Die Invarianzgeschwindigkeit c ist die inbezug auf alle Systeme unveränderlich (dh "invariant") gleiche Geschwindigkeit.
In ihrer Quasi-Unendlichkeit begründet sie die Existenz des All. Sie ist die Geschwindigkeit aller Felder und Kräfte; insbesondere der elektrischen und gravitativen Felder und Kräfte. Felder breiten sich c-bewegt aus; Kräfte wirken c-retardiert. Eine ferne Masse zieht eine hier ruhende Masse an, wie von der Stelle, an welcher sie sich befand, als das jetzt hier mit Invarianzgeschwindigkeit c ankommende Feld damals von ihr abging. Und mit eben diesem c-retardierten Abstand ist diese ferne Masse jetzt-hier "präsent".
Wegen der Quasi-Statik des Schwerefeldes (ebenso des elektrostatischen Feldes) tritt diese Ausbreitung des Feldes mit c nur bei Veränderungen des Abstandes in Erscheinung. Die Ausbreitung aller Felder, aller Kräfte und Wechselwirkungen mit Invarianzgeschwindigkeit c ist insbesondere mit der Expansion des Weltraumes wirksam.
Auch alle elektromagnetischen Wellen laufen mit Invarianzgeschwindigkeit c. Weil in diesen Wellen auch das sichtbare Licht enthalten ist, wird die Invarianzgeschwindigkeit c in der Regel als "Lichtgeschwindigkeit" bezeichnet. Diese Bezeichnung trifft indes nicht den Kern: die Lichtgeschwindigkeit als solche ist nicht unveränderlich, indem sie bei Durchlaufen eines Medium mit "Brechungsindex" kleiner wird. Sogar schon die sehr wenigen freien Elektronen im Freien Weltraum ergeben eine Verminderung der Geschwindigkeit mit Farbdispersion, aufgrund welcher neuerdings die Entfernung von Neutronensternen zuverlässig meßbar ist. Die entscheidende Wichtigkeit hat der Geschwindigkeitswert c nicht als Vakuum-Geschwindigkeit des Lichtes, sondern als die fundamentale physikalische Invariante.
In der klassischen Physik könnte nur eine unendlich große Geschwindigkeit invariant sein, dh in jedem System unveränderlich gleichgroß sein. In der relativistischen Physik ist aber die endliche Geschwindigkeit c von diesem quasi-unendlichen Wert, der inbezug auf jedes System überall gleich ist und unüberschreitbar ist. Die Invarinanzgeschwindigkeit c ist eben quasi (dh "wie") unendlich.
Die Quasi-Unendlichkeit und Invarianz der Invarianzgeschwindigkeit c wurde von der Relativitätsphysik erkannt. In c ist die Größe dieses endlichen Kosmos festgelegt. In c gründen unheimliche Existenz-Horizonte. Diese quasiunendliche Invariante legt den Wert –c2 des Weltpotentials und des Grenzpotentials fest. Viele wichtige Beziehungen sind durch das Quadrat c2 der Invarianzgeschwindigkeit c bestimmt; vor allem das Energie/Massen-Verhältnis von aller Materie.
Das Quadrat v2 der Relativgeschwindigkeit v im Verhältnis zu c2 ist der Geschwindigkeits-Quadratwert v2/c2, welcher die relativistischen Verhältnisse beherrscht. Dieser Quadratwert v2/c2, ist eigentlich das Produkt v·w der Geschwindigkeit v mit dem Zeitgradient w = v/c2; dimensional ist w wie eine reziproke Geschwindigkeit, wesenhaft aber etwas ganz anderes.
