Menschliche Erkenntnisse beim Erforschen des Universums            von Karl-Herbert Darmer

physik@darmer.de

Einleitung:

Das James Web Teleskop zeigt uns immer tiefere Einsichten in das Universum. Es werden aber immer mehr Bilder entdeckt, die sich nicht mehr unproblematisch in das Standardmodell der Kosmologie einpassen lassen. Es werden immer mehr Stimmen laut, die sagen: Das Modell muss angepasst werden. Aber an welcher Stelle müsste man ansetzen, mit den Veränderungen?

In der modernen Wissenschaft werden sehr viele Aussagen gemacht und als Tatsachen oder als bewiesen dargestellt. Was mir fehlt, ist eine klare Gliederung in Annahmen, Beobachtungstatsachen und mit Hilfe welcher Annahmen wir diese Beobachtungstatsachen interpretieren. Nur, wenn diese Annahmen eindeutig klar sind, wissen wir wovon unsere Schlussfolgerungen abhängen. Denn keine dieser Annahmen muss stimmen.

Kann eine Theorie überhaupt „bewiesen” werden? Jede Theorie beinhaltet Annahmen. Unter der Voraussetzung, dass diese Annahmen richtig sind, kann man mathematisch nur zeigen, dass die Theorie in sich widerspruchsfrei ist. Wenn mir gemachte Messwerte widerspruchsfrei mathematisch berechnen können, bedeutet das wirklich, dass wir den Vorgang vollständig erfasst haben? Und was bedeutet es, wenn wir diese Messwerte nicht widerspruchsfrei berechnen können.

Die Newtonschen Gravitationsgesetze liefern uns gute Hilfsmittel, um die Bewegung von Himmelskörpern zu beschreiben. Die Diskrepanz in der Periheldrehung des Merkur können wir damit nicht erklären. In diesem Fall war die Lösung, dass man zur Berechnung der zu erwartenden Messwerte die Formeln änderte. Unter theoretischen Überlegungen Einsteins zum Äquivalenzprinzip und Aufbauend auf die Postulate zur Speziellen Relativitätstheorie entwickelte er die Allgemeinen Relativitätstheorie. Mit diesen Formeln konnte man dann auch die Diskrepanz in der Periheldrehung des Merkur berechnen.

Dann entdeckte man, dass sich Sterne am Rande von Galaxien, allein auf Basis der sichtbaren Masse der Galaxien, zu schnell bewegen. Um das Problem zu lösen, ohne die Formeln zu ändern, postulierte Fritz Zwicky 1933 die dunkle Materie. Aber war das der richtige Weg?

Später zweifelte Albert Einstein daran, dass die grundlegenden Annahmen so richtig waren, was ihm sehr viel Widerspruch einbrachte. Das hat er Ende 1949 in einem Brief an Solovine zum Ausdruck gebracht. Diesen möchte ich hier zitieren:

„Ich bin ganz gerührt über ihren herzlichen Brief, der so sehr absticht von den anderen unzähligen Briefen, die bei dieser unseligen Gelegenheit auf mich niedergeprasselt sind. Sie stellen es sich so vor, daß ich mit stiller Befriedigung auf ein Lebenswerk zurückschaue. Aber es ist ganz anders von der Nähe gesehen. Da ist kein einziger Begriff, von dem ich überzeugt wäre, daß er standhalten wird, und ich fühle mich unsicher, ob ich überhaupt auf dem rechten Wege bin. Die Zeitgenossen aber sehen in mir zugleich einen Ketzer und Reaktionär, der sich selber sozusagen überlebt hat. Das hat allerdings mit Mode und Kurzsichtigkeit zu schaffen, aber das Gefühl der Unzulänglichkeit kommt von innen. Nun -- es kann wohl nicht anders sein, wenn man kritisch und ehrlich ist, und Humor und Bescheidung halten einen im Gleichgewicht, den äußeren Einwirkungen zum Trotz.”

Einstein war nicht nur ein genialer Denker, er ging auch zeitlebens kritisch mit den eigenen Vorstellungen um. Wenn ich das wenige, was ich von seinen späten Gedanken lesen konnte, richtig verstanden habe, wollte er wieder ein Feld einführen, zu dem man sich bewegen kann.

Fast hundert Jahre später haben wir immer noch keinen experimentellen Nachweis der von Zwicky postulierten dunklen Materie. Das alles möchte ich als Anlass nehmen, um noch mal ganz grundlegend über die menschlichen Erkenntnisse nachzudenken.

Aus diesen Überlegungen habe ich eine Idee entwickelt, die, ausgehend von anderen Annahmen zu den Eigenschaften des Gravitationsfeldes, die im Universum beobachteten Bewegungsphänomene, auch ohne dunkle Materie erklären könnte. Sie sagt auch das Ergebnis für eine Beobachtung vorher, die sie verifizieren und damit die Dunkle Materie in Bedrängnis bringen würde. Oder, sollte die Beobachtung die dunkle Materie bestätigen, dann würde sie meine Idee eindeutig widerlegen. Leider musste ich von Prof. Pawlowski erfahren, dass die bisherige Messgenauigkeit nicht ausreicht, um das zu entscheiden.

Man hat bei der Gaia Mission Sterne entdeckt, die sich in entgegengesetzter Richtung zu allgemeinen Bewegungsrichtung der Spiralarme bewegen. Diese müssten sich nach meiner Idee, allein auf der Basis der sichtbaren Materie, auf ihrer exakten Bahn genau um dem Betrag zu langsam bewegen, um den die anderen sich zu schnell bewegen. Auf der Basis der sichtbaren Materie, zusammen mit der Dunklen Materie, müssten sie sich natürlich ebenfalls zu schnell bewegen. Eine solche Beobachtung würde meine Idee ganz klar widerlegen.

Wahrnehmungswelt:

Ich beginne mit dem Ausspruch von Descartes „Ich denke, also bin ich”.

Wer den Film „Matrix” von Lana und Lilly Wachowski gesehen hat, wird besser verstehen, wovon ich schreibe. In dieser Welt leben die Menschen nur in einem Ernährungskokon, den sie als solchen gar nicht wahrnehmen. Alles, was sie erleben, läuft über ein Datenkabel und findet nur in einer digitalen Welt statt. Woher „weiß” ich, dass es mir nicht genau so ergeht? Egal, was ich mir ausdenke, um zu beweisen, dass es noch etwas anderes außer meiner erlebten Gedankenwelt gibt, ist zwangsläufig Bestandteil der „Realität dieser Gedanken”. Damit sind auch die „Beweise” nur so „real” wie diese „Realität der Gedanken”. In dieser Welt gibt es keine Grenzen, außer den Grenzen meiner Phantasie.

Das könnte man weiter ausführen. Ich möchte aber den nächsten Schritt gehen. Was bedeutet es, etwas anzunehmen, oder zu glauben. Ich nehme an, meine Gedankenwelt ist nicht die einzige, sondern es gibt Milliarden von anderen Wesen, die genauso ihre eigene Gedankenwelt haben. Mit dieser Annahme ist die Möglichkeit ausgeschlossen, dass meine Gedankenwelt die einzige ist. Ich behalte aber im Hinterkopf, dass ich mich schon mit dieser ersten Annahme geirrt haben könnte. Habe ich mich mit dieser Annahme nicht geirrt, dann folgen aus ihr noch weitere Annahmen. Da ich die Gedankenwelt anderer nicht wahrnehmen kann, muss es etwas geben, was uns trennt. Auf der anderen Seite kann ich aber mit diesen Gedankenwelten kommunizieren. Deshalb muss es etwas geben, was diese Gedankenwelten verbindet.

Hierzu möchte ich eine Anmerkung machen. Wenn jemand in seiner eigenen Gedankenwelt diesen Text liest, könnte er denken: wovon schreibt er eigentlich? Ich denke und er denkt, also gibt es doch mehrere Gedankenwelten. Wie aber kann er beweisen, dass ich nicht nur der Dorn bin, der seiner Gedankenwelt entspringt und ihm vorgaukeln will, es gebe mehr als seine Gedankenwelt. Vielleicht mit Telepathie? Ich glaube aber auch das ist nur das Produkt einer phantasievollen Gedankenwelt. Die Begründung sollte aus dem Folgenden klar werden.

Woher erhält meine Gedankenwelt seine Informationen? Über meine Sinneszellen, die elektrische Impulse über Nervenbahnen ins Gehirn schicken. Hier entsteht eine „gedankliche Wahrnehmungswelt”. Diese hat aber nicht mehr mit der Realität des uns umgebenden Universums zu tun, als diese elektrischen Impulse. Aus diesen Impulsen forme ich meine Gedankenwelt. Sie ist deshalb auch nur von diesen Impulsen abhängig. Diese Gedankenwelt muss in keiner Weise mit der Realität des mich umgebenden Universums übereinstimmen.

Um besser zu verstehen, was ich meine, muss man sich Bilder mit optischen Täuschungen vorstellen. Z.B. könnte man im Internet nach „Optische Täuschungen gleichzeitig Gläser und Gesichter” suchen. Dann erhält man Bilder, auf denen man Gläser oder zwei Gesichter im Profil sieht.

In der von der Gedankenwelt unabhängigen Welt, ich möchte sie im Weiteren Universum nennen, sind es nur Farbe oder Linien auf dem Papier. Keine Gläser oder Gesichter. In unserer gedanklichen Welt werden die elektrischen Impulse, die wir von unseren Augen erhalten, mit früheren Impulsen vermischt und deshalb „sehen” wir Gläser oder Gesichter. Das findet aber nur in der gedanklichen Welt statt. In dieser gedanklichen Welt sind die Bilder „real”, aber sie existieren nicht in der „Realität des Universums”. Diese Realität ist völlig unabhängig von den Gedanken des Menschen. Das Universum funktioniert ganz nach seinen eigenen Eigenschaften. Es existierte schon bevor sich der Mensch auf der Erde entwickelte, dieses Universum beobachtete und sich Gedanken über seine Beobachtungen machte. Und sie wird auch in ihrer Funktionsweise den Menschen überdauern, egal ob der Mensch die Funktionsweise dieser Realität in seiner Gedankenwelt auch nur annähernd ähnlich nachvollzogen hat.

