Blog – Jocelyne Lopez

Aus meinen vorherigen Einträgen Die Spezielle Relativitätstheorie anders erklärt – Teil 1, Teil 2, Teil 3 und Teil 4 geht hervor, dass das Postulat Einsteins der Invarianz der Lichtgeschwindigkeit relativ zu bewegten Beobachtern ganz einfach Lernenden durch den Hinweis verständlich gemacht werden könnte, dass man hier gemäß Einstein die Geschwindigkeit des Lichts nicht mit den Geschwindigkeiten der bewegten Beobachter addieren darf, im Gegensatz zu der Geschwindigkeitsaddition von Galilei/Newton und von Lorentz.

Auch habe ich dargelegt, dass mir 2008 nach langwierigem und gezieltem Nachfragen in Foren die Formel der relativistischen Geschwindigkeitsaddition mit Zahlenbeispielen und mit tatsächlich invariablem Ergebnis c von Relativisten angegeben und ausgerechnet wurde, jedoch wurde mir auch widersprüchlicher Weise mit denselben Zahlenbeispielen variable Koordinaten der bewegten Beobachter von der Relativistin Trigemina ausge-rechnet (siehe hier), was sogar von Dr. Markus Pössel vom Albert Einstein Institut als „korrekt“ erklärt wurde, jedoch sich mit dem invariablen Ergebnis der relativistischen Geschwindigkeitsaddition überhaupt nicht verträgt. 

Wie die Relativistin Trigemina jetzt nach drei Jahren zu diesem Widerspruch Stellung genommen hat stelle ich nachstehend mit Originalauszügen aus einer Diskussion im MAHAG-Forum dar:

02.03.11 – Zitat von Trigemina:

Liebe Jocelyne 

Ich fühle mich von dir so ziemlich verarscht! Die kontra-intuitive Strandwellenaufgabe habe ich dir wohl umsonst gelöst. 

Die Formel für die Geschwindigkeitsaddition bezüglich der x-Achse lautet: 

u_x = (u’_x + v) / (1 + u’_x * v / c^2) 

Die Strandwelle soll u’_x (=70km/h und kontra-intuitiv) sein, die Relativgeschwindigkeiten der Strandläufer v (10km/h, 30km/h, 40km/h). 

Wegen u’_x = c kann man schreiben: 

u_x = (c + v) / (1 + v / c) 

Wenn du nun für v die entsprechenden Relativgeschwindigkeiten einsetzt, bekommst du jedesmal 

u_x = c

Um deine arithmetischen Fertigkeiten zu festigen, darfst du selber versuchen, die entsprechenden Ausgangszahlenwerte in die Formel einzugeben.

So, jetzt weisst du welche Formel du verwenden sollst um immer aufs gleiche Ergebnis (gemäss deiner Aufgabenstellung) zu kommen. Ob du es allerdings akzeptieren wirst, ist erstens eine völlig andere Geschichte, und zweitens mir ziemlich egal! 

02.03.11  – Zitat von Ernst:

Da muß sie keine v einsetzen, weil in der obigen Formel v ohnehin herausfällt. Ich hatte es ihr ja gerade hingeschrieben. Nochmal mit deinen Bezeichnern: 

u_x = (c + v) / (1 + v / c)
u_x = c (c + v) / c (1 + v / c)
u_x = c (c + v) / (c + v)
u_x = c

02.03.11 – Zitat von Trigemina:

Lieber Ernst 

Du hast ja absolut recht! v lässt sich algebraisch herauskürzen. Jedoch habe ich aus didaktischen Gründen heraus bewusst darauf verzichtet, damit Jocelyne ihren Taschen-rechner hervorkramt und es durchrechnet. 

Ich bin wohl doch ein wenig naiv!

03.03.11- Zitat von Jocelyne Lopez: 

Ach so, es handelt sich für Dich nicht zu zeigen, dass die Spezielle Relativitäts-theorie fehlerfrei sei, sondern zu zeigen, dass ich das nicht bin. Na, das ist nicht das richtige didaktische Ziel, würde ich sagen…

Und warum sollte ich bloß meinen Taschenrechner zum Durchrechnen des 2. Postulats Einsteins benötigen, wonach jeder bewegter Beobachter immer eine invariable Geschwindigkeit c misst, wenn er sich relativ zu einem Lichtstrahl bewegt? Kannst Du mir bitte erklären, wozu Du dafür in Deiner Naivität einen Taschenrechner hervorkramen und etwas durchrechnen musst? Das ist mir ein Rätsel. Wenn ich nämlich immer c messe, egal wie schnell ich mich zum Lichtstrahl bewege, wozu um alles in der Welt brauche ich bloß einen Taschenrechner?! 

