorie ist ein Raum ohne Äther undenkbar; denn in einem solchen gäbe es nicht nur keine Lichtfortpflanzung, sondern auch keine Existenzmöglichkeit von Massstäben und Uhren, also auch keine räumlich-zeitlichen Entfer­nungen im Sinne der Physik. 
• Dieser Äther darf aber nicht mit der für ponderable Medien*) charakterisierten Eigenschaft ausgestattet gedacht wer­den, aus durch die Zeit verfolgbaren Teilen zu bestehen; der Bewegungs­begriff darf auf ihn nicht angewendet werden.
  *) Substanzen, die eine Masse resp. ein Gewicht besitzen.

Anmerkung

• Diese Zitate sind schon längst in Vergessenheit geraten.
• Die Ansicht, dass das berühmte Experiment von Michelson-Morley und die Erkenntnisse, die Albert Einstein daraus gewonnen hat, dazu geführt haben, dass es daher keinen Äther gibt, ist weit verbreitet. Aber diese Ansicht ist falsch. 
• Der Irrtum ist u.a. damit zu erklären, dass Einstein nach der Ausarbeitung der speziellen Relativitätstheorie feststellte, dass die damaligen Äther-Theorien seine Erkenntnisse nicht zu erklären vermögen. Das war zweifellos richtig, d.h. lediglich die damaligen, recht einfachen Vorstellungen über den Äther, erwiesen sich nicht als hilfreich.
• Nach der Ausarbeitung der Allgemeinen Relativitätstheorie kam Einstein zum Ergebnis, dass der Raum nicht leer sein könne. Aber die Eigenschaften, welche dieses "Element" besitzen muss, waren derart - siehe oben - dass sich ein Physiker resp. ein Naturwissenschaftler resp. ein Philosoph für einem grossen Rätsel stand. 
• Kann es tatsächlich so ein "Element" geben, das den Raum erfüllt, das die elektrischen Kräfte vermittelt, das aber dennoch keinen Bewegungszustand besitzt, keine Masse besitzt, etc.?
• Mit der Postulierung des Neutrinos durch Wolfgang Pauli im Jahre 1933, spätestens mit dem erfolgreichen Nachweis im Cowan-Reines-Experiment 1956, hätte man erkennen müssen, dass man hier ein Teilchen gefunden hat, welches dem gesuchten "Element" schon recht nahe kommt, d.h. dass man es wagen darf, noch einen Schritt weiter zu gehen und ein Teilchen zu postulieren, das noch ein wenig neutraler, noch ein wenig "geisterhafter" als das Neutrino ist!

3. Genügt der Hutersche Äther den Einsteinschen Anforderungen?

Der Hutersche Äther weist folgende Besonderheiten auf, die geeignet erscheinen, die Anforderungen, die Einstein an das Medium stellt, zu genügen:

• Der Hutersche Äther ist ein Medium, das keine materielle Substanz besitzt: masselos, gewichtlos, völlig gewichtlos.
• Der Hutersche Äther besitzt daher aus Prinzip keine mechanischen und kinematischen Eigenschaften und der Bewegungsbegriff lässt sich nicht auf ihn anwenden. - Die oben genannten Eigenschaften lassen erkennen, dass der Hutersche Äther nicht zu "greifen", nicht "einzufangen", nicht "beobachtbar" ist, aus Prinzip nicht!
• Der Hutersche Äther ist ein Medium, welches mit elektromagnetischen Wellen in eine Wechselwirkung tritt und daher in Frage kommt, Träger-Medium dieser Wellen zu sein. Carl Huter sagt, das Licht spalte den Äther. Er bestimmt somit das elektromagnetische Geschehen mit.
• Der Hutersche Äther besitzt ein Registrierungsvermögen für alles Individuelle, aber kein Speicherungs- und Veränderungsvermögen. Man kann das so verstehen: Er hat ein Empfindungsvermögen für die Frequenz eines Lichtstrahles, für seine Farbe. Obwohl das einzelne Ätherteilchen resp. seine Spaltprodukte sich in einer unkontrollierten, zufälligen Bewegung befinden, wird die Frequenz unverändert weitergegeben und schliesslich an den absorbierenden materiellen Gegenstand übertragen, unabhängig davon, in welchem Bewegungszustand sich dieser befindet. Der Äther hat, obwohl er nichts aufzuspeichern vermag, einen regulierenden Charakter. Da sich die Frequenz nicht ändert, ändert sich auch an der Energie des Lichts, d.h. des Photons, nichts.
• Die Äther-Spaltprodukte erzeugen diese Regulierung, indem sie einerseits ihre räumliche Geometrie ändern, ihre räumliche Ausdehnung reduzieren. Dies wird als Längenkontraktion wahrgenommen. 
• Andererseits verzögern die Äther-Spaltprodukte die Geschwindigkeit, mit welcher sie das Licht weitertragen. Das wird als Zeitdilation wahrgenommen.
• Fazit: Die Längenkontraktion und die Zeitdilation treten situativ, ereignis-bezogen auf.
  a. Die Veränderung von Raum und Zeit bezieht sich nur auf das konkrete, einzelne Ereignis. 
  b. Ereignisse, die örtlich und zeitlich ganz oder teilweise überlagern, aber mit unterschiedlichen Relativgeschwindigkeiten, erfahren andere Kontraktionen und Dilationen. Sie werden durch andere Äther-Spaltprodukte vermittelt.
  c. Sie treten konjugiert auf, im umgekehrten Verhältnis.
  Anmerkung: Weshalb hat das noch niemand als bemerkenswert betrachtet? Das weist daraufhin, dass ein "Mechanismus" vorhanden ist! Wie könnte dann dieser Mechanismus aussehen? 

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