Hier haben sich schon einige Annahmen eingeschlichen. Die wichtigste ist mein Glaube, dass es dieses real existierende Universum gibt. Von diesem erhalten wir über unsere Sinne elektrische Impulse, aus denen wir in unserer Gedankenwelt eine für diese Gedankenwelt reale Wahrnehmungswelt schaffen. Dass dieses Universum außerhalb der menschlichen Gedankenwelt existiert, kann der Mensch nicht beweisen. Die elektrischen Impulse, die in unserem Gehirn ankommen, könnten auch von einem Datenkabel eines Computers stammen.

Um das verständlicher zu machen. Es gibt Menschen, die farbenblind sind. Das führt zwangsläufig dazu, dass ihre Wahrnehmungswelt anders aussieht, als die eines nicht farbenblinden. Damit unterscheidet sich die Realität Ihrer Wahrnehmungswelten. Das hat aber keinen Einfluss auf die Realität, die beide umgibt. Diese ist für beide dieselbe und sie ist von beiden unabhängig.

Ich nehme also an, dass ich tatsächlich über meine Sinnesorgane etwas von der Realität des uns umgebenden Universums wahrnehmen kann und das in meiner Wahrnehmungswelt verarbeiten kann. Diese Realität der Wahrnehmungswelt stimmt mit der anderen nur annähernd so weit überein, wie man seine Sinne richtig interpretiert. Sinnestäuschungen gibt es aber in sehr vielfältiger Weise.

Messinstrumente:

Welche Möglichkeiten habe ich das zu verbessern. Man kann Messinstrumente konstruieren, die vieles genauer bestimmen können. Man kann damit sogar physikalische Phänomene wahrnehmen, die unsere Sinne gar nicht erfassen, wie z.B. Radioaktivität oder Licht anderer Wellenlängen, aus dem Infraroten oder Gammastrahlenbereich. Messgeräte, wie das James Web Teleskop, können uns Bilder aus ganz entfernten Bereichen zeigen, die wir eigentlich mit unseren Sinnen wahrnehmen könnten.

Sind wir damit befreit von dem Problem der Fehlinterpretation der elektrischen Impulse, die unser Hirn erreichen? Wird durch diese Messinstrumente unsere Vorstellung von der Realität des uns umgebenden Universums exakt so, wie sie ist? Leider nein. Wir müssen unsere Messinstrumente mit einigen Annahmen versehen, damit wir verwertbare Messwerte erhalten. Diese Annahmen müssen aber gar nicht richtig sein.

Die wichtigste ist die Annahme, dass unser Messinstrument konstante Messwerte liefert. Deshalb dürfen sich Messinstrumente mit der Zeit auch nicht verändern. Als Beispiel nehmen wir ein Plastikmaßband, das langsam seine Weichmacher verliert und dadurch schrumpft. Das mag zu Anfang brauchbar sein, aber auf lange Sicht ist es untauglich.

Es darf unter unterschiedlichen Bedingungen keine unterschiedlichen Werte liefern. Nehmen wir eine Balkenwaage und eine Federwaage. Wir wiegen eine Probemasse von einem Gramm. Zunächst mit der Federwaage und dann mit der Balkenwaage. In beiden Fällen erhalten wir das Messergebnis ein Gramm. Dann wiederholen wir die Messung auf dem Mond. Auf dem Mond erhalten wir mit der Balkenwade wiederum das Messergebnis ein Gramm. Das Messergebnis der Federwaage ist viel niedriger. Mit beiden Instrumenten messen wir die Masse nicht direkt, sondern nur die Kraft, mit der diese Masse von dem zugrunde liegenden Himmelskörper angezogen wird. Und die ist auf Erde und Mond unterschiedlich. Bei der Federwaage messen wir diese Kraft durch eine Federspannung. Die Kraft ist auf dem Mond niedriger, damit auch das Messergebnis. Bei jedem Messinstrument machen wir Annahmen, was sie eigentlich messen. Das wird besonders wichtig, wenn die Messung Bereiche betrifft, die wir gar nicht mit unseren Sinnen kontrollieren können.

Bei der Balkenwaage vergleichen wir die Kraft, mit der unsere Probe angezogen wird, mit der Kraft, mit der eine geeichte Probe angezogen wird. Bei gleich großer Masse werden sie mit gleicher Kraft angezogen. Das ist auf dem Mond nicht anders als auf der Erde. Darum erhalten wir das gleiche Messergebnis. Aus dem konstanten Messergebnis der Balkenwaage, können wir aber nicht schließen, dass sich an den Umgebungsbedingungen nichts verändert hätte. Allgemein bedeutet es, dass wir aus einem konstanten Messergebnis niemals schließen können, dass sich in der Realität des uns umgebenden Universums nichts verändert hat. Andersherum kann ich aber auch aus einem sich verändernden Messergebnis nicht schließen, dass sich meine zu messende Sache verändert hat, hier die Masse meiner Probe. Es könnten sich auch nur die Bedingungen für mein Messinstrument verändert haben. Das Gramm ist noch das gleiche, auch wenn sich für das Messergebnis der Federwaage auf dem Mond die Bedingungen geändert haben. Die Masse wird von Materie gebildet. Die kann ich in die Hand nehmen und auf unterschiedliche Art mit meinen Sinnen untersuchen. Wie ist es aber mit der „Zeit”? Die kann ich nicht mit meinen 5 Sinnen wahrnehmen. Und was misst meine Uhr? Darauf möchte ich beim Thema Zeit eingehen.

Nehmen wir eine Eisenstange. Machen darauf zwei Kerben in dem definierten Abstand eines Meters und messen damit die Länge anderer Eisenstangen. Dann wiederholen wir das bei unterschiedlichen Temperaturen. Immer erhalten wir den gleichen Messwert für die Länge der Eisenstangen. Aus den konstanten Messwerten können wir aber nicht schließen, dass die Eisenstangen in der Realität des uns umgebenden Universums tatsächlich bei unterschiedlichen Temperaturen dieselben Längen haben. Das haben Sie nur in der Wahrnehmungswelt dieses Messinstruments. Natürlich kommt man hier sehr schnell darauf, dass etwas nicht stimmen kann. Man kann die Messinstrument-Eisenstange und die zu messende Eisenstange auf unterschiedliche Temperaturen bringen und nebeneinander halten. Dann kann man sehen, wie sich die unterschiedliche Länge mit dem Temperaturausgleich der Eisenstangen dann auch wieder angleicht. Man kann hier sehr schnell feststellen, dass sich mein Messinstrument unter den sich verändernden Umgebungsbedingungen, genauso verändert, wie das zu messende Gegenstück.

Wie steht es da mit der Lichtgeschwindigkeit? Bei Problemen zur Speziellen Relativitätstheorie wird die Zeitmessung gern mit Lichtuhren vorgenommen. Auch bei Wikipedia wird bei der Erklärung der Zeitdilatation eine Lichtuhr beschrieben. Der Zeittakt einer Lichtuhr, wird durch die Geschwindigkeit bestimmt, mit der sich ein Lichtsignal in der Uhr hin und her bewegt. Wenn man mit einer solchen Uhr die Lichtgeschwindigkeit misst, ist die logische Folge, wie bei den Eisenstangen, dass auch unter unterschiedlichen Bedingungen derselbe Messwert erzielt wird. Daraus kann man folgern, dass auch, wenn in der menschlichen Wahrnehmungswelt die Lichtgeschwindigkeit mit diesen Messinstrumenten immer mit konstanter Geschwindigkeit gemessen wird, sie in der Realität des uns umgebenden Universums tatsächlich unterschiedlich sein kann. Alle hochpräzisen Uhren verwenden als Basis des Zeittakts Licht, wenn auch auf viel kleinerem Raum. Das macht im Prinzip keinen Unterschied. Welche Konsequenzen sich daraus ergeben, werde ich später noch erklären.

Zeit:

Ein anderes Beispiel für die Probleme bei Messinstrumenten ist die Definition der Sekunde. Man kann sie als den 86.400sten Teil eines Tages definieren. Für die Armbanduhr eines Menschen mag das reichen. Aber bei zunehmender Messpräzision und Betrachtung astronomischer Zeiten, reicht das nicht aus. Die Rotationsgeschwindigkeit der Erde schwankt sehr kurzfristig. Das ist bei astronomischen Betrachtungen von Bedeutung und muss berücksichtigt werden. Und langfristig wird die Erdumdrehung durch die Gezeitenreibung immer langsamer. Was dazu führt, dass die Tage immer länger werden. Der Tag ist keine geeignete Grundlage für die Definition der Zeitmessung.

Heutige Definition: „Die Sekunde (Zeichen s) ist definiert als das 9.192.631.770-fache der Periodendauer der Strahlung, die dem Übergang zwischen den beiden Hyperfeinstrukturniveaus des Grundzustandes von Atomen des Nuklids Cäsium-133 (¹³³Cs) entspricht.”

Haben wir damit alle grundsätzlichen Probleme der Zeitmessung beseitigt? Nein. Seit 1971 wissen wir durch das Hafele und Keating Experiment, dass ostwärts bewegte Atomuhren als langsamer gehend gemessen werden und westwärts bewegte Atomuhren als schneller gehend. Warum tun sie das? Man kann annehmen, dass jedes System seine „Eigenzeit” hat. Da diese bei westwärts bewegten Uhren schneller geht, müssen auch die Uhren schneller gehen. Ist die Kausalität der Veränderung des Zeittaktes tatsächlich in dieser Form gegeben?

Stellen wir eine Atomuhr neben eine Pendeluhr und synchronisieren sie miteinander. Danach bringen wir sie auf einen Berg. Dabei sollte sich der Abstand zur Rotationsachse der Erde nicht verändern, damit die Geschwindigkeit keinen Einfluss auf den Uhrengang hat. Wenn nur die Erdanziehung geringer ist, dann geht die Atomuhr schneller. Die Pendeluhr geht dagegen langsamer. Wäre die „Eigenzeit” an den unterschiedlichen Orten die Ursache, dann müssten sich beide Uhren in gleicher Weise verhalten. - Oder hat die Pendeluhr gar nichts mit der Zeit zu tun und nur die Atomuhr? Ich nehme an, beides sind Uhren und die „Eigenzeit” eines Systems ist nicht die Ursache für den veränderten Uhrengang, sondern die veränderten Umgebungsbedingungen.

