Einstein's Super-Relativity, Einsteins Super-Relativität, Супер-относительность Эйнштейна

Deutsch unten
Русский ниже


Einstein's Super-Relativity

There is really an increase in Einstein's relativity. At least in one of his famous works you can trip over them. This work is called "Explanation of the Perihelion Motion of Mercury from General Relativity Theory".

The idea behind relativity is intuitively clear. Especially the train travelers are often confronted with the situation in which they are not sure whether their own or the neighboring train moves.

The generalization of the principle of relativity to electrodynamics led to complications such as length contraction and time dilation. The Lorentz transformations help to solve these complications.

A reference system became three metrical coordinates and a fourth coordinate - time. In this way, each frame of reference got its own time, which went at different speeds in different frames.

Then Einstein took the next step: he generalized the principle of relativity to gravitation. He immediately found confirmation for his General Theory of Relativity by calculating anomalous displacement of the Mercury orbit. The result was exactly the same as the observing value.

However, he had violated the rule of special relativity: he used the own time of the moving planet to determine the equations of motion in the frame of reference of the center of mass.

He wrote:

"The Law of Areas is also accurate in the magnitude of second order, when one uses the 'period' of the planet for the time measurement."

The fulfillment of the conservation laws is required in physics. This is about preserving the angular momentum. And it is preserved when the own time of the moving planet is used in the calculation. After that he wrote:

"By the determination of the orbital form, one now goes forth exactly as in the Newtonian case."

"in the Newtonian case" means: The calculation is carried out in the frame of reference of the center of mass. So he mixed the reference systems. Such flexibility can already be described as super-relativity. Or as super-absurdity.

Einsteins Super-Relativität

Es gibt wirklich eine Steigerung von Einsteins Relativität. Er legte sie nicht offen, aber wenigstens in einer von seinen berühmten Arbeiten kann man über sie stolpern. Diese Arbeit heißt "Erklärung der Perihelbewegung des Merkur aus der allgemeinen Relativitätstheorie".

Der Gedanke hinter der Relativität ist intuitiv klar. Besonders die Bahnreisenden werden oft mit der Situation konfrontiert, in der sie sich nicht sicher sind, ob ihr eigener oder doch der benachbarte Zug sich bewegt.

Die Verallgemeinerung des Relativitätsprinzips auf Elektrodynamik führte zu den Komplikationen wie die Verkürzung der Maßstäbe in Bewegungsrichtung, heißt die Längenkontraktion, die Verlangsamung der Zeit in bewegenden Systemen, heißt die Zeitdilatation. Die Lorentztransformationen helfen, diese Komplikationen zu bewältigen. 

Dabei wurde ein Bezugssystem nicht nur durch drei metrische Koordinaten definiert, sondern kam noch eine vierte gleichwertige Koordinate hinzu, die Zeit. Auf diese Weise erhielt jedes Bezugssystem seine eigene Zeit, die in verschiedenen Bezugssystemen verschieden schnell vergeht.

Danach machte Einstein den nächsten Schritt: Er verallgemeinerte das Relativitätsprinzip auf Gravitation. Sogleich fand er eine Bestätigung für seine Allgemeine Relativitätstheorie, indem er anomale Verschiebung der Merkur-Bahn berechnete. Das Ergebnis glich dem beobachtenden Wert exakt.

Allerdings hatte er dabei die Regel spezieller Relativitätstheorie verletzt: Er verwendete die Eigenzeit des bewegenden Planeten, um die Bewegungsgleichungen im Bezugssystem des Massenzentrums zu bestimmen. 

Er schrieb:

"Der Flächensatz gilt also in Größen zweiter Ordnung genau, wenn man die 'Eigenzeit' des Planeten zur Zeitmessung verwendet."

Also, die Erfüllung der Erhaltungsgesetze ist in der Physik vorausgesetzt. Hier geht es um die Erhaltung des Drehimpulses. Und er bleibt erst dann erhalten, wenn in die Rechnung die Eigenzeit des bewegenden Planeten eingesetzt wird. Danach aber weiter:

"Bei der Bestimmung der Bahnform geht man nun genau vor wie im Newtonschen Falle."

