Die Zeit - "ein äußerliches Maß der Dauer"

Da das Fallen einer Masse nichts mit der Masse zu tun hat, die da fällt,
wird die Schwingungsdauer eines Pendels lediglich von der Pendellänge und der Erdbeschleunigung bestimmt, während das Gewicht des Pendels sich nur als Zug an der Pendelstange bemerkbar macht. Ein Pendel z.B. in Paris, dessen Schwingungsdauer (Periode) zwei Sekunden beträgt, das also für eine halbe Schwingung, d.h. für den Weg zwischen den beiden Punkten, an denen sich die Bewegungsrichtung des Pendels umkehrt, gerade eine Sekunde benötigt, wird als Sekundenpendel bezeichnet. Es hat ca. ein Meter Länge und war lange das zuverlässigste Mittel zur Messung von Dauer. Da an Orten mit schwächerer Schwerkraft das Pendel langsamer aus seinen Umkehrpunkten fällt, also weniger beschleunigt wird, muß die Pendellänge entsprechend gekürzt werden, wenn der Sekundentakt eingehalten werden soll. Newton beschrieb daher in seinen Principia im Dritten Buch "Über das Gefüge der Welt" in "Proposition XX", Pendelmessungen, bei denen sich zeigte, daß wegen der am Äquator herrschenden Fliehkraft "die Erde sich dort höher erhebt als an den Polen (wenn ihre Materie gleichförmig dicht ist)", denn: "nach der gleichen Beweisführung verhalten sich Gewichte in beliebigen anderen Bereichen der ganzen Oberfläche der Erde umgekehrt wie die Abstände ihrer Orte vom Erdmittelpunkt". Newton dachte sich die Masse eines Körpers in seinem Zentrum versammelt, weil ihm keine Gleichung zur Erfassung der von den verteilten Massen ausgehenden Schwere zur Verfügung stand. Je weiter also ein fallender Körper vom Zentrum der anziehenden Masse entfernt ist, einer um so geringeren Beschleunigung ist er nach Newtons, die Berechnung auf äußerste vereinfachenden Gravitationsformel ausgesetzt. Aus ihr ergibt sich, daß "die Schwere am Pol sich zur Schwere unter dem Äquator verhält wie 230 zu 229 und der Überschuß an Schwere am Pol sich zur Schwere unter dem Äquator wie 1 zu 229 verhält." Die mit der Annäherung an den Äquator verbundene Kompensation der Schwerkraft durch die Fliehkraft berücksichtigte Newton nicht.

Entsprechend der Abnahme der Gravitation mußten Forscher bei Reisen in südlicher Richtung ihre Sekundenpendel verkürzen. So berichtet Newton u. a.: " Danach fand unser Landsmann Halley, als er um das Jahr 1677 nach der Insel Sankt Helena segelte, daß seine Pendeluhr dort langsamer lief als in London, aber er hielt den genauen Unterschied nicht fest. Er verkürzte jedoch das Pendel um mehr als ein Achtel Zoll oder eine und eine halbe Linie. Und um das zu erreichen, legte er, da die Länge der Schraube am unteren Teil des Pendels nicht ausrichte, einen hölzernen Ring zwischen der Auflagefläche der Schraube und dem Pendelgewicht ein." Dann zählte Newton zahlreiche weitere Beobachtungen auf, auch über das Längenverhalten von Eisenstangen bei Frost und Hitze, und kam zu dem Schluß: "Und darin stimmen ja alle überein, daß isochrone Pendel unter dem Äquator kürzer sind als im Königlichen Observatorium zu Paris, wobei kein kleinerer Unterschied als eine und eine viertel Linie und kein größerer als 2 2/3 Linien auftritt. Nach den Beobachtungen von Dr. Richer in Cayenne war der Unterschied eineinviertel Linien. Aus denen von Dr. Des Hayes ergab sich die genannte Differenz verbessert zu eineinhalb Linien oder eindreiviertel Linien. Aus den weniger genauen Beobachtungen anderer ergab sich die gleiche Differenz zu etwa zwei Linien. Und dieser Mangel an Übereinstimmung konnte teils von Beobachtungsfehlern, teils von der Unterschiedlichkeit der inneren Teile der Erde und der Höhe der Berge und teils von verschiedenen Wärmemengen der Luft (Lufttemperaturen) herrühren."