Ich nehme an, Atomuhr und Pendeluhr sind beides Messinstrumente, die regelmäßig sich wiederholende Ereignisse markieren und damit prinzipiell als Zeitmessinstrumente geeignet sind. Da sie auf unterschiedlicher physikalische Funktionsweise basieren, haben Veränderungen der Umgebungsbedingungen auch einen unterschiedlichen Einfluss auf ihren Messwert, wie bei der Balkenwaage und der Federwaage. Dieser Unterschied der Zeitmesswerte besteht nur in der Wahrnehmungswelt dieser Instrumente, muss aber nicht zwangsläufig einen Unterschied in der Zeit der Realität des uns umgebenden Universums bedeuten. Natürlich funktionieren diese Messinstrumente in der Realität des uns umgebenden Universums genau so, wie es die Eigenschaften dieses Universums bestimmen. Wie aus dieser Wahrnehmungswelt der Instrumente unsere Vorstellung von Zeit entsteht, ist abhängig davon, mit welchen Annahmen wir die Funktionsweise dieser Instrumente versehen. Ich gehe davon aus, dass alle „Uhren”, besser alle sich wiederholende Ereignisse eine bestimmte „Zeit” brauchen. Diese „gemessene Zeit” in unserer Wahrnehmungswelt hat aber keine fixe oder absolute Verknüpfung mit der „Zeit an sich”. Diese Zeit an sich wäre nur Bestandteil der Realität des uns umgebenden Universums und damit könnte sie immer für alle gleich sein. Abhängig von den Umgebungsbedingungen kann sich der Zeittakt einer Uhr relativ zu der „Zeit an sich” verändern. Leider können wir Menschen diese „Zeit an sich” nicht messen, sondern immer nur innerhalb des Universums zwei sich wiederholenden Ereignisse miteinander vergleichen. Das Ergebnis dieses Vergleichs könnte ein konstanter Wert sein. Wir könnten auch feststellen, das die Messwerte sich verändern. Damit haben wir aber immer noch nicht festgestellt, ob der eine Vorgang relativ zur „Zeit an sich” schneller wird oder der andere langsamer. Und so relativ wie diese, von uns beobachtbaren Vergleiche, ist die ganze Wahrnehmungswelt des Menschen.

Raumzeit:

Aber die Relativität der Messwerte in unserer Wahrnehmungswelt ist nicht das einzige Problem in der Wahrnehmung von Raum und Zeit. Wir können die Zeit nicht isoliert messen. Nehmen wir die Pendeluhr. Da ist es ganz offensichtlich, dass der Zeittakt der Uhr durch eine Bewegung im Raum bestimmt wird. Auch in der Atomuhr wird eine Bewegung gemessen. Hier die Bewegung eines Photons, dass in einem viel kleineren Raumgebiet stattfindet, aber letztendlich auch eine Bewegung im Raum ist. Bisher haben wir keine Möglichkeit gefunden, die Zeit zu messen, ohne Veränderungen im Raum. Der Mensch wird das wohl auch niemals können.

Die Zeit bleibt nicht stehen, nur weil ich auf meinem Videoplayer auf Pause drücke. Lebe ich mit meiner Gedankenwelt nur in einem Computerprogramm, dann könnte der Programmierer auf Pause drücken. Ich würde aber nichts davon mitbekommen, da ich erst wieder beobachten kann, wenn das Programm weiter läuft. Und erst dann auch meine Uhr weiter tickt. Nur wenn sich die Vorgänge in der Realität des uns umgebenden Universums langsam verändern und es Informationen gibt, die diese Veränderung nicht mitmachen, dann könnte der Mensch das feststellen. Mehr dazu in der Zusammenfassung.

Wie sieht es mit dem Raum aus? Um den Abstand zwischen zwei Raumpunkten zu bestimmen, müssen wir diesen mit einem Messinstrument vergleichen. Da sich im Prinzip alles im Universum bewegt, würde sich auch mein Messinstrument an den Raumpunkten vorbei bewegen. Wenn ich vernünftige Messwerte erhalten will, muss ich an beiden Punkten gleichzeitig messen. Damit sind die Messwerte von Abständen im dreidimensionalen Raum von der Zeit abhängig. Alles was wir von Raum oder Zeit wahrnehmen können, sind vierdimensionale Messwerte. Deshalb ist es auch kein Wunder, wenn unsere Modelle eine vierdimensionale Raum-Zeit enthalten. Ob Raum und Zeit auch in der Realität des uns umgebenden Universums verknüpft sind, ist eine ganz andere Frage. Der Mensch kann jedenfalls Raum oder Zeit nicht voneinander getrennt wahrnehmen.

Lichtgeschwindigkeit:

Zurück zum Hafele und Keating Experiment. Wir müssen nicht gleich den ganzen Globus umrunden. Betrachten wir nur ein Teilstück von vielleicht 10 Kilometern in Ost-West-Richtung. Hier installieren wir zwei Magnetschwebebahnstrecken nebeneinander, sodass sich hier 2 Systeme ohne Gewackel aneinander vorbei bewegen können. Mir ist es egal, ob diese Systeme Zug-Bahndammexperimente nachvollziehen sollen oder Raketen darstellen oder einfach nur Balken auf denen in der Mitte und an den Enden Atomuhren fixiert werden. Bei der heutigen Messpräzision reichen schon 100 m lange Balken aus, um messbare Effekte auch schon bei Schallgeschwindigkeit zu erreichen. Die Uhren sollen die definierte Sekunde als Zeit ausgeben und auf den Balken jeweils nach Einsteins Gleichzeitigkeitsdefinition miteinander synchronisiert werden. Es handelt sich hier nicht um Inertialsysteme, da sie mit der Erde mit rotieren. Nimmt man nur die Zeiten dieser Atomuhren als Messwerte und verwendet zum Vergleichen dieser Atomuhren nur Lichtsignale, können wir trotzdem 1 zu 1 genau das nachmessen, was beim Vergleich von Inertialsystemen zu messen wäre. Egal ob die Balken zur Erde ruhen, oder sich in Ost- oder Westrichtung bewegen. Immer, wenn sich die Balken aneinander vorbei bewegen, messen die Beobachter den anderen Balken als längenkontrahiert und die anderen Uhren als den Lorentz-Transformationen entsprechend langsamer gehend. Obwohl wir wissen, dass sich die in Westrichtung am anderen Balken vorbei bewegten Uhren schneller gehen. Zumindest, solange sie sich in dieser Richtung nicht schneller bewegen, als die Uhren auf dem anderen Balken in Ostrichtung um die Rotationsachse der Erde.
(Anmerkung: Leider ist die Geometrie dann doch nicht ganz so einfach. Nur für eine komplette Umrundung gehen sie tatsächlich schneller. Relativ zur Universal Time Coordinated UTC, aber auch auf jedem Teilstück. Siehe dazu auch die Hinweise im Abschnitt Achse des Bösen.)

Auf den Balken selbst wird die Lichtgeschwindigkeit für Hin und Rückweg zusammen immer mit c gemessen. (Ich möchte jetzt mal die störenden Effekte z.B. der Luft außen vor lassen).

Und, dass sie die Geschwindigkeit der Lichtsignale in beiden Richtungen gleich schnell messen, ist schon die Folge der räumlichen Synchronisation der Uhren nach Einsteins Gleichzeitigkeitsdefinition.

Da es sich um eine Rotationsbewegung um die Erdachse handelt, haben wir noch andere Möglichkeiten die Uhren miteinander zu vergleichen. Geht die Uhr auf der Mitte des Balkens mit der Universal Time Coordinated UTC synchron, dann geht die von ihr östlich gelegene Uhr gegenüber der UTC nach und die westliche gelegene Uhr gegenüber der UTC vor. Wenn wir den Balken jetzt um seine Mitte drehen, dann ändert sich auch nichts daran. Die anfangs östlich gelegene Uhr geht beim Drehen auf dem Weg nach Westen schneller, als die anderen Uhren, und zwar genau so, dass sie, wenn sie im Westen ankommt, genau um die Zeit gegenüber der UTC vorgeht, wie die zuvor dort gelegene Uhr. Diese geht auf ihrem Weg nach Osten langsamer als die anderen Uhren und zwar genau so, dass sie, wenn sie im Osten ankommt, genau um den Wert gegenüber der UTC nachgeht, den die andere Uhr vorher nachgegangen ist. Das ergibt sich so aus den Lorentz-Transformationen. Wer daran zweifelt muss selber nachrechnen. Das entspricht dem Sagnac-Effekt und das haben Hafele und Keating schon in ihrem Experiment beschrieben. Dieser ist unabhängig von der Geschwindigkeit, mit der der Balken um seinen Mittelpunkt gedreht wird. Je schneller man dreht, um so mehr kommt bei den Uhren am Ende des Balkens ein zusätzlicher Zeitdilatationseffekt zum Tragen. Um so langsamer man dreht, um so mehr kann man diese Zeitdilatation vermeiden. Der Wert für den in dieser Bewegung enthaltenen Sagnac-Effekt ist immer gleich groß. Ruhen die Balken relativ zur Erde, dann hängt der Wert des Sagnac-Effekts nur von der Tangentialgeschwindigkeit relativ zur Rotationsachse der Erde und dem Abstand zwischen den Uhren ab. Bewegen sich die Balken relativ zur Erdoberfläche, dann ist natürlich die andere Tangentialgeschwindigkeit zu berücksichtigen.