Und wozu brauche ich bloß eine Formel der relativistischen Geschwindigkeitsaddition zu kennen, um zu wissen, dass ich immer eine konstante Relativgeschwindigkeit c zu einem Lichtstrahl habe, egal wie schnell ich mich bewege? Das ist ja gerade das Postulat…

Wozu soll also die verschnörkelte Formel der relativistischen Geschwindigkeitsaddition gut sein, die Dein Kumpel Michael Hammer-Kruse mir 2008 beim Stalken in Foren mit der üblichen Meute Hyänen aus Alpha Centauri geworfen hat?

Zitat Jocelyne Lopez 03.07.2008: 

Jetzt meine Frage:

Mit welcher Formel soll ich jetzt die Relativgeschwindigkeit einer Lichtwelle zu einem Beobachter berechnen, der sich wiederum mit 10 km/h frontal zur Lichtwelle bewegt, und was würde das Ergebnis der Berechnung sein?

Antwort von Michael Hammer-Kruse im Politikforum.de: 

Ich habe es Dir doch gestern im UNICUM-Forum lang und breit erklärt: Du mußt die relativistische Addition verwenden und nicht die kanonische. Dann hast Du kein Problem, die Geschwindigkeit der Welle zu erhalten, obwohl die andere nicht Null ist. 

In diesem Fall z. B., hier der Übersichtlichkeit halber ohne Maßeinheiten:

v1=70, v2=10
Das liefert mit c=70 als resultierende Geschwindigkeit:

(v1+v2)/(1+v1*v2/c²)=(10+70)/(1+10*70/70²)=70.

Diese lächerliche Rechnung ist es, womit das Thema nach dem ersten Posting schon erledigt gewesen wäre. Dieser Einzeiler und nichts Anderes ist die fachlich korrekte Antwort. Und seit drei Tagen versuchen hier wohlmeinende Leute, sie Dir nahezubringen. 

Wozu bloß brauche ich also meinen Taschenrechnen hervorzukramen, um zu wissen, dass diese lächerliche Rechnung immer dasselbe Ergebnis liefert, das ja auch postuliert wird, und zwar c? Brauchst Du etwa Deinen Taschenrechner dafür? Na. 

Und ist diese verschnörkelte, lächerliche Formel, wo (pfiffige) Schüler/innen immer vorher genau wissen was daraus rauskommt, eben eine Nebelgranate, eine anti-didaktische Methode, nur um die Schüler zu blenden und zu verwirren?

04.03.11 – Mehrere Antworte hintereinander von Trigemina:

Ihr beschwert euch darüber, dass ich einfach die Formel der relativistischen Geschwindigkeitsaddition hinklatsche ohne darauf einzugehen, wie diese überhaupt hergeleitet wird?

Die langjährige Erfahrung hat mich gelehrt, dass der Aufwand für lernresistente Kritiker nicht gerechtfertigt ist, da sie den Inhalt sowieso nicht verstehen wollen/können! 

Würde es euch wirklich interessieren, hättet ihr eigenständig und ohne euch wie Kinder anzuleiten doch wenigstens bei Wikipedia nachschauen können. http://de.wikipedia.org/wiki/Relativistische_Geschwindigkeitsaddition
[…]

Dann werde ich morgen oder so meine Herleitung der relativistischen Geschwindigkeits-addition anschreiben. Im Ergebnis ist sie logischerweise gleich, aber vielleicht kann ich sie didaktisch gegenüber Wiki optimieren. 
Aber auch darüber werdet ihr wie die Aasgeier herfallen, ohne es auch nur im geringsten besser zu können!
[…]

Ich habe mittlerweile die Herleitung der relativistischen Geschwindigkeitsaddition auf dem Papier hingekritzelt. Sie ist allerdings doch nicht so übersichtlich, und, leider auch nicht ausreichend didaktisch zufriedenstellend wie ich es eigentlich gehofft habe.