Die Quasi-Unendlichkeit der Invarianzgeschwindigkeit c (damit die Existenz des Zeitgradient w) begründet eine erstaunliche Relativität der Strecken und Dauern und damit der Räume und Zeiten selbst; aber auch der Energien bzw Massen und damit der Materie selbst. Diese Relativität wird ausgedrückt durch die "relativistische Kontraktion":
Relativistische Kontraktion κ = (1 – vw)1/2, wobei w = v/c2. Klassisch wäre κ identisch 1; jedoch relativistisch gilt: für kleine Geschwindigkeiten, mit v/c gegen 0, geht κ gegen 1; für große Geschwindigkeit, v/c gegen 1, geht κ gegen 0. Erst für v = 0 selbst wird κ = 1; erst für v = c selbst wird κ = 0. Die Invarianzgeschwindigkeit c ist nicht überschreitbar; mit v größer als c würde κ imaginär. Immer ist 1 ≥ κ ≥ 0 mit 0 ≤ v ≤ c.
Weil die Zeit am weitaus genauesten (10-15), die Invarianzgeschwindigkeit c zwar weniger genau (10-11) aber doch viel genauer als jede Länge (10-9) meßbar ist, wurde in den 80er Jahren das Längen-Normal "Meter" definitiv ersetzt durch die "Lichtsekunde" s·c; als Sekunde s mal Invarianzgeschwindigkeit c, dh als die Strecke, welche das Licht in einer Sekunde zurücklegt. Der "Meter" wurde neu definiert als:
1 Meter m = 1 s·c/299792458; definitiv c = 299792458 m/s.
Jede Beschreibung und Vorschrift ist jeweils auf ein "System" bezogen, gilt im jeweiligen "Bezugssystem", zB: Die Mehrwertsteuer gilt inbezug auf das Wirtschaftrechts-System Deutschlands. Die 100 km/h-Geschwindigkeits-Beschränkung gilt inbezug auf das System der Straßen-Verkehrsordnung Victorias.
Relativitäts-physikalisch – wie auch schon klassisch-physikalisch – ist "System" die Menge all dessen, das den Abstand voneinander unverändert beibehält; räumlich aber auch zeitlich. Nehmen wir dies so selbstverständlich wie es aussieht und ignorieren wir die kaum bewältigbare Problematik, die eine exakte Definition heraufbeschwört. Über Grundlagen, Axiome, Definitionen darf man nicht allzulange nachdenken, sonst geht es einem wie dem Tausendfüßler, der nicht mehr laufen konnte, als er zu überlegen anfing, wie er die Beine setzen sollte. Also naiv:
Ein Zug als System S rast mit der Geschwindigkeit v' auf einem Gleis als System S'. Somit ist S mit v' relativ (inbezug auf) S' bewegt. Die Zuglänge s ist vom Scheinwerfer zum Schlußlicht. Die Fahrtstrecke L ist von München bis Augsburg.
Im Zug hat der Scheinwerfer vom Schlußlicht den immer gleichen Abstand s; jetzt wie später. Jeder Wagen hat vom Scheinwerfer und vom Schlußlicht und von jedem anderen Wagen immer einen Abstand, der sich nicht mit der Zeit verändert. Alles im Zug ruht relativ zueinander, weshalb alles im Zug eben zum Zug-System S gehört. Am Scheinwerfer und am Schlußlicht ist je eine Uhr befestigt, welche im Zug miteinander synchron (dh gleichlaufend) sind und welche die Zug-Zeit t (dh die Zeit t von S) markieren; vorne wie hinten. Auch überall dazwischen (sogar davor und dahinter) sind am Zug befestigte Uhren, welche alle gleicherweise die Zug-Zeit markieren. Alle diese im Zug befestigten Uhren sind in einer einzigen "Zug-Uhr" vereint: Dies ist ein im Zug von vorne bis hinten reichendes Stahl-Rohr, dessen Achse parallel zum Zug (und Gleis) liegt, das parallel dazu eine Markierungslinie eingekerbt hat und das sich im Zug konstant einmal pro Sekunde um seine Achse dreht. Die Rohrachse sind die Zeigerachsen, die Markierungslinie sind die Zeigerspitzen, deren Durchgänge die Zug-Zeit markieren.