Michelson-Morley-Experiment MME:

Man kann das Michelson-Morley-Experiment auf eine Einarmmessung reduzieren, was dem Kennedy-Thorndike-Experiment entspricht. Man kann es noch weiter reduzieren, indem man die Spiegel in der Mitte und am Ende des Arms jeweils durch eine Uhr ersetzt. Diese Uhren senden Lichtsignale als Zeitsignale aus. Bei der heutigen Präzision der Uhren problemlos machbar. Dann wird es zu einer Einwegmessung. Bisher wurde noch keine Beobachtung gemacht, bei der die Messungen nicht mit den Lorentz-Transformationen vereinbar wären. Nach den Lorentz-Transformationen entsteht auch beim langsamen Drehen innerhalb der Balkensysteme kein messbarer Effekt. Die Zeitsignale der mittleren Uhr treffen immer mit einer konstanten Zeitdifferenz zur angezeigten Zeit der Enduhren ein. In umgekehrter Richtung ist es genauso. Ein bei den Enduhren reflektiertes Zeitsignal würde bei der mittleren Uhr immer mit konstanter Zeitdifferenz eintreffen. Wenn schon die Einwegmessung keinen Effekt hat, kann auch bei dem Michelson-Morley-Experiment keinen Effekt geben, bei dem immer nur der Hin- und Rückweg zusammen gemessen wird.

Die Uhren auf der Erde sind räumlich in der UTC miteinander synchronisiert. Eine lokal begrenzte räumliche Synchronisation nach Einsteins Gleichzeitigkeitsdefinition würde innerhalb dieses Systems nicht zu Widersprüchen führen. Sie wäre aber nicht mit den sonst auf der Erde machbaren Messungen vereinbar und ist deshalb auch relativ zum gesamten Universum falsch. Innerhalb eines Systems, wie das mit den auf den Balken fixierten Uhren dargestellte, kann man eine Synchronisation nach Einsteins Gleichzeitigkeitsdefinition vornehmen. In der Wahrnehmungswelt dieser Systeme wird dann die Lichtgeschwindigkeit auch in beiden Richtungen gleich groß gemessen. Wir wissen aber aus der UTC und der Satellitennavigation, dass für die Lichtausbreitung relativ zur Erdoberfläche in Ostrichtung eine niedrigere Geschwindigkeit gemessen wird, als in Westrichtung. Nur auf einem nicht rotierenden Planeten, auf dem ein solches Balkensystem ruht, entspricht deren räumliche Synchronisation nach Einsteins Gleichzeitigkeitsdefinition, auch der UTC dieses Planeten. Entsprechend ist auch nur in diesem Fall die Einwegmessung der Lichtgeschwindigkeit für beide Systeme in beiden Richtungen gleich groß.

Für mich besteht kein Grund anzunehmen, dass es bei der gradlinigen und damit inertialen Bewegung grundsätzlich anders ist. Es besteht kein Zweifel, dass, unter der geltenden Definition von Zeit und Raumgrößen, die Lichtgeschwindigkeit in jedem Inertialsystem mit demselben Wert gemessen werden muss. Und unter Einsteins Gleichzeitigkeitsdefinition muss die Lichtgeschwindigkeit auch in beiden Richtungen gleich schnell gemessen werden. Genauso wie im Beispiel in dem 10 Kilometer großen Abschnitt, der mit der Erdoberfläche mitrotiert. In der Wahrnehmungswelt der einzelnen Inertialsysteme hat die Lichtgeschwindigkeit immer einen konstanten Messwert. Aber, genauso wie in den Systemen auf der Magnetschwebebahn, müssen diese Messwerte nicht mit der Realität des uns umgebenden Universums übereinstimmen.

MME auf der Erdumlaufbahn um die Sonne:

Übertragen wir die auf der Erdoberfläche messbaren Effekte auf die Erdumlaufbahn um die Sonne. Auch hier muss es die gleichen Effekte geben. Denken wir uns einen Ring entlang der Erdbahn, der mit der Erde zusammen um die Sonne kreist. Setzen wir auf diesen Ring Uhren und synchronisieren diese der UTC entsprechend. Dann müssen Uhren, die sich relativ zu diesem Ring schneller bewegen, auch langsamer gehen. Und Uhren, die sich auf dem Ring langsamer bewegen, auch schneller gehen. Auch Licht muss sich entlang dieses Ringes in Erdbewegungsrichtung langsamer ausbreiten, als in entgegengesetzter Richtung. Man könnte denken, das muss Störungen im Bereich der Satellitennavigation verursachen.

Ich nehme an, dass die tatsächlichen Verhältnisse des uns umgebenden Universums, der Geometrie der Lorentztransformationen entsprechen. Die Lorentz-Transformationen haben so ihre Eigenwilligkeiten. Innerhalb von Systemen, die Michelson-Morley-Experimenten entsprechen, oder innerhalb derer nur mit Atomuhren und Lichtsignalen gemessen wird, kann man keine Effekte des unterschiedlichen Uhrengangs oder der Lichtausbreitung feststellen. Die Satellitennavigation entspricht im Prinzip einem riesigen Michelson-Morley-Experiment. Deshalb kann man auch innerhalb dieser Satellitennavigation keine Effekte feststellen. Synchronisiert man die Uhren entlang der Erdbahn räumlich auf eine der UTC entsprechenden Weise, dann wäre im Vergleich mit diesen Uhren ein Effekte feststellbar.

Diese Effekte können auch weiter auf die Bahn der Sonne um das Zentrum der Milchstraße übertragen werden. Auch hier müssen sie auftreten. Jetzt sind wir fast schon bei der geradlinigen Bewegung. Warum sollte es bei dieser grundsätzlich anders sein? Nur, weil wir bei der geradlinigen Bewegung noch keine Möglichkeit haben, die räumliche Gleichzeitigkeit anders zu überprüfen, als mit direkten Lichtsignalen sehe ich keinen Grund, dass es hier grundsätzlich anders sein sollte.
(Anmerkung: Sollten wir mit der Wirkung verschränkter Lichtquanten tatsächlich Morsezeichen versenden können und auch schnell genug eine Antwort generieren, dann könnten wir damit die räumliche Gleichzeitigkeit kausal stärker einschränken als mit Lichtsignalen. Eine räumliche Synchronisation nach Einsteins Gleichzeitigkeitsdefinition wäre zwar möglich, aber kausal falsch.)

Achse des Bösen:

Wahrscheinlich könnte man solche Effekte auch bei dem Vergleich der Uhren mit Vorgängen außerhalb des Sonnensystems oder der Milchstraße feststellen. Astronomische Messungen müssen mit endlosen Korrekturen versehen werden. Und die Effekte dürften nur gering ausfallen, sodass sie durchaus unterhalb der Messgenauigkeit liegen könnten. Es könnte aber auch die Ursache für die „Achse des Bösen” bei der Ausmessung der Mikrowellenhintergrundstrahlung CMB sein. Es wäre schön, wenn es Astronomen oder Mathematiker gäbe, die bereit wären, das mit mir zu überprüfen.

Bei meiner Idee ist für den Effekt die Bewegungsgeschwindigkeit der Uhren relativ zum Gravitationsfeld entscheidend. Leider können wir diese Bewegung bisher nicht direkt messen. Vergleichen wir die Satellitenuhren mit einer der UTC entsprechenden Synchronisation von Uhren entlang der Erdbahn, dann haben wir hier ein klar begrenztes Bezugssystem. Dieses repräsentiert einen nicht rotierenden Ring. Egal wie sich der Ring relativ zum Gravitationsfeld bewegt, hat jede Uhr, die den Ring einmal komplett umrundet hat, relativ zum Gravitationsfeld einen längeren Weg zurück gelegt. Sie hat sich also schneller bewegt und muss in der Summe langsamer gegangen sein.

Beim Vergleich des Uhrengangs mit der CMB, können wir die Bewegungsgeschwindigkeit relativ zum CMB, also den Dipol, exakt bestimmen. Ein Bewegungszustand, bei dem kein Dipol gemessen wird, könnte als eine Ruhe zum CMB betrachtet werden. Sie könnte aber trotzdem eine Bewegung zum herrschenden Gravitationsfeld bedeuten. Dann würde eine im Gravitationsfeld ruhende Uhr einen messbaren Dipol beobachten. Sie würde trotzdem schneller gehen als die zum CMB ruhende Uhr. Die Bewegungsgeschwindigkeit zum CMB wäre also kein Maß, um daraus die zu erwartende Verlangsamung der Uhren zu errechnen.

In einem zum Gravitationsfeld nicht rotierenden Ring können die Uhren der UTC entsprechend synchronisiert werden. Wenn sich dieser Ring seitwärts zum Gravitationsfeld bewegt, dann besteht in diesem System trotzdem ein Synchronisationsgefälle gegenüber einem im Gravitationsfeld ruhenden Ring.

Die Uhren auf einem nicht rotierenden Ring, der sich seitwärts zum Gravitationsfeld bewegt, werden entsprechend der UTC miteinander räumlich synchronisiert. Bewegt man jetzt eine Uhr entlang dieses Rings, dann geht sie in jedem Abschnitt genau um den Betrag langsamer, der der Zeitdilatation für diese Bahngeschwindigkeit und Strecke entspricht. Die Uhren auf dem Ring bewegen sich geradlinig durch das Gravitationsfeld, diese Uhr aber in einer sinusförmigen Kurve. Sie hat bei jeder erneuten Begegnung mit einer anderen Uhr des Rings (jeweils nach einer vollständigen Umrundung) einen längeren Weg durchs Gravitationsfeld zurückgelegt, war also schneller und muss entsprechend langsamer gegangen sein. Auf der einen Seite des Rings bewegt sich die Uhr tatsächlich schneller zum Gravitationsfeld als die anderen Uhren. Auf der anderen Seite aber dann zwangsläufig langsamer. Darum geht die Uhr auch, in der Realität des uns umgebenden Universums, auf der einen Seite sehr viel langsamer, als es den Lorentz-Transformationen relativ zum Ring entsprechen würde. Auf der anderen Seite geht sie dann tatsächlich schneller, als die anderen Uhren. Trotzdem wird die bewegte Uhr, vom Ring aus, in jedem Teilabschnitt als den Lorentz-Transformationen entsprechend langsamer gehend gemessen.

