Spezielle Relativitätstheorie

Relativitätstheorie

Spezielle Relativitätstheorie

  • Warum vergrößert sich die Masse bewegter Körper?
  • Was versteht man unter der Ruheenergie eines Körpers?
  • Wie kommt Einstein zu seiner berühmten Formel E=mc2?

Albert Abraham MICHELSON (1852 - 1931) und Edward Williams MORLEY (1838 - 1923)

Albert Abraham MICHELSON
(1852 - 1931)
aus Practical Physics, Millikan and Gale, 1920, scanned by B. Crowell [Public domain], via Wikimedia Commons

Albert Abraham MICHELSON wurde am 19. Dezember 1852 in Strelno (Posen), im heutigen Strzelno (Polen) geboren, und kam mit seinen Eltern in die Vereinigten Staaten, als er zwei Jahre alt war. Er begann 1869 auf der US-Marineakademie in Annapolis zu studieren und erreichte 1873 einen Abschluss. Er heiratete 1877 Margaret McLean Heminway in New Rochelle, New York. Bevor sie sich scheiden ließen hatten sie drei Kinder, Albert Hemingway, Truman und Elsa. Später heiratete Michelson Edna Stanton und hatte mit ihr drei Töchter Beatrice, Madeline und Dorothy.

Von Anfang an faszinierte Michelson die Wissenschaft und speziell das Problem, die Lichtgeschwindigkeit zu messen.

Für die Jahre 1880 -1882 erhielt Michelson von der Navel Academy die Erlaubnis für weiterführende Studien in Europa. So arbeitete er bei Helmholtz in Berlin, wo er das nach ihm benannte Michelson-Interferometer entwickelte. Varianten dieses Instrumentes wurden an verschiedenen Orten entwickelt. Zu den bekanntesten gehört das Fabry-Perot-Etalon, von Fabry und Perot 1896 entwickelt. Danach ging Michelson zu Quinke nach Heidelberg, ehe er seine Reise in Paris abschloss.

1882 übernahm er eine Professur für Physik an der neugegründeten Case School for Applied Sciences in Cleveland, Ohio.

Edward William MORLEY (1838 - 1923)
unbekannter Autor (http://www.reformation.org/einstein-unmasked.html) [Public domain], via Wikimedia Commons

1887 arbeitete er zusammen mit dem Kollegen Edward Williams Morley (siehe nebenstehndes Bild) am Michelson-Morley Experiment. Ihr Experiment zur Messung der erwarteten Bewegung der Erde relativ zum Äther, das hypothetische Medium, in dem sich Licht ausbreitet, ergab ein Ergebnis von Null. Für diese Arbeit erhielt er 1907 als erster Amerikaner gemeinsam mit Morley den Nobelpreis für Physik.

Ebenso erhielt er die Copley-Medaille von der Royal Society.

Obwohl es unklar ist, ob Albert Einstein von der Arbeit wusste, förderte sie stark die Akzeptanz der Relativitätstheorie.

1889 wechselte Michelson an die Clark University in Worchester, Massachusettes. 1893 wurde er Direktor der University of Chicago.

Michelson und die Lichtgeschwindigkeit:

Frühe Messungen
Bereits 1877, während er noch Offizier in der US-Marine war, arbeitete Michelsonan der Verbesserung der Messung der Lichtgeschwindigkeit nach der Foucaultschen Drehspiegelmethode. Er verbesserte die Optik und benutzte eine längere Strecke. Seine ersten Messungen von 1878 erweckten die Aufmerksamkeit von Simon Newcomb, dem Direktor des Nautical Almanac Office, der eigene Untersuchungen plante. Michelson veröffentlichte sein Ergebnis von 299 910±50 km/s 1879, bevor er zu Newcomb nach Washington DC ging, um ihn bei seinen Messungen dort zu unterstützen.
Es ergab sich eine lange professionelle Zusammenarbeit und Freundschaft zwischen den beiden. Dort verbesserte er die Messung der Lichtgeschwindigkeit erneut und kam auf einen Wert von 299 853± 60 km/s. Dieser Wert wurde für 45 Jahre als Standard für die Lichtgeschwindigkeit erklärt.

Mount Wilson und die Zeit bis 1926
1906 wurde von E. B. Rosa und N. E. Dorsey eine neue elektrische Methode des National Bureau of Standards benutzt, mit der die Lichtgeschwindigkeit zu 299 781±10 km/s gemessen wurde. Obwohl sich im Anschluss herausstellte, dass die Messung stark durch die schlechten elektrischen Standards dieser Zeit beeinflusst wurde, scheint es einen Trend für eher niedrigere Messwerte gestartet zu haben.
Ab 1920 plante Michelson Messungen am Mount Wilson Observatory mit einer Grundlinie nach Lookout Mountain, eine bedeutende Erhebung auf der Südseite des Mount San Antonio (Old Baldy), etwa 22 Meilen entfernt. 1922 begann die US Küsten- und Geodäsieaufsicht mit einer zweijährigen sorgfältigen Vermessung der Grundlinie mit den gerade verfügbar gewordenen Invar-Bändern. Mit der 1924 erhaltenen Länge der Grundlinie wurden in den folgenden zwei Jahren Messungen gemacht, mit denen der veröffentlichte Wert von 299 796 ± 4 km/s erhalten wurde.
Diese berühmte Messung war mit vielen Problemen versehen, wie dem Rauch von Waldbränden, der das Spiegelbild trübte und dem Santa Barbara-Erdbeben vom 29. Juni 1925, das die Längenmessung der Grundlinie beeinträchtigte.
Michelson, Pease und Pearson 1932 erreichten bei Messungen der Lichtgeschwindigkeit mit neuen elektro-optischen Geräten wesentlich geringere Werte als Michelsons Wert von 1926.
Michelson suchte nach einer anderen Messmethode, aber diesmal in einer evakuierten Röhre, um Schwierigkeiten der Bildinterprätation wegen atmosphärischen Effekten zu vermeiden. 1930 begann er eine Zusammenarbeit mit Francis G. Pease und Fred Pearson um Messungen in einer 1,6 km langen Röhre in Pasadena (Kalifornien) zu machen. Michelson starb am 9. Mai 1931 in Pasadena (Kalifornien), nachdem er 36 von 233 Messreihen beendet hatte. Das Experiment war wesentlich von geologischen Instabilitäten und Kondensationsproblemen befallen, bevor das Ergebnis von 299 774±11 km/s, konsistent mit den vorhergegangenen elektro-optischen Werten, im Jahr 1935 nach seinem Tod veröffentlicht wurde.

Weitere Links: Albert A. Michelson 1852-1931 ; Nobel-winners

Christian Andreas DOPPLER (1803 - 1853)

Die Biographie von Christian Andreas DOPPLER findest du hier im Themenbereich Mechanische Wellen.
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