Am Gleis haben die Schwellen ebenfalls immer unveränderten Abstand voneinander. Alles am Gleis ruht relativ zueinander, weshalb alles am Gleis eben zum Gleis-System S' gehört. An jeder Schwelle ist eine Uhr befestigt, wobei alle Uhren miteinander am Gleis synchron sind und die Gleis-Zeit t' (dh die Zeit t' von S') markieren. Auch diese sind in einer einzigen "Gleis-Uhr" vereint: einem entlang dem ganzen Gleis erstreckten Stahl-Rohr, dessen Achse parallel zum Gleis (und Zug) liegt, das parallel dazu eine Markierungslinie eingekerbt hat und das sich am Gleis konstant einmal pro Sekunde um seine Achse dreht; mit den Durchgängen die Zeit t' markierend.
Das Stahl-Rohr des Zugs wie das Stahl-Rohr des Gleis hat alle Meter eine Marke; mit diesen Meter-Marken den Raum x des Zugs bzw x' des Gleis markierend.
Klassisch wird nur eine einzige Zeit als gegeben unterstellt. Klassisch müßte die Zug-Uhr und die Gleis-Uhr immer und überall gleich-schnell drehen. Wegen der endlichen Invarianzgeschwindigkeit ist real-relativistisch jedoch die Zug-Zeit (t in S) unterschiedlich von der Gleis-Zeit (t' in S'): Raumunabhängig, als reines Zeit-Verhältnis gemessen, ist die Zeit von S inbezug auf S' verkürzt, sodaß mit S' als Bezugssystem das Zug-Rohr schneller dreht als das Gleis-Rohr; zudem ist die Zug-Zeit relativ zur Gleis-Zeit längs Strecken s' verschoben, sodaß das Zug-Rohr im Bezugssystem S' (Gleis) gewendelt erscheint.
Diese erstaunliche Wendelung der in sich achsparalellen Rohrkerbe um die Achse ist keine mechanische Verdrehung (was Drehkräfte ergäbe), sondern ist die Verschiebung der Zug-Zeit in die Zukunft längs Strecken in Bewegungsrichtung (bzw in die Vergangenheit in Gegenrichtung): das Rohr ist dort schon weiter (bzw noch nicht so weit) gedreht. Diejenige Länge, auf welcher das Rohr einmal voll wendelt, ist bei der Materiewelle die sogenannte "Wellenlänge".
Das analog Umgekehrte ist aber auch von S' inbezug auf S; also mit dem Zugsystem als Bezugssystem: damit erscheint das Gleis-Rohr schneller drehend mit gewendelter Rohrkerbe. Diese Drehdauer-Verkürzungen und Wendelungen resultieren daraus, daß Systeme relativistisch gegeneinander sich nicht nur bewegen, sondern auch relativistisch gegeneinander verstreichen:
In der relativistischen Physik – wie auch schon in der klassischen Physik, als Urerfahrung alles Lebenden – haben Systeme relativ zueinander die Eigenschaft der "Bewegung", deren Maß die Geschwindigkeit v ist, welche in Meter pro Sekunde (m/s) angegeben wird; zB: ein Auto ist bewegt (fährt) mit einer Geschwindigkeit v von 20 m/s (dh 72 km/h), wobei das Auto-System – mit Insassen, Karosserie, Radachsen usw in immer gleichem Abstand voneinander – gegenüber dem Straßensystem bewegt ist; also "relativ" bewegt ist.
In der relativistischen Physik – unbekannt in der klassischen Physik, als identisch 0 in dieser – haben Systeme relativ zueinander auch noch die Eigenschaft der "Verstreichung", deren Maß der "Zeitgradient" w ist, welcher in Sekunden pro Meter (s/m) angegeben wird. In der klassischen Physik, in welcher nur eine unendlich große Geschwindigkeit wie invariant sein könnte, verschwände entsprechend der Wert w. In der klassischen Physik existiert eben weder eine Invarianzgeschwindigkeit c noch ein Zeitgradient w. Weil aber allein die relativistische Physik mit ihrer endlichen Invarianz-Geschwindigkeit real ist, existiert der Zeitgradient w.