Zufall:

Hier möchte ich eine andere meiner Annahmen deutlich machen und dazu muss ich etwas ausschweifen. Ich glaube, dass alles in der Realität des uns umgebenden Universums kausal abläuft und dass dieses auch logisch nachvollziehbar ist. Das gilt z.B. auch für die Radioaktivität. Ich kann mir ein Modell vorstellen, wie die Ereignisse im Atom ablaufen. Nach diesem Modell ist es ein ganz kausaler Vorgang. Natürlich entspricht dieses Modell nicht den tatsächlichen Verhältnissen in der Realität des uns umgebenden Universums. Ich denke aber, dass es auch in der vom menschlichen Denken unabhängigen Realität einen ganz kausalen Vorgang gibt, der die Radioaktivität hervorruft. Nur wir Menschen sind bisher nicht in der Lage diesen Vorgang nachzuvollziehen und in unsere Wahrnehmungswelt und Gedankenwelt zu übertragen. Vielleicht werden wir auch nie dazu in der Lage sein.

Ein anschaulicheres Beispiel dafür, dass vermeintlich „zufällige” Abfolgen tatsächlich kausal sind, ist das Roulette. Man könnte denken, dass Roulette rein zufällige Ergebnisse liefert. Warum muss man dann aber den Croupier nach einiger Zeit austauschen? Das muss man, weil man festgestellt hat, dass Croupiers, abhängig von der vorhergehenden Zahl, bei der sie die Kugel aufnehmen und dann das Rad in Schwung setzen, die Kugel in einen bestimmten Sektor des Rades werfen. Logisch kann das nur so sein, wenn der Vorgang eine Kausalität enthält und nicht rein „zufällig” ist. Auch wenn wir diese Kausalität nicht berechnen können, ist das Ergebnis beim Roulette kein zufälliges Ergebnis. Das Ergebnis ist abhängig von den Ausgangsbedingungen.

Verschränkte Lichtteilchen:

Wie steht es da mit der seltsamen Fernwirkung verschränkter Lichtteilchen aus? Wenn wir mit der Messung des eigenen Teilchens, das Messergebnis des anderen Teilchens festlegen, dann besteht da ein kausaler Zusammenhang. Egal, wie dieser Zusammenhang übertragen werden mag. Ich möchte es einmal Information nennen. Wenn kein solcher Informationsaustausch stattgefunden hat, dann haben wir auch nicht das Messergebnis des anderen Teilchens mit der eigenen Messung festgelegt. Dann könnte das Messergebnis in der Realität des uns umgebenden Universums schon bei der Verschränkung festgelegt worden sein. Und erst mit unserer Messung wird dieses Messergebnis in unserer Wahrnehmungswelt festgelegt. Dann gibt es in unserer Wahrnehmungswelt eine mysteriöse Fernwirkung. In der Realität des uns umgebenden Universums hätte diese aber gar nicht stattgefunden.

Oder es gibt diese Fernwirkung. Anton Zeilinger hat einmal diese Messung so beschrieben, dass sich daraus logisch eine Möglichkeit ableiten lässt, Morsezeichen zu versenden. Mithilfe dieser Morsezeichen könnte man dann auch Zeitsignale versenden. Innerhalb der Zeit, die es dauern würde, bis der andere Beobachter die Antwort zurückschickt, könnte man die räumliche Gleichzeitigkeit kausal einengen. Das dürfte bei instantaner Fernwirkung auch bei einem 50 Lichtjahre entfernten Beobachter nur Sekunden dauern. Positionieren wir dazwischen weitere Beobachter. Dann würde sich hier eine kausale universelle Gleichzeitigkeitsebene ergeben, mit nur Sekunden betragender Messungenauigkeit.

Wir könnten jetzt entlang dieser Linie Inertialsysteme bewegen. Diese sollten, so wie in der speziellen Relativitätstheorie gefordert, ihre Uhren nach Einstands Gleichzeitigkeitsdefinition synchronisieren. Dann können auch alle Effekte genauso gemessen werden, wie es aus der speziellen Relativitätstheorie hervorgeht. Genau so, wie es zuvor beschrieben wurde für die Bewegung von Uhrensystemen entlang der Magnetschwebebahnstrecken. Aber nur in einem der Inertialsysteme kann die räumliche Synchronisation der Uhren mit der räumlichen Synchronisation entlang der Strecke übereinstimmen, die kausal mit dem Effekt verschränkter Lichtteilchen synchronisiert wurde. In allen anderen Inertialsystemen weicht sie ab und ist damit kausal falsch. Damit könnte man zeigen, dass die räumlichen Synchronisationen nach Einsteins Gleichzeitigkeitsdefinition auch bei der geradlinigen Bewegung möglich sind. Sie sind aber genauso wie bei der Rotation, kausal falsch. Dann wären die Verhältnisse bei Rotation und inertialer Bewegung gleich zu beurteilen.

Wir können die Uhren in Inertialsystem nach Einsteins Gleichzeitigkeitsdefinition miteinander räumlich synchronisieren. Dann wäre die Wahrnehmungswelt dieser Inertialsysteme aber eine messtechnisch bedingte falsche Interpretation. Man kann sagen: Die Täuschung entsteht, weil wir unsere Messinstrumente falsch eichen.

Ich möchte auf diese Fernwirkung nicht weiter eingehen, da sie auch mir nicht wirklich behagt. Die Behauptung, die Informationsweitergabe geschieht ja gar nicht auf den „normalen” Wegen, ist jedenfalls unzureichend. Sie würde die räumliche Synchronisation nach Einsteins Gleichzeitigkeitsdefinition nur in einem Inertialsystem bestätigen. In allen dazu bewegten würde sie diese kausal widerlegen. Sie wäre aber problemlos vereinbar mit einem Gravitationsfeld, zu dem man sich bewegen kann und zu dem die Lichtgeschwindigkeit konstant ist. In meinen Augen wäre diese Lösung auch viel einfacher, um alle beobachteten Phänomene zu erklären, inklusive der Rotation.

Gravitationsfeld:

Manchmal werden gravitative Effekte mit einer aufgespannten Gummimatte erklärt, auf der Kugeln umher rollen. Die Gummimatte ist ein wunderbares Medium, zu dem man sich bewegen kann. Da kann man zur Markierung Nadeln hineinstecken und die Bewegung der Kugeln zu dem bevorzugten Bezugssystem Gummimatte kann man damit exakt beschreiben. Man kann in das um uns herrschende Gravitationsfeld keine Nadel stecken. Aber, wenn man bereit ist, ein solches Feld anzunehmen, dann kann man sich auch überlegen, welche Effekte das haben könnte. Insbesondere könnte man überlegen, wie man eine Bewegung im Gravitationsfeld messen könnte. Eine der Möglichkeiten habe ich 2021 bei der Tagung der DPG vorgestellt und ist unter www.darmer.de/smuk2021 nachzulesen.

Ich nehme an, dass das Gravitationsfeld von allen Masseteilchen dieses Universums gebildet wird. Zunächst soll offen bleiben, wie das genau geschieht oder woraus dieses Feld bestehen könnte. Ich kann aber beobachten, dass sich Masseteilchen gegenseitig beeinflussen und damit muss etwas zwischen ihnen sein. Ich möchte es Medium nennen. Zu einer Gummimatte oder einer zähen Flüssigkeit kann man sich schon wieder konkrete Eigenschaften vorstellen. So hat man das früher auch mit dem Äther gemacht. Ich möchte die Vorstellung dieses Mediums so behandeln, wie man das mit der Dunklen Materie macht. Die einzige bisher bekannte Eigenschaft der Dunklen Materie ist, dass sie die mathematischen Formeln ergänzt, sodass diese auch die Bewegungen der sich zu schnell bewegenden Himmelskörper beschreiben können.

Das gilt natürlich auch für Gravitationslinsen. Meine Analogien mögen Menschen, die in Sprache denken, mehr verwirren, als dass sie ihnen helfen zu verstehen, was ich ausdrücken möchte. Den Menschen, die inhaltlich denken, dürfte es einfacher fallen, den prinzipiellen Inhalt dieser Vergleiche zu erkennen. Stellen wir uns vor, wir wollen Reis mit Gold aufwiegen. Auf die eine Seite einer Balkenwaage tun wir den Reis und auf die andere, dass uns zur Verfügung stehende Gold. Dann stellen wir fest, dass die Waage sich zur Seite des Reises neigt. Da wir kein Gold mehr haben, legen wir noch einige Eisenstücke zum Gold, bis die Waage ein Gleichgewicht anzeigt. Der Reis soll das im Universum beobachtete Bewegungsphänomen darstellen. Das Gold, die dort vorhandene sichtbare Materie. Und die Waage die Formel, mit der man beides berechnet. Man stellt fest, dass die Rechnung nicht aufgeht. Und deswegen stellt man sich im Universum zur sichtbaren Materie noch dunklem Materie vor, oder wie in der Analogie legen wir noch Eisen zum Gold. Das Eisen kann ich nehmen, mit einem Hammer beklopfen oder anders untersuchen und feststellen, es ist kein Gold (sichtbare Materie) ist. Soweit ich weiß, hat man die dunkle Materie, aber noch nie auf andere Art und Weise untersuchen können, als dass man postuliert, dass sie genau in der Menge dort vorhanden ist, wie man sie braucht, damit die Formeln das beobachtete Phänomen beschreiben können.

Das Gravitationsmedium soll auch nur genau die Eigenschaften haben, die man auch beobachten kann. Vielleicht ist es einfach ein mathematisches Bezugsfeld, das aber plastische Eigenschaften hat und von den sich in ihm Bewegenden Massen verändert wird. Gehen wir von einem ruhenden Medium aus, wie etwa von einer Gummimatte, aber ohne deren weitere Eigenschaften. Wenn das Medium von den Masseteilchen des Universums gebildet wird, dann müsste es auch von Masseteilchen beeinflusst werden, die sich zu dem Medium bewegen. Das Verhältnis sollte so sein, wie das herrschende Medium im Verhältnis zu den Feldern der sich bewegenden Masseteilchen. Das resultierende Medium sollte sich dann auch, relativ zu dem umliegenden ruhenden Medium, etwas in Richtung der sich bewegenden Teilchen bewegen. Diese Wirkung nimmt dann auch mit der zunehmenden Entfernung von den Masseteilchen ab. Welche Folgen hätte das?