Da die antreibende Energie der Pendeluhr das Gravitationsfeld ist, wird die Pendeluhr, entsprechend der Stärke des Feldes, am jeweiligen Ort der Messung, schneller oder langsamer gehen, wenn bei Reisen in Nord-Süd-Richtung die Pendellänge nicht immer wieder nachjustiert wird. Beim veränderlichen Gang einer Pendeluhr kommt für einen Nord-Süd-Reisenden hauptsächlich der Wechsel in der Stärke der die Uhr antreibenden Energie des Gravitationsfeldes zum Ausdruck. Zusätzlich hat der Reisende Einflüsse weiterer Variablen zu beachten, wie z.B. Temperatur und Luftfeuchte, die auf die Proportionen der Uhr einen verzerrenden Einfluß nehmen, weshalb Uhrmacher und Uhrenbenutzer diese Faktoren berücksichtigen müssen, wenn die Gangabweichungen ihrer Chronometer möglichst gering gehalten werden sollen. Zu der Feststellung, daß es beim Gang von Uhren u. a. auch auf die Höhe der Berge ankommt, auf denen sie sich befinden, hätte es keiner modernen Physik bedurft. Wegen der rationalen Einsicht in die dafür verantwortliche Ursache ist es dem klassischen Physiker allerdings nicht in den Sinn gekommen, dies als eine hervorzuhebende Besonderheit anzusehen, weil sich dies aus Newtons Gravitationsformel unmittelbar ergibt.

Bei dem Kunstgebilde "Raum-Zeit" aber, die nach Auffassung ihrer Anhänger weder dem Beobachteten noch dem Beobachter zugehört, sondern - in der bei ihnen üblichen Unschärfe - zwischen allem Faktischen schwebt, fehlt es noch an einer solchen Unterscheidung zwischen dem Maß und dem zu Messenden.
      Juli 2013: Ein Leser und Philosopiefreund schrieb mir: "...wir vermögen den Wandel der Dinge zu erkennen, weil wir die Realität mittels der Zeit als kategorische und apriorische Wahrnehmungsfähigkeit konstruieren. Das ist Kants große Leistung. Wäre gespannt, ob Sie oder die Hirnforschung Kant widerlegen könnten." Kant ist hier nicht zu widerlegen, weil die Hirnforschung nur die Begründung für Kants zutreffende Aussage liefert: Es ist das Gedächtnis, das uns in die Lage versetzt, Zeitliches zu erkennen. Ohne die Fähigkeit des Erinnerungsvermögens, nacheinander eintreffende Bilder zu verbinden und sie nach "frühere", "spätere" und "jetzige" zu ordnen, wüssten wir nichts Zeitliches. Oben habe ich noch klargestellt, dass Newton in dem aus dem Zusammenhang gerissenen Satz die Uhrzeit meinte ("die relative Zeit") und nicht das Zeiterkennen, das uns als solches a priori gegeben ist, wie Kant in der "Kritik der reinen Vernunft" richtig schrieb, was Einstein in seiner Schrift "Grundzügen der RT" "eine der verderblichsten Taten der Philosophen" nannte, ohne sich jedoch zu getrauen, Kant beim Namen zu nennen. Konrad Lorenz, Anfang der vierziger Jahre auf Kants Lehrstuhl in Könisberg sitzend, sah jedoch, dass das A priori räumlicher und zeitlicher Wahrnehmung das A posterio der Evolutionsgeschichte ist, in der es von Vorteil war, sich schnell und gut und damit sicher orientieren zu können.

Man hat also im Gedankenexperiment fallendes Licht betrachtet und im tatsächlichen Experiment, mit der Scout D, den Gang zweier baugleicher Atomuhren verglichen, von denen eine im freien Fall war, und hat am Boden eine Blauverschiebung der Frequenz der stürzenden Uhr festgestellt. Und dann, nachdem man lediglich eine einzelne Atomuhr in den freien Fall gebracht hatte, ohne auch nur den umgekehrten Fall der geostationären Uhr als Sender zu untersuchen (denn es sollte ja lediglich ein mit der Uhr verbundener "Bewegungseffekt" bewiesen werden), versteigt sich Will zu der Behauptung, daß die "Gravitations-Rotverschiebung ein wirklich universales Phänomen ist," (Seite 47) das "die Ganggeschwindigkeit aller Uhren beeinflußt, gleich ob mechanisch, biologisch oder atomar." (Seite 47/48) Da es hier nicht ums Rechthaben sondern allein um Richtigkeit geht, gilt es zu untersuchen, wie wissenschaftlich und logisch richtig diese Kern- und All-Aussage ist und ob es sich bei ihr um mehr als ein freies Phantasieren bzw. um ein Sprachspiel handelt (Einstein: "Phantasie ist wichtiger als Wissen").