Damit ist die Verstreichung so real wie die Bewegung, der Zeitgradient w so wichtig wie die Geschwindigkeit v. Das Produkt der Vierer-Geschwindigkeit mit dem Vierer-Zeitgradient ist eine interessante relativistische Invariante; auch in beliebigen Systemen und beliebig krummlinigen Koordinaten (De Broglie/Philberth C.R. 4/63).
Der Zeitgradient ist überhaupt die eigentliche Grundgröße der Relativitätsphysik: Nur mit der Voraussetzung eines endlichen Zeitgradienten w ≠ 0 – ohne jegliche weiteren Voraussetzungen, auch nicht einer endlichen Invarianzgeschwindigkeit – sind alle relativistischen Gegebenheiten und Beziehungen ableitbar und erklärbar. Zumindest gilt dies für die ganze spezielle Relativitätsphysik; vermutlich aber auch für eine Physik der Gravitationspotentiale, welche heute vornehmlich durch die allgemeine Relativitätsphysik angegangen wird.
Der Zeitgradient beherrscht zudem die Zeitwellen, mit welchen die Körper quantenphysikalisch-komplementär als Materiewellen existieren. Deren Schwingungsdauer T ist gemäß E·T = h quantenphysikalisch verbunden mit der Energie E, welche als Materie verkörpert ist. Diese quantenphysikalische Fundamentalbeziehung E·T = h ist allgemein und system-invariant gültig. Das Wirkungsquantum h ist auch eine relativistische Invariante.
Der Zeitgradient ist der eigentliche Schlüssel zur Relativitäts- Quanten- und Existenz-Physik. Weil jedoch das menschliche Denken klassisch approbiert ist und kaum überwindbar an klassische Denkschemen gefesselt ist, erscheint die Verstreichung mit ihrem Zeitgradient als kaum begreifliche Grundeigenschaft; sogar der Fachwelt kaum zugänglich. Dies ist umso erstaunlicher, als die Bewegung mit ihrer Geschwindigkeit die schlechthin urerlebte Eigenschaft aller Physik und allen Lebens ist, wobei die Verstreichung (vermaßt im Zeitgradient) "nur" das genau raum/zeit-vertauschte Analogon zur Bewegung (vermaßt in der Geschwindigkeit) ist:
"Bewegung" ist Verschiebung des Raumes eines Systems gegenüber dem Raum des Bezugssystems während einer Dauer (dh pro Zeit); angegeben in der "Geschwindigkeit" v in Meter pro Sekunde (m/s).
"Verstreichung" ist Verschiebung der Zeit eines Systems gegenüber der Zeit des Bezugssystems längs einer Strecke (dh pro Raum); angegeben in Zeitgradient w in Sekunden pro Meter (s/m).
Anders ausgedrückt: Ist hier bei uns im System S die Zeit eines anderen Systems S' mit unserer Zeit synchron (dh gleichlaufend), so ist längs einer Strecke s (also in einer räumlichen Entfernung s von uns) die ganze Zeit und Geschichte des anderen Systems S' relativ zu unserer Zeit (gegenüber unserer Zeit in S) mit dem Zeitgradient w um eine Verstreichungsdauer D = w·v verschoben; mit s in Bewegungsrichtung, in die Zukunft verschoben; mit s in Gegenrichtung, in die Vergangenheit. Analog umgekehrt ist es mit S inbezug auf S'.
Ist diese Strecke s konkret eine Fortbewegungsstrecke s = v·t, so vergrößert sich die Verstreichungsdauer D laufend, weil w·s = wvt, also D = vw·t. Damit wird die Verstreichungsdauer D proportional v·w dem Zeitablauf t selbst. Dies gab immer wieder Anlaß, die Verstreichungsdauer D als eine Komponente des Zeitablaufs t fehlzuinterpretieren. Dies führte zu Mißverständnissen mit irrealen Ergebnissen.