Die Sonne würde mit ihrer Rotation zu einem, in ihrer näheren Umgebung rotierenden Gravitationsfeld führen. Das würde dann auch die Anomalie in der Periheldrehung des Merkur bewirken. Einstein meinte, das wäre nur eine Überlagerung des Gravitationsfeldes, zu dem man sich ja gar nicht bewegen kann (es gäbe kein bevorzugtes Bezugsfeld) und das sich damit auch nicht selbst bewegen kann. Aber was wäre der Unterschied in der Betrachtungsweise? Die Beobachtung der Diskrepanz in der Periheldrehung des Merkur wäre unverändert und die Formeln zur Berechnung wären die gleichen. Nur die Vorstellung, wie die zu Grunde liegende Gravitation in der Realität des uns umgebenden Universums tatsächlich aussehen könnte, wäre eine andere. Die Erddrehung muss dann einen gleichartigen Effekt haben, wie es die Allgemeine Relativitätstheorie so vorhersagt und jetzt auch experimentell nachgewiesen wurde. Das wird Schiff-Effekt, Frame dragging oder Lense-Thirring-Effekt genannt.

Wenn es sich dabei aber nicht nur um eine rein rotationsbedingte mathematische Überlagerung des Gravitationsfeldes handelt, sondern um eine tatsächlich plastische Bewegung des Feldes, dann muss auch eine annähernd geradlinige Bewegung von Massen einen Effekt haben. Wie z.B. die Bewegung der Erde auf ihrer Bahn um die Sonne.

Das könnte die Fly-by-Anomalie der Raumsonden erklären. Bewegen sich diese an der Erde vorbei, dann müssten diese auch durch die Mitnahme des Gravitationsfeldes durch die Erde einen kleinen Schub in der Bewegungsrichtung der Erde erfahren. Bewegen Sie sich nach der Passage in der Richtung, wie die Erde um die Sonne, dann müssten wir eine leicht höhere Geschwindigkeiten messen, als sie das ohne diesen Effekt eigentlich haben sollten. Soweit ich weiß, haben keine Raumsonden die Erdumgebung in entgegengesetzter Richtung verlassen. In dieser Richtung müssten sie sich etwas langsamer von der Erde entfernen, als man das erwarten würde. Schwieriger wird es diesen Effekt zu messen, wenn sie sich senkrecht zu Erdbahn entfernen, weil man sie zum Beispiel zu weiter entfernten Planeten senden möchte. Auch hier müsste dieser Effekt sie in Richtung der Erdbahn beschleunigen. Was dann aber nicht zu einer schnelleren Entfernung von der Erde führt, sondern ihre weitere Bahn sollte in Richtung der Erdbewegung abweichen. Wenn wir die Geschwindigkeit einer Sonde relativ zur Erde durch den Dopplereffekt sehr exakt bestimmt werden kann, ist die Berechnung der zu erwartenden Richtung, mit der die Sonden nach der Erdpassage weiterfliegen sollten, sehr viel schwieriger zu bestimmen. Darum könnte dieser Effekt durch die Messungenauigkeit verdeckt werden.

Es gibt noch einen anderen Himmelskörper, bei dem wir diesen Effekt beobachten können. Auch die Bewegung der Sonne muss einen solchen Effekt hervorrufen.

Ein Himmelskörper, Oumuamua genannt, ist durch das Sonnensystem gerast. Nach Ablenkung seiner Bahn durch die Sonne, verlässt er das Sonnensystem in der Richtung, in der sich die Sonne um das Milchstraßenzentrum bewegt. Dabei wurde festgestellt, das seine Geschwindigkeitsabnahme etwas niedriger ausfällt, als angenommen. Für diesen Effekt sollte die Bewegungsrichtung der Sonne relativ zum Milchstraßenzentrum entscheidend sein und nicht die Geschwindigkeit innerhalb der lokalen Gruppe. Unter meiner Vorstellung vom Gravitationsfeld sollte der Himmelskörper eine kleine Beschleunigung in Bewegungsrichtung der Sonne erhalten. Was zu dem gemessenen Effekt führt.

Wenn die Bewegung von Massen einen Effekt auf das resultierende Gravitationsfeld hat, dann sollte die gleichgerichtete Bewegung der, das lokale Gravitationsfeld bestimmenden Massen eine noch viel größere Wirkung haben. Das könnte dazu führen, dass das Gravitationsfeld von Spiralgalaxien ebenfalls rotiert. Da dieses Gravitationsfeld für die Zentripetalkraft das Entscheidende ist, bewegen sich die Sterne zum lokal herrschenden Gravitationsfeld genau mit der Geschwindigkeit, die sie Aufgrund der sichtbaren Materie haben müssten. Nur von außen betrachtet, bewegen sie sich scheinbar zu schnell.

Grenzen mathematischer Formeln:

Die Interpretation mathematischer Formeln hat ihre Grenzen, insbesondere, wenn wir uns Singularitäten nähern. In diesen Fällen können wir annähernd verlässliche Aussagen nur machen, wenn wir diesen Bereich tatsächlich experimentell untersucht haben. Wir müssen diesen Bereich auch mit anderen Messmethoden untersuchen, als die Methoden, mit denen die Messwerte erhoben werden, worauf die mathematischen Formeln beruhen. Sonst sind wir bei dem Problem, die Längen von Eisenstangen mit Eisenstangen zu messen, oder die Lichtgeschwindigkeit mit Lichtsignalen.

Das Problem von Singularitäten in diesen mathematischen Formeln möchte ich anhand der Formel für die Beleuchtungsstärke einer Lichtquelle darstellen.

Die Beleuchtungsstärke wird in der SI-Einheit Lux (lx) gemessen. 1 lx = 1 lm/m²

Sie besagt die Beleuchtungsstärke einer Lichtquelle ist die Lichtstärke durch den Abstand im Quadrat. Wenn man den Abstand verdoppelt, ist die Beleuchtungsstärke nur noch ein Viertel. Man kann das aber auch umkehren und den Abstand immer weiter verringern. Wenn man sich einer Kerzenflamme von 10 Meter auf 5 Meter nähert, dann wird ihre Beleuchtungsstärke vervierfacht. Wie aber nähere ich mich einer Kerzenflamme von einem Millimeter auf einen halben Millimeter, wenn die Kerzenflamme selbst 5 Millimeter dick ist? Nähert man sich einer punktförmigen Lichtquelle auf den Abstand gegen 0, nähert sich der Wert der Beleuchtungsstärke dem Unendlichen. Dieses Verhältnis kann man eine Singularität nennen. Aber man kann nicht allein aus der Formel selbst erkennen, dass sie bei sehr geringem Abstand ihre Gültigkeit verliert. Das Problem können wir aber schon allein mit unseren Sinnen erkennen, wenn wir versuchen unser Messgerät ganz dicht an die Kerzenflamme zu bringen.

Wie sieht es da mit den Formeln für den Schwarzschild Horizont oder der Grenze für die Lichtgeschwindigkeit aus? Können wir ganz sicher sein, dass sie bei Annäherung an ihre Extreme tatsächlich noch ihre Gültigkeit behalten. Diese mathematische Spielerei hat in der Realität der Gedankenwelt des Menschen durchaus ihre Berechtigung. Aber ich nehme an, dass sie nichts mit der Realität des uns umgebenden Universums zu tun hat.

Jeder wird den Spruch kennen: Es ist nicht immer drin, was drauf steht. Anders gesagt, nur weil wir etwas mit den selben Buchstaben bezeichnen, heißt es nicht, dass es auch das selbe Wirkprinzip enthält. Weil wir etwas Auto nennen und etwas anderes auch Auto nennen, heißt das nicht, dass beide prinzipiell die selbe Funktionsweise haben. Ein Benziner unterscheidet sich erheblich von einem Elektroauto, allein schon durch die unterschiedliche Energienutzung.

1 Auto + 1 Auto = 2 Autos - Wird jeder akzeptieren. Die Übersetzung könnte aber lauten:

1 Benziner + 1 Benziner = 2 Elektroautos.

Was bei den Zahlen steht, wird nicht durch die Mathematik festgelegt, sondern durch unsere Messinstrumente. Und was die Messinstrumente messen wird durch unsere Annahmen festgelegt. Die Mathematik ist für mich eine Sprache, mit der man eigentlich alles beschreiben kann. Man muss nur lange genug nach der geeigneten Formel suchen. Darum kann man auch aus der Mathematik nicht ablesen, wie das Universum funktioniert.

Mit der Sprache Mathematik, den Wellenfunktionen, können wir die elektromagnetischen Vorgänge beschreiben. Mit den gleichen Formeln können wir auch die Interferenzerscheinung der Lichtphotonen beschreiben. Meiner Ansicht nach kann man aber nicht daraus schließen, dass beides, in der Realität des uns umgebenden Universums, tatsächlich auf der gleichen physikalischen Basis beruht. Das bedarf der weiteren Erörterung. An dieser Stelle soll es aber nur zeigen, dass noch weitere Beschränkungen für die Interpretation von Formeln bestehen könnten.

In Formeln werden Zahlen verwendet, für die Bestimmung von Größen, z.B. eines Winkels oder einer Geschwindigkeit. Wenn wir jetzt den Winkel und die Geschwindigkeit angeben wollen, mit der sich ein Atom relativ zu einem anderen bewegt, dann könnten die exakten Werte unendlich viele Nachkommastellen haben. Auch Gott würde unendlich lange brauchen um diese Zahlen zu notieren. Der Mensch kann sich dem, auch mit den leistungsfähigsten Computern, nur gerundet nähern. Wenn schon diese eine Bewegung nicht exakt in der Rechnung erscheint, kann auch die Berechnung des Ergebnisses nicht exakt sein. So können die relativen Bewegungen auch nur mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit angegeben werden, aber nicht exakt berechnet oder vorhergesagt werden. Wie beim oben erwähnten Beispiel mit dem Roulette.

