Äther (Physik)

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Der physikalische Begriff Äther ist griechischen Ursprungs und bezeichnete nach Aristoteles das fünfte, überirdische Element, die reine Himmelsluft oder den Weltäther. Äther bekam in der Neuzeit vorübergehend die Bedeutung eines Trägermediums für elektromagnetische Wellen.

1 Unterschiedliche Äthervorstellungen[Bearbeiten]

Descartes bezeichnete mit dem Begriff Lichtäther einen hypothetischen elastischen Stoff, als Trägermedium von Lichtwellen, Wärme und Gravitation. Huygens interpretierte das Licht als Wellenphänomen und führte den Äther als Trägermedium ein, wobei er die Analogie zwischen Licht und Äther einerseits und Schall und Luft andererseits benutzte. Im Gegensatz zu Descartes' Idee eines statischen Drucks ging Robert Hooke 1667 von einem homogenen Medium aus, in dem sich Licht in Form von Pulsen und Vibrationen geradlinig und mit gleichmäßiger Geschwindigkeit in alle Richtungen ausbreitet. Jeder Lichtpuls kann als eine immer größer werdende Sphäre betrachtet werden, analog zur Ausbreitung der Wellen auf der Wasseroberfläche. Das bedeutet, es findet kein materieller Transport statt, vielmehr wird lediglich die Information über den Bewegungszustand übermittelt. Die unterschiedlichen Bereiche der Pulse würden bei dem Übergang von einem Medium ins andere unterschiedliche Geschwindigkeiten haben, womit Hooke Descartes' Erklärung der Brechung ersetzte. Seine Theorie bedeutete zwar im Vergleich zu Descartes einen großen Fortschritt, da er jedoch noch nicht über die Begrifflichkeiten der Wellenlehre verfügte, konnte auch er nicht alle Gesetze der Brechung und Reflexion vollständig erklären. Ein grundlegendes Problem der Äthertheorien war, dass ein mechanischer Äther einem bewegten Körper einigen Widerstand in Bewegungsrichtung entgegensetzen müsste. Um dieses Problem zu lösen, schlug George Gabriel Stokes (1845) vor, dass sich der Äther ähnlich wie Pech verhält: Dieses zerspringt, wenn mit einem Hammer sehr schnell darauf geschlagen wird. Ein schweres Gewicht hingegen sinkt wie bei einer zähen Flüssigkeit ein. Dadurch wäre es erklärbar, dass bei Schwingungen wie die des Lichts der Äther sich wie ein elastischer Festkörper verhält, und bei massiven, langsamen Objekten wie den Planeten wie eine Flüssigkeit. Untersuchungen zur Äthertheorie hatten zwischenzeitlich zu der Annahme geführt, dass der Ätherstoff etwa 1,5 * 10^11 mal leichter sein müsse als atmosphärische Luft.
Der Ätherbegriff wurde später auch von Philipp Lenard (1923) verwendet - er sprach von dem Äther, welcher "von der Erde mitgeführt" wird, und vom "Uräther", welcher von der Erdbewegung unbeeinflusst sein soll.

2 Äther bei Albert Einstein?[Bearbeiten]

Abbildung einer Kreisfigur (grün) mit Lorentztransformation nach BS' (rot)

Die Interpretation des Werkes von Albert Einstein ergibt durchaus Ansätze, die in eine Äthertheorie passen, d.h. werden per Lorentz-Transformation Geometrische-Figuren vom "Ruhesystem" BS ins "Bewegtsystem" BS' abgebildet, so ergeben sich Graphen, die etwas an Ballons erinnern.[1]
Auch in seiner Rede am 5. Mai 1920 schloß Einstein die Äthervorstellung nicht völlig aus.[2]

3 Heutiger Stand der Erkenntnis[Bearbeiten]

Äther in Materie stellt etwas anderes dar als Äther im Vakuum des freien Weltraums. Insofern war es nur folgerichtig, hier eine begriffliche Unterscheidung in Mitgeführten Äther und Uräther vorzunehmen. Insbesondere begründet sich das Ätherkonzept erst dadurch, dass etwas nur übertragen werden kann, wenn ein weiterleitendes Medium vorhanden ist. Insofern stellt der als Uräther bezeichnete ruhende Äther die eigentliche Substanz dar, welche die Leere des Vakuums mit einem übertragungsfähigen Medium füllt und auf welche sich der Begriff bezieht, während der Mitgeführte Äther in einem Gas, einer Flüssigkeit oder einem Feststoff eigentlich nur die Weiterleitungsfähigkeit der vorhandenen Materie darstellt. Dass eine solche Äthersubstanz bei hohen Geschwindigkeiten von Objekten eine Reaktion zeigt, liegt auf der Hand, so dass es vergleichbar wie beim Schall zu Impulsen kommt, wenn eine Grenzgeschwindigkeit überschritten wird. Wobei wiederum in Analogie zum Schall die so erzeugten Impulse als Licht wahrgenommen werden. Allerdings gilt auch diese Äthertheorie als wissenaschaftlich überholt.

4 Quellen[Bearbeiten]

5 Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Animation Abbildung Kreis per LT mit Variation der Geschwindigkeiten
  2. ÄTHER UND RELATIVITÄTS-THEORIE REDE AN DER REICHS-UNIVERSITÄT ZU LEIDEN

6 Andere Lexika[Bearbeiten]