"im Newtonschen Falle" heißt: Die Kalkulation wird im Bezugssystem des Massenzentrums durchgeführt. Er mixte also die Bezugssysteme. Solche Flexibilität würde ich schon als Superrelativität bezeichnen. Beziehungsweise als Superabsurdität.

Супер-относительность Эйнштейна

И на самом деле есть ещё усиленная версия относительности Эйнштейна. Он не пишет о ней впрямую, но по крайней мере в одном из его знаменитых произведений можно наткнуться на неё. Эта работа называется "Объяснение движения перигелия Меркурия в общей теории относительности".

Обобщение принципа относительности на электродинамику усложнило теорию. Теперь следовало учитывать сокращение длины и замедление времени. Применение нашли преобразования Лоренца.

При этом система отсчета определялась не только тремя метрическими координатами, но была добавлена четвертая координата: время. Как следствие каждая система отсчета получило свое время.

Затем Эйнштейн сделал следующий шаг: он обобщил принцип относительности на гравитацию. Сразу же он нашел подтверждение своей Общей Теории Относительности, рассчитав аномальное смещение перигелия Меркурия. Результат в точности соответствовал наблюдениям.

Однако при этом он нарушил упомянутое правило специальной теории относительности: он использовал собственное время движущейся планеты для определения уравнений движения в системе отсчета центра масс. 

Так он писал:

"Следовательно, теорема площадей остаётся точной при учёте величин второго порядка, если для измерения времени применять 'собственное время' планет."

Выполнение законов сохранения является безусловным требованием в физике. Здесь речь идёт о сохранении момента импульса. Итак он сохраняется, если в расчете используется собственное время движущейся планеты. А следом он пишет:

"При определении формы орбиты будем поступать теперь в точности также, как в случае теории Ньютона."

"в случае теории Ньютона" значит, что расчет проводится в системе отсчета центра масс. Таким образом он смешивал системы отсчета. Такую гибкость в подходе, когда для угодного результата игнорируются основы физики, я бы назвал уже сверхотносительностью.

Advance of Mercury Perihelion – Einstein's Foisting, Merkur-Periheldrehung – Einsteins Unterschiebung, Смещение перигелия Меркурия – подлог Эйнштейна

Deutsch unten
Русский ниже


Anomalous Advance of Mercury Perihelion – Einstein's Foisting

Since Kepler we know that the planets move on elliptical orbits. In the 19th century it was also recognized that even the planetary orbits rotate. Classical physics had no explanation for this. Therefore, this phenomenon has been called "anomalous perihelion advance".

Planet Mercury has largest shift. In the century its orbit shifts by 43 arcseconds. This is tiny and practically insignificant, but any advanced theory of gravitation should support this advance.

Newcomb suggested minor correction of Newton's law of gravity. However, it was just an empirical formula. Of course there were also theoretical considerations. But in the end Einstein's theory of general relativity won.

But before the physicists agreed with Einstein, they should actually accept his special trick. In his calculation he used the planetary time.

At least that's strange. The equations of motion are determined relative to the center of gravity of the Sun-Planet system, but time is read by Einstein from the planet's moving clock.

According to the special theory of relativity, the moving clock should be slower than a stationary clock in the center of gravity. The difference for the time intervals is exactly determined by the Lorentz factor. Thus, the possibility arises to make the calculation without the relativistic mass that a moving planet should actually have, when the time is read by planetary clock.

Such calculation gives the displacement for the Mercury Orbit of 43 arcseconds in the century, which exactly corresponds to the observing value.

This perfect match was obviously very tempting for physicists. And nowhere is it mentioned that General Theory of Relativity completely renounces the relativistic mass of special relativity. But what about the huge mass increase in the particle accelerators? Is it making an exception for the planets? Or maybe it is tiny and therefore is not considered approximately?

In the right part! Professor Schnitzer from the University of Graz has made classical calculation, but with the consideration of relativistic mass. Out came 7 arcseconds in the century for Mercury Orbit.

That's a sixth of the observational value, not a little. Approximately the same amount should also be added to a relativistic calculation and corrected accordingly from 43 to 50 arcseconds.