In der Realität des uns umgebenden Universums es viel einfacher. In ihr geschieht es einfach in der exakten Geschwindigkeit, mit dem exakten Winkel. Die Ungenauigkeit unterliegt allein der Gedankenwelt des Menschen und der Unfähigkeit dieses exakt zu beschreiben.

Ich bin kein Mathematiker oder theoretischer Physiker. Ich kann nur tatsächliche Beobachtungen und die dazugehörigen Annahmen, wie Puzzleteile zusammensetzen und überprüfen, ob diese logisch und kausal zusammenpassen. Ob die Mathematik allein zur Realität der Gedankenwelt des Menschen gehört oder, ob sie auch ein Bestandteil der Realität des uns umgebenden Universums sein könnte, weiß ich nicht. Letztendlich spielt das aber keine Rolle. Ob wir uns mit unseren Vorstellungen der Realität des uns umgebenden Universums nähern oder nicht, hängt nur davon ab, wie genau unsere Vorstellung von der Funktionsweise unsere Messinstrumente und die für die Interpretation dieser Messinstrumente erforderlichen Annahmen, mit der vom menschlichen Denken unabhängigen Realität des uns umgebenden Universums, übereinstimmen.

Können wir unsere Messwerte mathematisch widerspruchsfrei sortieren, dann könnte die dazu gehörende Vorstellung auch der Realität des uns umgebenden Universums sehr nahekommen. Können wir diese Messwerte mathematisch nicht widerspruchsfrei sortieren, könnte unsere Vorstellung von der Realität des uns umgebenden Universums falsch sein. Wir könnten aber auch nur noch nicht die geeignete Formel gefunden haben. Aus der Mathematik alleine können wir nicht erkennen, wie die Realität des uns umgebenden Universums tatsächlich ist. Wie bei der Formel für die Lichtstärke oder Newtons Gravitationsgesetzen.

Um die Diskrepanz in der Periheldrehung des Merkurs (natürlich nicht alleine) berechnen zu können, haben wir uns in der Situation entschlossen, die mathematischen Formeln zu verändern. Dagegen haben wir uns entschlossen, bei den sich zu schnell bewegenden Sternen am Rand von Galaxien, die Annahmen zur Realität des uns umgebenden Universums zu verändern.

Aus den oben genannten Gründen, bin ich der Meinung, dass es im zweiten Fall der falsche Weg war. Ich bin nicht in der Lage mir eine Formel auszudenken, mit der meine Vorstellung mit den tatsächlichen Messungen der Sterne in Einklang gebracht werden könnte. Noch weniger bin ich dazu in der Lage, diese dann auch mit den möglicherweise frei zugänglichen Beobachtungsdaten der Astronomie zu überprüfen. Das müssten Mathematiker oder Astronomen machen, die wirklich bereit wären, ihre eigenen Vorstellungen infrage zu stellen und andere Gedankengänge unvoreingenommen zu prüfen.

Die Formeln der Allgemeinen Relativitätstheorie bieten meiner Meinung nach schon einen guten Ansatz, denn sie beschreiben die Diskrepanz in der Periheldrehung des Merkur und den Schiff-Effekt. Man sollte solche Effekte aber nicht nur bei der Rotation von Massen zulassen, sondern auch bei deren geradliniger Bewegung. Das ist natürlich unvereinbar mit der Vorstellung einer absoluten Konstanz der Lichtgeschwindigkeit. Meiner Meinung nach hindert uns diese Annahme oder das entsprechende Postulat in der speziellen Relativitätstheorie daran, in der realistischen Beurteilung des uns umgebenden Universums weiterzukommen.

Zusammenfassung:

Was mir in der modernen Wissenschaft fehlt, ist eine klarere Unterscheidung in Beobachtungstatsachen, die durch Experimente belegt sind und in die Annahmen, die man macht, um die Messergebnisse der Experimente zu interpretieren. Diese Annahmen bleiben auch Annahmen und werden nie bewiesene Tatsachen, wie es gerne dargestellt wird. Diese Annahmen können höchstens bestätigt, oder als „wahrscheinlich nicht zutreffend” widerlegt werden.

Auch wird zu selten deutlich gemacht, was experimentell belegt ist und was nur Schlussfolgerung einer theoretischen Annahme ist. Für die Verwendung von rein aus der Theorie folgenden Vorstellungen (oder zu erwartenden Messwerten) sollte eine Formulierung gebräuchlich werden, aus der das auch eindeutig erkennbar ist. Generell fehlt mir eine Auflistung aller Annahmen, die für die logische Korrektheit einer Aussage gebraucht werden.

Erstes Beispiel: Aus der Beobachtungstatsache, dass die allgemeine Rotverschiebung der Spektrallinien mit zunehmender Entfernung zunimmt, schließt man, dass das Universum expandiert. Dazu müssen mehr Annahmen gemacht werden, als man sich gemeinhin vorstellt.

Zweites Beispiel: Messtechnisch soll sich der Mond langsam von der Erde entfernen. Aber egal wo wir uns im Universum umsehen, überall hat die Masse die Tendenz sich zunehmend zu verklumpen. Neutronensterne oder Schwarze Löcher sollen umeinander kreisen und dann ineinander stürzen. Warum sollte sich der Mond von der Erde entfernen?

Die wichtigste Annahme für beide Beispiele ist, dass unsere Atomuhren ein konstantes Maß für die Zeit liefern. Früher dachte man, dass die Erddrehung ein konstantes Maß für die Zeit wäre. Da lag man falsch. Warum sollte das jetzt für ein anderes physikalisches Phänomen, wie die Atomuhren grundsätzlich anders sein. Was wäre, wenn die Periodendauer der Strahlung, die dem Übergang zwischen den beiden Hyperfeinstrukturniveaus des Grundzustandes von Atomen des Nuklids Cäsium-133 (¹³³Cs) entspricht, langsam abnimmt. Damit würde auch die dazugehörige Spektrallinie ins Blaue verschoben. Das würde natürlich für alle Spektrallinien gelten. Relativ zur aktuellen Position der Spektrallinien, wären die im Sternenlicht enthaltenen Spektrallinien um so weiter rotverschoben, je länger sie unterwegs waren. Diese Rotverschiebung der Spektrallinien hätte dann nichts mit einem Dopplereffekt zu tun.

Wie ich Eingangs beschrieben habe, können wir Veränderungen in der Zeit, die das ganze Universum betreffen, nicht messen. Nur wenn etwas konserviert wird, was diese Veränderung nicht mitmacht. Etwas, das unsere Uhren betrifft, das sich aber mit der Zeit nicht verändert, wie die Spektrallinien in dem Sternenlicht.

Wenn unsere Uhren zunehmend schneller gehen, dann wird der Messwert für die Zeit, die ein Lasersignal zum Mond und zurück braucht, immer größer werden. Das hätte aber nichts mit einem zunehmenden Abstand, sondern mit einem schneller Gehen der Atomuhren zu tun. Die Hubble-Konstante entspricht in etwa der Geschwindigkeit, mit der sich der Mond von der Erde entfernt. Wenn man die Hubble-Konstante 74 km/s/Mpc mit dem Mondabstand 384.400 km multipliziert, erhält man die Geschwindigkeit 2,91 cm/a. Die tatsächlich gemessene Geschwindigkeit ist 3,28 cm/a. Sie sind also fast identisch.

Die Urknalltheorie enthält als solche schon ein Manko. Wir haben eine Formel, die die Raumexpansion beschreibt. Die können wir umdrehen und bis an den Extremwert die Größe 0 zurückrechnen. Ich habe eine Beschreibung gelesen, in der beim Urknall mit der Größe eines Fußballs begonnen wird. Wenn man die gesamte sichtbare Masse des Universums dicht zusammenpackt. Wie groß wäre dann der Schwarzschildhorizont. Auf jeden Fall größer als ein Fußball. Was innerhalb des Schwarzschildhorizonts sich abspielt soll man gar nicht beurteilen können. Beginnen wir also mit der Größe des Schwarzschildhorizonts. Dann kann der Raum sich ausdehnen, aber er würde nur ein einziges schwarzes Loch enthalten. Man muss also schon mit einer Größe beginnen, bei der die Masse so fein verteilt ist, dass sie nicht gleich in schwarzen Löchern fixiert wird. Natürlich kann man in der Realität des Denkens die Formel für die Raumexpansion umkehren. Man darf aber nicht vergessen, dass sie schon lange vor Erreichen des Extremwerts 0 ihre Gültigkeit verliert, wie bei der Formel für die Lichtstärke.

Dieser Artikel genügt vielleicht nicht den Anforderungen an einen wissenschaftlichen Artikel. Er soll aber auch nicht zu Schlussfolgerung haben, das die so ist wie hier beschrieben, sonder er soll eine Diskussionsgrundlage sein. Könnte die Welt so sein, oder welche Fakten sprechen dagegen?

Mit diesem Artikel möchte ich verständlich machen, dass die Realität in der Gedankenwelt des Menschen keine Grenzen hat. Die davon unabhängige Realität des uns umgebenden Universums ist aber etwas davon völlig unabhängiges. Um dieser Realität näherzukommen, bestehen für den Menschen erhebliche Hindernisse. Wahrscheinlich ist der Mensch nicht in der Lage, diese Realität jemals richtig zu erkennen. Er wird sich in seiner Gedankenwelt immer nur relative Modele davon machen können. Diese sind so relativ, wie die Relativität seiner Messinstrumente. Auch wenn seine Modelle, Hypothesen oder Theorien nur mit unscharfen Messwerten überprüft werden können, glaube ich, dass die Vorgänge in der Realität des uns umgebenden Universums sowohl kausal als auch exakt sind. Für mich gibt es bisher keinen Anlass, daran zu zweifeln.

An dieser Stelle möchte ich alle an theoretischer Physik und Mathematik Interessierten fragen: Wenn man das Postulat der absoluten Konstanz der Lichtgeschwindigkeit für falsch hält und die Formeln der ART z.B. mit einem Term ergänzt, der die Bewegungsgeschwindigkeit zum Gravitationsfeld enthält, könnte man dann vielleicht die ganzen Messwerte der im Universum beobachteten Bewegungsphänomene auch ohne dunkle Materie berechnen? Zu den Gravitationslinsen möchte ich jetzt nur fragen: Haben wir die Eigenschaften des Lichts wirklich schon vollständig verstanden?