Die "Gravitations-Rotverschiebung" beeinflußt nicht die Ganggeschwindigkeit von Uhren, sondern die Rotverschiebung eines Signals ist entweder die Folge einer von der Gravitation beeinflußten Frequenz oder/und Zeichen einer von ihr ausgelösten Beschleunigung (Dopplereffekt). Hier werden Ursache und Wirkung vertauscht.

Als Dopplereffekt beweist die Rotverschiebung nur eine Relativbewegung zwischen Quelle und Empfänger eines Signals (gleich welche Uhr sendet), jedoch nicht den geänderten Gang einer Uhr. Hier wird eine Wirkung unterstellt, die nicht existiert.

Selbst die eben genannten Todsünden wider den Geist der Wissenschaft werden noch in den Schatten gestellt von der ganzen Art der Argumentation, die so "wissenschaftlich" ist, wie wenn ich ein einzelnes blaues Pflanzenblatt finde und ohne auch nur den Anschein eines weiteren Beweises zu haben und ohne Prüfung von Alternativen behaupte: "In der ganzen Welt sind nicht nur alle Pflanzenblätter, sondern auch alle Steine, Wolken und Esel (nicht etwa wenigstens blau sondern auch noch) rot." Wer von Ideologie geschlagen ist, ist auch bereit zu glauben, daß zwei mal zwei Freitag ist, wenn dies nur seine Ideologie zu stützen scheint.

Nachdem er (Will) erst ganz richtig in einem ganz banalen Uhrenvergleich, der für die Messgröße Zeit völlig irrelevant ist, eine Beziehung zwischen der Lichtfrequenz bzw. der atomaren Schwingung und dem Sturz einer Lichtquelle bzw. einer Atomuhr festgestellt hat, will der Autor diese physikalische Beziehung, weil er sie entweder nicht verstanden hat oder aus ideologischen Gründen nicht verstehen will, nicht als die Folge der Relativbewegung einer sich nähernden Quelle verstehen bzw. als direkte Wirkung des Gravitationsfeldes auf die Uhr, sondern als die Wirkung einer durch das Universum schwappenden allgemeinen realen Raum-Zeit, die durch die Gravitation wie ein Strudelteig gekrümmt, gedehnt oder geschrumpft wird, geht es in Verfolgung der Ideologie des Physikalismus hier doch um den "Beweis", daß Raum und Zeit keine mentalen Muster sondern physikalische Realitäten sind - auch unter Opferung des echten Verständnisses physikalischer Phänomene. Diese angeblich universale isochrone Wirkung einer Raum-Zeit auf alles Tote und Lebendige stimmt aber nichteinmal für mechanische Uhren, denn wie uns das Pendelgesetz besagt und wie wir aus Newtons Principia wissen könnten, gehen Pendeluhren langsamer, wenn sie sich vom Zentrum des Schwerefelds entfernen, z.B. am Äquator oder auf Bergen, während Atomuhren, wie von Will berichtet wird, auf Türme, Flugzeuge oder Raketen verfrachtet, schneller gehen. Die Gangabweichung hat zwar beidemale mit dem Gravitationsfeld zu tun: bei der Pendeluhr treibt das Feld das Pendel an, weshalb der Zeittakt sich verlangsamt, wenn die beschleunigende Kraft abnimmt; bei der Atomuhr dagegen wird der Zeittakt von einem pulsierenden Cäsiumatom gegeben, das, in Wechselwirkung mit magnetischen Hochfrequenzfeldern, als atomares Pendel, wie jedes Pendel, zwischen zwei genau definierten Energiezuständen schwingt, wobei jedoch, ebenfalls durch die Abnahme der Schwerkraft, die Cäsiumwolke langsamer durch den Mikrowellenresonator fällt, der das Zeitsignal gibt. Die Frequenz des Mikrowellenresonators muß entsprechend etwas erhöht werden. Die Atomuhr tickt schneller. Und das auch noch entgegen der These der Speziellen RT, daß "bewegte" Uhren langsamer gingen! Der sog. "allgemein-relativistische Effekt" ist also kein relativistischer Bewegungseffekt, sondern ein seit Newton bekannter Feldeffekt und sollte ehrlicherweise auch so genannt werden. Wie die Schwerelosigkeit im Orbit Raumfahrern beweist, gehört auch der freie Fall zu den quasi (d.h. für die Betroffenen) näherungsweise kräftefreien Zuständen, die in den Bereich der SRT fallen würden. Andererseits gibt es auch keine reine Translation, weil die Schwerkraft allgegenwärtig ist und es daher keinen von Schwerkraft freien Raum gibt, so daß die Trennung zwischen beschleunigten und unbeschleunigten Zuständen und den sich mit ihnen befassenden unterschiedlichen Relativitätstheorien bestenfalls Nützlichkeitscharakter hat. Es ist daher unredlich, die Allzuständigkeit der Raum-Zeit-Idee zu beanspruchen und bei Schwierigkeiten sich zugleich auf die mangelnde Zuständigkeit der SRT zu berufen. Aber was ist am ganzen Relativismus schon redlich? Trickreich ja!