Using two different frames of reference - one for locating and the second for timing – is basically an unreasonable arbitrariness. Nevertheless, Einstein took this step. His reasoning was ("Einstein. Explanation of the Perihelion Motion of Mercury from General Relativity Theory. 1915"):

"The Low of Areas is also accurate in the magnitude of second order, when one uses the 'period' of the planet for the time measurement."

Kepler's Low of Areas is a special case of the angular momentum conservation law. If Einstein had done the right thing, it would not only cause the Mercury Orbit to spin too much, but it would also violate one of the basic conservation laws. That his General Theory of Relativity actually belongs in the trash bin, would be obvious in this case.

Einstein could somehow be understood – he wanted to make it to the top at all costs. The only question is: Why was there no judicious review of his work at that time? And much more: Why do the physicists still consider his foisting legitimate?

Anomale Merkur-Periheldrehung – Einsteins Unterschiebung

Seit Kepler wissen wir, das sich die Planeten auf Ellipsenbahnen bewegen. Im 19. Jahrhundert wurde auch erkannt, dass selbst die Planetenbahnen sich drehen. Klassische Physik hatte keine Erklärung dafür. Deshalb wurde dieses Phänomen als "Anomale Periheldrehung" bezeichnet.

Am stärksten tritt es bei Merkur auf. Im Jahrhundert dreht sich seine Bahn um 43 Bogensekunden. Das ist ja winzig und praktisch ziemlich irrelevant, aber jede fortgeschrittene Gravitationstheorie sollte diese auch so nichtige Drehung erklären können.

Newcomb schlug kleine Korrektur von Newtons Gravitationsgesetz vor. Allerdings handelte es sich lediglich um eine empirische Formel. Selbstverständlich gab es auch theoretische Behandlungen. Doch am Ende gewann Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie.

Aber bevor sich die Physiker für Einstein entschieden, sollten sie eigentlich seinen besonderen Trick akzeptieren. In seiner Rechnung setzte er die Zeit ein, die eine Uhr auf Planetenoberfläche anzeigen würde.

Das ist wenigstens seltsam. Die Bewegungsgleichungen werden relativ zum Schwerpunkt vom Sonne-Planet-System ermittelt, die Zeit bei Einstein wird aber von bewegender Uhr des Planet abgelesen.

Diese soll laut spezieller Relativitätstheorie langsamer gehen als ruhende Uhr im Schwerpunkt. Der Unterschied für die Zeitintervale ist exakt durch den Lorentzfaktor bestimmt.

So ergibt sich die Möglichkeit, unauffällig die Rechnung ohne relativistische Masse zu machen, wenn die Zeit einfach von Planetenuhr abgelesen wird.

Solche Rechnung liefert die Drehung für die Merkurbahn von 43 Bogensekunde im Jahrhundert, was dem beobachtenden Wert genau entspricht.

Diese perfekte Übereinstimmung war für Physiker offensichtlich sehr verlockend. Und bis jetzt wird nirgends erwähnt, dass Allgemeine Relativitätstheorie auf relativistische Masse spezieller Relativitätstheorie ganz verzichtet. Aber wie steht es dann mit der gewaltigen Massenzunahme in den Teilchenbeschleunigern? Macht sie extra für die Planeten eine Ausnahme? Oder vielleicht ist sie winzig klein und deshalb wird näherungsweise nicht berücksichtigt?

Doch! Professor Schnitzer von Technischer Universität Graz hat klassische, aber mit der Berücksichtigung relativistischer Masse, Rechnung gemacht. Raus kamen 7 Bogensekunden im Jahrhundert für Merkurbahn.

Das ist ein sechstel vom beobachtenden Wert, also, gar nicht wenig. Etwa gleicher Betrag soll auch in relativistische Rechnung dazukommen und dementsprechend von 43 auf 50 Bogensekunden korrigiert werden.

Das Benutzen von zwei verschiedenen Bezugssystemen – ein für die Ortung und das zweite für die Zeitmessung – ist im Grunde genommen eine unzulässige Willkür. Trotzdem machte Einstein diesen Schritt. Seine Begründung lautete ("Einstein. Erklärung der Perihelbewegung des Merkur. 1915"):

"Der Flächensatz gilt also in Größen zweiter Ordnung genau, wenn man die 'Eigenzeit' des Planeten zur Zeitmessung verwendet."