Tatsächlich ist die Verstreichungsdauer D etwas von der Dauer d des Ablaufs einer Zeit t grundverschiedenes. Eine Dauer d ist der Zuglänge s (konkret Scheinwerfer-Schlußlicht) analog. Aber die Verstreichungsdauer (D = s·w als Zeitverschiebung längs einer Strecke s mit dem Zeitgradient w) ist der Fahrtstrecke (L = t·v während einer Fahrtzeit t mit Geschwindigkeit v, konkret München-Augsburg) analog. Die Verstreichungsdauer ist der Zeitwert (in Sekunden) einer Verschiebung der System-Zeiten als solcher gegeneinander; dh der gesamten Zeit (mit allen ihren Momenten und ihrer ganzen Geschichte) eines Systems S gegenüber der Zeit (mit all deren Momenten und deren ganzen Geschichte) des jeweiligen Bezugssystems S' (bzw S"... usw). Längs einer konstanten Strecke s ist D gemäß D = w·s konstant; längs einer sich mit der Zeit t proportional v vergrößernden Fortbewegungsstrecke s = v·t, ist D gemäß vw·t eine sich mit t laufend vergrößernde Dauer; einen Zeitablauf vortäuschend.
Wie lang ist der Zug? Im Zug selbst hat er die Eigenlänge s, welche die Zug-Schaffner mit ihren Meterstäben vom Schlußlicht bis zum Scheinwerfer abmessen. Sie können sich hierbei beliebig lang Zeit lassen, weil innerhalb des Zugs alles in Ruhe zueinander ist. Will aber das Gleis-Personal die Zuglänge messen (wie lang der Zug am Gleis-Körper erscheint), so müssen sie die Stelle des Schlußlichts am Gleis im selben Moment ihrer Zeit t' markieren wie die Stelle des Scheinwerfers; denn; nur dann, wenn in der Zeit t' keine Dauer d' vergangen ist – dh nur mit d' = 0 – ergibt der räumliche Abstand der beiden Marken am Gleis die echte Länge s' des Zuges. Dies ergibt eine relativ zu S' kontrahierte Zuglänge s' = s·κ. Diese "Lorentz-Kontraktion" ist – als reine Raum-Messung, ohne Zeit-Einfluß – als eine echte "Raum-Kontraktion" verstehbar.
Würde das Gleis-Personal die Stelle des Scheinwerfers eine Dauer d' ≠ 0 später als die Stelle des Schlußlichtes markieren, so wäre der Zug während d' mit der Geschwindigkeit v' weitergefahren – und der Abstand der Stellen-Markierung enthielte zur Zuglänge s' noch eine Fahrstrecke d'·v'. Eine derartige zeitabhängige Streckenmessung ergäbe sich konkret auch damit, daß die Zug-Schaffner die Marken am Gleis im selben Moment ihrer Zug-Zeit t setzen würden; also mit d = 0. Weil damit d' ≠ 0, enthielte der Abstand s+ der Stellenmarken auch eine Fortbewegungsstrecke; insgesamt konkret so, daß sich eine Strecken-Dilatation s+ = s/κ ergibt. Als nicht zeitunabhängige Streckenmessung drückt dies jedoch keine Raumdilatation aus.
Weil klassisch nur eine Zeit als existierend unterstellt wird, wären klassisch alle drei Bestimmungen der Zuglänge gleich; s = s' = s+. Die Zeiten t und t' sind jedoch in Relation zueinander verkürzt und mit dem Zeitgradient w längs Strecken verschoben.