Da ich jedoch das Rad auch nicht unbedingt von neuem erfinden muss, verweise ich auf diese doch übersichtlich gestaltete Seite: 
http://www.leifiphysik.de/web_ph11_g8/umwelt_technik/03geschw_add/geschw_add.htm

05.03.11 – Zitat von Jocelyne Lopez:

Gut, da es hier ganz offensichtlich ist, dass Du sehr große Schwierigkeiten mit der Didaktik bei der Erklärung der Speziellen Relativitätstheorie hast, gebe ich Dir ein paar Tipps als Lernende:

Erst einmal vorweg etwas sehr Wichtiges: 

Die mathematische Formulierung einer Hypothese hat keine Beweiskraft für die Gültigkeit dieser Hypothese in der Physik und in der Natur! 

Die Formel von Lorentz/Einstein ist eine Beschreibung des Postulats der Invarianz von c relativ zu allen Beobachtern. Eine Beschreibung ist jedoch kein Beweis, Du kannst das wohl verstehen, oder nicht? Genauso kann man sich in der gesprochenen Sprache verschiedene Formulierungen für dieses Postulat einfallen lassen, die vom Sinn her unter sich gleich und auch gleich mit den verschiedenen mathematischen Formulierungen sind, zum Beispiel: „Alle Beobachter messen die gleiche Geschwindigkeit des Lichts c, unabhängig von ihren eigenen Geschwindigkeiten v“ oder zum Beispiel auch : „Die Relativgeschwindigkeit zwischen einem Lichtstrahl und allen Beobachtern ist invariant“, usw. usw. 

Die verschiedenen Formulierungen eines Postulats sind ausschließlich deskriptiv, sie sind dafür konzipiert, um Lernenden dieses Postulat verstehen zu lassen, sie müssen also zwangsläufig in der mathematischen Sprache und in allen natürlichen Sprachen vom Sinn her gleich sein. 

Man wählt nach didaktischem Können oder nach Gefühl die eine oder die andere Formulierung je nach Kenntnis- und Bildungsstand der Lernende, denen man dieses Postulat verstehen lassen möchte. Wenn Du zum Beispiel dieses Postulat 6-jährigen Kindern erklären möchtest, dann wirst Du vielleicht eine Formulierung in dieser Art auswählen: „Das Licht nähert sich von Euch allen immer gleich schnell, es lohnt sich nicht davor wegzurennen“. Wenn Du es 10-jährigen Kindern verstehen lassen möchtest, die schon in der Grundschule die Geschwindigkeitsaddition von Galilei/Newton gelernt haben, dann könntest Du zum Beispiel es so erklären: „Die Geschwindigkeit des Lichts addiert sich nicht zu den Geschwindigkeiten der anderen Objekte“ und Du könntest dazu die einfach zu verstehende Formel c+v=c angeben, sie werden sie mit Sicherheit verstehen. Wenn Du das Postulat Gymnasialschülern erklären möchtest, die schon Algebra gelernt haben, könntest Du sagen: „Die Relativgeschwindigkeit zwischen Licht und allen Beobachtern ist immer invariant mit c, unabhängig von den Geschwindigkeiten v der Beobachter“ und Du könntest zum Beispiel die Formel von Lorentz/Einstein in einer ihrer modernen Formulierungen angeben. 

Verstehst Du, dass die verschiedenen mathematischen Formulierungen dieses Postulats nur deskriptiv sind und keine Beweiskraft in der Physik und in der Natur haben? Verstehst Du, dass die Berechnungen immer richtig sein werden, d.h. dass sie immer nur das gleiche Ergebnis liefern müssen bei allen Formulierungen? Das ist sehr wichtig das zu verstehen und zu akzeptieren. 

Also jetzt meine Frage: 

Verstehst und akzeptierst Du, dass es viele mathematischen Beschreibungen dieses Postulats geben kann, dass sie unter sich equivalent sind und dass sie immer dasselbe Ergebnis c liefern, wenn man sie mit irgendwelchen Zahlen ausrechnet, weil die Mathematik keinen Unterschied in der Verarbeitung von kleinen und großen Zahlen macht? 

Könntest Du gezielt meine Frage beantworten?

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NB: Die Teilnehmerin Trigemina hat sich bis jetzt in dieser Diskussion nicht mehr gemeldet.