Es ist richtig, dass die Gravitation ein räumliches Phänomen ist. Jedoch gibt es bis heute keinen Beweis, dass sie nicht instantan wirkt, so dass der Ausdruck "Raum-Zeit" das Gravitationsphänomen nicht trifft. Und wieso sollte ihre angenommene Ausbreitung etwas mit der Lichtgeschwindigkeit zu tun haben? Jede Geschwindigkeit hängt einerseits von der ein Objekt beschleunigenden Quelle ab, andererseits davon, wogegen ein Beobachter sie misst. - Biologische Daseinsformen werden zwar auch von der Gravitation beeinflußt und die ungewohnte Schwerelosigkeit im Orbit kann von Astro- und Kosmonauten nur eine begrenzte Dauer ohne gesundheitliches Risiko ertragen werden. Sie wirkt lebensverkürzend und nicht -verlängernd, weil irdisches Leben nicht für die Schwerelosigkeit konzipiert ist. Das Wachsen eines Lebewesens und sein Altern ist in seinem Genom programmiert - ein Wissen, das zu ignorieren wir auch Physikern nicht mehr erlauben sollten, ebensowenig wie den Gebrauch oder Nichtgebrauch des Dopplereffekts nach Gusto, und hat nichts mit einer Gravitations-Rot- oder Blauverschiebung und schon rein gar nichts mit einer Bewegung durch den Raum zu tun, wie uns das Zwillingsparadoxon weismachen will, gibt es Bewegung doch nur im Anschauungsraum des Beobachters, der dank seines Gedächtnisses automatisch Lagen miteinander vergleicht.

Es ist die Analogie zur Bewegung des Lebendigen, welches zu jeder Selbstbewegung, zwecks Betätigung der Bewegungsorgane, einer Kraft bedarf, die uns auch bei physikalischen Körpern, die uns bewegt erscheinen, unbewußt eine Kraft annehmen und eine kräftefreie Bewegung innerlich nicht akzeptieren läßt, obwohl diese Körper keinerlei Bewegungsorgane haben. Außer mit den Vor-Urteilen des Physikalismus haben wir hier also auch noch mit den Vor-Urteilen des Objektivismus (die Dinge wären so, wie sie uns erscheinen) und mit unzutreffenden Analogieschlüssen zu kämpfen, weshalb es den Relativisten nicht gelingt, einen physikalischen Vorgang der Sache angemessen zu beschreiben. Darüber hinaus wollen sie mit einer eigenständigen "Raum-Zeit" ihr Weltmodell des transzendentalen Determinismus "beweisen", d.h. in letzter Konsequenz die Existenz Gottes, als ein alles lenkendes transzendentales Wesen, das weder etwas dem Zufall, noch den Dingen selbst überlässt, der nicht nur die Materie, sondern auch die Menschen entmündigt und sie so jeder Verantwortung für ihr Denken und Tun enthebt, was natürlich für das Gewissen sehr entlastend ist.* Das Bedürfnis, die eigenen Vor-Urteile und Vorlieben bestätigt zu sehen, verbunden mit dem Vorzug, trotzdem für nichts verantwortlich zu sein, statt mühsam evtl. beunruhigende und unerwünschte Wahrheiten zu suchen, ist nur allzu verständlich. Doch der Geist der Wissenschaft bleibt dabei allemal auf der Strecke. Und das ist das Schlimmste am Relativismus, der ganze Generationen von naiven Physikern in die Irre geführt hat!
*hierzu passend wurde ich 2007 auf folgendes Zitat Einsteins aufmerksam gemacht: "An Freiheit des Menschen im philosophischen Sinne glaube ich keineswegs. Jeder handelt nicht nur unter äußerem Zwang, sondern auch gemäß innerer Notwendigkeit. Schopenhauers Spruch: "Der Mensch kann zwar tun was er will, aber nicht wollen was er will", hat mich seit meiner Jugend lebendig erfüllt und ist mir beim Anblick und beim Erleiden der Härten meines Lebens (sein Autismus, dessen Gefangener er war - was er durchaus erkannte - daher das Gefühl der Unfreiheit, das er auf die Welt übertrug) immer ein Trost gewesen und eine unerschöpfliche Quelle der Toleranz. Dieses Bewusstsein [der geistigen Unfreiheit] mildert in wohltuender Weise das leicht lähmende Verantwortungsgefühl und macht, dass wir uns selbst und die anderen nicht gar zu ernst nehmen; es führt zu einer Lebensauffassung, die auch besonders dem Humor sein Recht lässt." Schade, dass seine Anhänger so humorlos sind und mit tierischen Ernst auch noch die absolute Richtigkeit seiner verqueren Weltsicht trickreich beweisen wollen, deren Fragwürdigkeit Einstein hier selbst anspricht. So gesehen, ist er ihnen wirklich überlegen, doch in ganz anderer Hinsicht, als sie meinen. Es ist eine späte Weisheit, die aus seinen Worten spricht. Doch "lichte Augenblicke" hatte er schon früher, s. "Einsteins Selbsteinschätzung" unter (I/B8a).