Keplers Flächensatz ist ein Sonderfall vom Drehimpuls-Erhaltungsgesetz. Hätte Einstein die Rechnung richtig gemacht, dann ergäbe es sich nicht nur zu große Drehung der Merkurbahn, sondern auch würde ein der grundlegenden Erhaltungsgesetze verletzt. Dass seine Allgemeine Relativitätstheorie eigentlich in den Mülleimer gehört, wäre in diesem Fall offensichtlich.

Man könnte Einstein irgendwie verstehen – er wollte um jeden Preis ganz nach oben schaffen. Die Frage ist nur: Warum fand damals keine vernünftige Begutachtung seiner Arbeit statt? Und viel mehr: Warum halten die Physiker seine Unterschiebungen auch heute für legitim?

Смещение перигелия Меркурия – подлог Эйнштейна

Благодоря Кеплеру мы знаем, что планеты двигаются по эллиптическим орбитам. В 19-ом веке стало известно, что не только планеты, но и их орбиты хотя и очень медлено вращяются вокруг Солнца. Классическая физика оказалась не в состоянии объяснить этот феномен. Поэтому он был назван "аномальным смещением перигелия".

Максимальное смещение имеет орбита Меркурия, оно составляет 43 угловые секунды в столетие. Это очень малая величина, не имеющая какого-либо практического значения, но любая современная теория гравитации должна быть в состоянии объяснить её наличие.

Ньюком предложил небольшую поправку к гравитационному закону Ньютона. Однако в этом случае речь идёт исключительно об эмпирической формуле. Конечно предпринимались и теоретические попытки, но в конечном счёте победила Общая теория относительности Эйнштейна.

Но прежде чем физики сделали свой выбор, они должны были акцептировать особый трюк Эйнштейна. Он провёл расчёт, используя планетарное время, то есть время, показываемое часами на поверхности двигающейся планеты. При этом он указывал, что расчёт ведётся по классической схеме, то есть в системе отсчёта общего центра тяжести Солнца и планеты.

По меньшей мере это очень страно. А с какой целью?

Согласно специальной теории относительности двигающиеся планетарные часы должны идти медленее, чем покоющиеся часы в центре тяжести. Соотношение интервалов времени определяется коэффициентом Лоренца.

Таким образом появляется возможность практически незаметно провести расчёт без релятивисткой массы, если просто считывать время с планетарных часов. Этот расчёт даёт 43 угловые секунды для Орбиты Меркурия, что в точности соответствует наблюдаемой величине.

Возможно, что этот факт побудил физиков закрыть глаза на странности самого расчёта. Также и сегодня не услышишь от них, что общая теория относительности отказывается от релятивисткой массы специальной теории относительности. А как же тогда гиганский рост массы в ускорителях элементарных частиц? Или этот эффект делает особое исключение для планет? А быть может он настолько мал, что им пренебрегают?

Напротив! Профессор Шнитцер технического университета Грац сделал классический расчёт, но с учётом релятивисткой массы и получил 7 угловых секунд для орбиты Меркурия. Это одна шестая наблюдаемого значения, вообщем-то далеко не мало. Примерно столько же должно быть прибавлено к релятивисткому расчёту. Соответствено результат вырастет с 43 до 50 угловых секунд.

Само по себе использование двух систем отсчёта – одной для локализации планеты и второй для считывания времени – являтся по-сути полным произволом. Несмотря на это Эйнштейн предпринял этот шаг. Его обоснование выглядело следующим образом ("Эйнштейн. Объяснение движения перигелия Меркурия. 1915"):

"...теорема площадей остаётся точной при учёте величин второго порядка, если для измерения времени применять 'собственное время' планет."

Теорема площадей Кеплера является частным случаем более общего закона сохранения момента импульса. Получается, не прибёг бы Энштейн к своей уловке, то не только бы расчитал слишком большое смещение перигелия Меркурия, но и нарушил бы при этом один из основных законов сохранения. Тогда всем было бы очевидно, что его общюю теорию относительности следует выбросить в мусорное ведро.

Эйнштейна можно ещё как-то понять – любой ценой он хотел вырвыться на самый верх. Основной вопрос заключается в следующем: почему тогда не провели серьёзную проверку его работы? Да что тогда: почему и сегодня физики считают его подлог законным?