Deshalb ist (analog) die Dauer d in der Zeit t eines Systems S, welches gegen eine Bezugssystem S' mit w' verstreicht, in S' "raumunabhängig" zu messen; dh im Bezugssystem S' ist der Anfang und das Ende der Dauer an der selben Stelle (mit s' = 0) zu markieren. Nur mit derart raumunabhängiger Dauermessung ist der zeitliche Abstand d' der Markierungen in S' die in S' erscheinende Dauer d als solche. Würde man längs einer Strecke s' die Momente markieren, so enthielte der Abstand der Moment-Marken nicht nur die Dauer d', sondern zudem noch die Zeitverschiebung mit w' längs dieser Meßstrecke s'.
Die raumunabhängige Bestimmung ergibt aber eine mit κ kontrahierte Dauer d' = d·κ. Diese Dauer-Kontraktion ist – als reine Zeit-Messung, ohne Raum-Einfluß – als echte "Zeit-Kontraktion" verstehbar.
Analog zur Strecken-Dilatation s+ = s/κ bei Stellen-Markierung im selben Moment der Zeit des bewegten Systems, gibt es noch eine andere wichtige relativistische Projektion: die "Einstein-Dilatation", als Dauer-Dehnung mit 1/κ. Dies ist, wenn eine Dauer d von S nicht im Bezugssystem an derselben Stelle (nicht mit s' = 0), sondern im System S selbst an der selben Stelle (also mit s = 0) bestimmt wird. Dies ist nicht eine raumunabhängige Dauer-Bestimmung, sondern ist die spezielle Bestimmung längs der Fortbewegungsstrecke s' des Körpers im Bezugssystem S', womit zur eigentlich kontrahierten Dauer d'= d·κ noch eine Zeit-Verschiebung wv·d/κ (mit dem Zeitgradient w längs der Fortbewegungsstrecke v·d/κ) hinzukommt. Damit ergibt sich im Bezugssystem S' eine Dauer d+ = d/κ, die (reziprok der Kontraktion κ) mit 1/κ dilatiert ist. Dies ist die Einsteindilatation; als konkrete Dauer-Dilatation.
Die Einstein-Dilatation ist somit keine "Zeit-Dilatation", aber eine ansonsten physikalisch wichtige Projektion: es ist die faktische Lebens-, Schwingungs-, Rotations-Dauer bewegter Körper eben längs der Meßstrecke. So wurden zB in 600 km Höhe durch Ultrastrahlung erzeugte Myonen noch nach 2 Millisekunden auf der Erde gemessen, obgleich deren Lebensdauer nur 2 Mikrosekunden beträgt (also mit tausendfacher Lebensdauer-Verlängerung).
Die Quasi-Unendlichkeit der Invarianzgeschwindigkeit c ist mit der relativistischen Kontraktion κ unmittelbar zu erkennen: Wird die Geschwindigkeit v gleich der Invarianzgeschwindigkeit c, so wird κ = 0. Damit stiege die Bewegtenergie E = E0/κ über alle Grenzen. Aber auch die Strecken-Kontraktion s' = s·κ und vor allem die Dauer-Kontraktion d' = d·κ zeigt diese Quasi-Unendlichkeit, indem damit jede noch so große Strecke L oder Dauer T gleicherweise zu 0 verschwände. Im Gegensatz zur Einstein-Dilatation ist nur diese Dauer-Kontraktion der quantenphysikalischen Grundbeziehung E = h/T entsprechend. Einer Adfektion (mit 1/κ) der Energie E = E0/κ eines bewegten Körpers gehört quantenphysikalisch die Kontraktion (mit κ) der Materiewellen-Schwingungsdauer T = T0·κ zu. In der Quasi-Unendlichkeit der Invarianzgeschwindigkeit c steigt mit dem invarianten Wirkungsquantum h die Energie E = h/T eines Körpers über alle Grenzen, wenn T gegen 0 kontrahiert.
Die Quasi-Unendlichkeit der Invarianzgeschwindigkeit c ist allem Sein und Werden eingeprägt und beherrscht alle Existenz. Sie begründet die Relativität der Größenverhältnisse der Räume, Zeiten und Energien in essentieller Relationalität.
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Finalisiert 13:20 26.04.2007