Geschwindigkeit ist das Verhältnis von Weg zu Zeit. Die Aussage, daß eine Geschwindigkeit "konstant" ist, macht nur unter der Voraussetzung Sinn, daß die Meßgrößen Länge und Zeit konstant sind. Das heißt für eine seriöse Betrachtung:

Ohne die Konstanz der Meßgrößen Länge und Zeit kann man über die Konstanz oder Nichtkonstanz einer Geschwindigkeit, z.B. der Lichtgeschwindigkeit, überhaupt nichts wissen. Was gibt es daran nicht zu verstehen?

Einsteins Grundannahme von der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit ist zu ihrem Beweis auf eine Voraussetzung angewiesen, die er mit der Relativität von Zeit und Raum zugleich bestreitet. Diese innere Widersprüchlichkeit ist das Kennzeichen des frühen Einsteinschen Denkens. Später wollte er nicht die Konsequenzen der von ihm selbst geförderten Quantenmechanik anerkennen. Man erkennt in beiden Fällen, wie stark Einsteins Denken von alogischen Überzeugungen und Widersprüchen getragen wurde. Aber wie will er denn z.B. ohne die Hilfe einer Geraden die "Krümmung des Raumes" erkennen? Zum Verständnis der Dinge ist die Benutzung möglichst unveränderlicher Muster und Größen unverzichtbar. Solche zu finden, ist daher das Bestreben der Metrologie. Das war es, was Newton nach einem absoluten Raum und einer absoluten Zeit, d.h. von dem zu untersuchenden Gegenständen unabhängige = absolut gültige mathematische Meßgrößen verlangen ließ, eine Forderung, die zeitlose Gültigkeit hat, soll Messen Sinn machen.

Doch ganz gleich, was Menschen beim Messen für Probleme haben: Das Licht selbst erhält sich - wie jedes andere physikalische Objekt - von sich aus in seinem Zustand, solange keine Kraft (wie z.B. die Gravitation) auf es einwirkt. Das ist seine "Konstanz" (die es mit allen Sachen gemeinsam hat), während die "Bewegung" und deren Geschwindigkeit eine hinzutretende sekundäre Eigenschaft ist, die erst aufscheint, wenn ein Beobachter das Verhältnis von Weg zu Zeit mit Hilfe eines von ihm gewählten Bezugssystems in Relation setzt - das ist die wahre Relativität der Bewegung! Doch für sich findet sich an den Dingen nichts, was man ihre "Bewegung" und "ihre" Geschwindigkeit nennen könnte, kennen sie doch weder Zeit noch Raum. Ohne die Einwirkung einer vor Ort anwesenden realen physikalischen Kraft beharren sie von sich aus einfach nur in ihrem Zustand - was ihre objektive Beschreibung ist, von der ohne Wenn und Aber auszugehen ist, soll es sich um Physik handeln. Wer diesen wirklich einfachen Sachverhalt nicht versteht, hat keinen Verstand und sollte die Wissenschaft meiden. Einsteins Probleme waren die seiner deterministischen Denkweise, die mangels Sachverstand Ursachen hinter den Erscheinungen suchte. Schon Augustinus warnte: "Doch wer immer hinter die Dinge zu sehen versucht, sieht am Ende die Dinge selber nicht mehr." "Wie die meisten Einsteinkritiker hatte ich früh erkannt, daß den relativistischen Schreibtischtheoretikern die physikalische Wirklichkeit völlig fremd ist." (Gotthard Barth)