Human insights in exploring the universe

                                   by Karl-Herbert Darmer

physik@darmer.de

Introdution:

The James Web Telescope shows us ever deeper insights into the universe. However, more and more images are being discovered that fit in no longer unproblematic in the standard model of cosmology. There are more and more voices loud saying: The model needs to be adjusted. But at what point would one have to start, with the changes?

In modern science, many statements are made and presented as facts or proven. What I am missing is a clear outline in assumptions, observational matters and with the help of what assumptions we interpret these observational matters. Only when these assumptions are exactly clear, do we know what our conclusions are hanging out. Because none of these assumptions has to be true.

Can a theory be “proven”? Each theory contains assumptions. Provided that these assumptions are correct, one can only mathematically show that the theory is in itself free of contradiction. If measured values can be mathematically summarize without contradiction, does this really mean that we have fully grasped the process? And what does it mean if we cannot summarize these measured values without contradiction.

Newton's gravitational laws provide us with good tools to describe the motion of celestial bodies. We cannot explain the discrepancy in Mercury's perihelion precession with this. In this case, the solution was to change the formulas used to calculate the expected measurements. Based on Einstein's theoretical considerations of the equivalence principle and based on the postulates of special relativity, he developed the general theory of relativity. With these formulas, it was then also possible to calculate the discrepancy in Mercury's perihelion precession.

Then it was discovered that stars on the edge of galaxies move too fast for the visible mass of the galaxies. To solve the problem without changing the formulas, Fritz Zwicky postulated dark matter in 1933. But was that the right way?

Later, Albert Einstein doubted that the basic assumptions were so correct, which earned him a great deal of contradiction. What he did express in a letter in late 1949 to Solovine. I would like to quote this here (probably with translation mistakes):

“I am very touched by your cordial letter, which so much differs from the other countless letters that come upon me on this unfortunate occasion. You imagine it in such a way, that I look back on a life’s work with quiet satisfaction. But it's quite different from the proximity. There's not a single term, of which I would be convinced that it will stand, and I feel insecure whether I am on the right path at all. But the contemporaries see in me at the same time a heretic and reactionary, who survived himself, so to speak. However, this has to do with fashion and short-sightedness, but the feeling of inadequacy comes from within. Well -- it can't be any different if you are critical and honest, and humor and modesty keep you in balance, despite the external influences.”

Einstein was not only a brilliant thinker, he also dealt critically with his own ideas throughout his life. If I have correctly understood, the few what I read about his late thoughts, he wanted to introduce a field to which you can move.

Almost a hundred years later, we still have no experimental evidence of the dark matter postulated by Zwicky. I want to take all this as an occasion to think again very fundamentally about human knowledge.

From these considerations, I developed an idea that, based on different assumptions about the properties of the gravitational field, could explain the motion phenomena observed in the universe, even without dark matter. It also predicts the outcome of an observation that could verify it and thus put dark matter in jeopardy. Alternatively, if the observation confirms dark matter, it would clearly refute my idea. Unfortunately, I had to learn from Prof. Pawlowski that the current measurement accuracy is not sufficient to decide this.

During the Gaia mission, stars were discovered that move in the opposite direction to the general motion of the spiral arms. According to my idea, based solely on visible matter, they should move along their exact orbit precisely at the rate by which the others move too fast. Based on visible matter, along with dark matter, they would of course also move too fast. Such an observation would clearly refute my idea.

Perception world :

I start with the saying of Descartes “I think, so I am”.

Anyone who has seen the movie “Matrix” by Lana and Lilly Wachowski will understand better what I am writing about. In this world, people live in only a nutritional cocoon, which they do not perceive as such. Everything you experience is done through a data cable and only takes place in a digital world. How do I “know” that it doesn’t go for me exactly like this? No matter how I think of to prove, there exists something else, differing from my experienced world of thought, it is inevitably part of the “reality of these thoughts.” So the “evidence” is only as “real” as this “reality of thoughts.” There are no limits in this world of thought, except the limits of my imagination.

This could be carried out further. But I want to take the next step. What does it mean to assume something, or to believe. I assume my world of thought is not the only one, but there are billions of other beings who have their own world of thought. With this assumption, the possibility is excluded that my world of thought is the only one. But I keep in mind that I may have been wrong with this first assumption. If I was not mistaken with this assumption, further assumptions will follow from it. Because I cannot perceive the thought world of others, there must be something that divides us. On the other hand, I can communicate with these worlds of thought. That's why there must be something, what connects these thought worlds.

I would like to make a comment on this. If someone in his own world of thought reads this text, he might think: what does he actually write about? I think and he thinks, so there are several worlds of thought. But how can he prove that I am not only the thorn that springs from his world of thought and wants to pretend to him that there is more than his thought world. Maybe with telepathy? But I also believe that this is only the product of an imaginative world of thought. The reasoning should become clear from the following.

From where does my world of thought get its information? About my sensory cells, which send electrical impulses into the brain via nerve pathways. Here is created a “world of perception.” This has not more to do with the reality of the universe surrounding us, than these electrical impulses do. From these impulses I shape my world of thought. That's why it just depends on only from these impulses. This world of thought does not have to correspond in any way to the reality of the universe surrounding me.

To better understand what I mean, you have to imagine images with optical illusions. For example, you could search on the Internet for “Optical illusions simultaneously glasses and faces”. Then you get pictures where You can see glasses or two faces in the profile.

In the world independent of the world of thought, I would like to call that the universe, it is only color or lines on paper. No glasses or faces. In our mental world, the electrical impulses we receive from our eyes are mixed with earlier impulses and therefore we “see” glasses or faces. But that only exists in the mental world. In this mental world, the images are “real” but they do not exist in the “reality of the universe.” This reality is completely independent of the thoughts of the people. The universe works according to its own properties. It existed even before man developed on earth, observed this universe and thoughts about his observations were made. And it will also outlast man in its functioning, regardless of whether man even approximates the functioning of this reality in his world of thought retrofit.

Here, some assumptions have already crept in. The most important is my belief that there is a real existing universe. From this we receive about our senses electrical impulses, from which we create in our thought world a real world of perception for this world of thought. That this universe outside the human world of thought exists, man cannot prove. The electrical impulses that arrive in our brains could also come from a data cable from a computer program.

To make it more understandable. There are people who are color blind. This inevitably leads to the fact that their world of perception looks different than that of a not colorblind. This distinguishes the reality of their worlds of perception. But this has no influence on the reality that surrounds both. This is the same for both of them and it is from both independent.

I therefore assume that I can actually perceive something from the reality of the universe surrounding us through my sense organs. And I can process that in my world of perception. This reality of the world of perception coincides with the other only approximately as far as one interprets one’s senses correctly. But there are sensory illusions in very diverse way.

Measuring instruments :

What possibilities do we have to improve this. You can design measuring instruments that can determine many things more precisely. You can even use it to perceive physical phenomena that do not grasp our senses at all, such as Radioactivity or light of other wavelengths, from the infrared or gamma-ray range. Measuring instruments, like the James Webb Telescope, can show us images from very distant areas, that we could actually perceive with our senses.

Are we thereby freed from the problem of misinterpreting the electrical impulses that reach our brain? Do these measuring instruments allow our conception of the reality of the universe around us to be exactly as it is? Unfortunately, no. We have to equip our measuring instruments with some assumptions in order to obtain usable measurements. However, these assumptions do not necessarily have to be correct.

The most important is the assumption that our measuring instrument provides constant measured values. Therefore, measuring instruments must not change over time. As Example we take a plastic tape that slowly loses its plasticizers and shrinks as a result. This may be useful at the beginning, but in the long run it is unsuitable.

It must not deliver different values under different conditions. Let's take a balance scale and a spring scale. We weigh a sample mass of one gram. First with the spring scale and then with the balance scale. In both cases, we get the measurement result one gram. Then we repeat the measurement on the moon. On the moon with the balance scale, we again get the measurement result one gram. The measurement result of the spring balance is much lower. With both instruments we do not measure the mass directly, but only the force with which this mass is attracted by the underlying celestial body. It is different on earth and moon. In the spring scale, we measure this force by a spring tension. The force is lower on the moon, so is the measurement result. With every measuring instrument, we make assumptions about what it actually measures. This becomes particularly important when the measurement involves areas that we cannot monitor with our senses.

In the balance scale, we compare the force with which our sample is pulled down, with the force with which a calibrated sample is pulled down. Objects with the same mass are attracted with the same force. It is no different on the Moon than on Earth. That's why we get the same measurement result. From the constant measurement result of the balance scale, we cannot conclude that nothing has changed in the environmental conditions. In general, it means that we can never conclude from a constant measurement result that nothing has changed in the reality of the universe surrounding us. On the other hand, I cannot conclude from a changing measurement result that the thing to be measured has changed, here the mass of my sample. It could only be the changed conditions for my measuring instrument. The gram is still the same, even if the condition for the measurement result of the spring scale on the moon has changed. Mass is made up of matter. I can hold it in my hand and examine it in different ways with my senses. But what about 'time'? I cannot perceive it with my five senses. And what does my clock measure? I want to address that in the following topic of time.

Let's take an iron bar. Make two notches on it at the defined distance of one meter. We measure the length of other iron bars with that. Then we'll repeat that at different temperatures. We always get the same measured value for the length of the iron bars. From the constant measured values, we cannot conclude that the iron rods in the reality of the universe surrounding us actually have the same lengths at different temperatures. That is only in the world of perception of this instrument. Of course, you recognize very quickly that something can't be right. You can bring the measuring instrument iron bar and the iron bar to be measured to different temperatures and hold it next to each other. Then you can see how the different length also aligns with the temperature compensation of the iron rods. You can quickly see here that my measuring instrument changes under the changing environmental conditions just like the object being measured.

What about the speed of light? In the case of problems relating to the special theory of relativity, the time measurement is often carried out with light clocks. Also at Wikipedia is described in the explanation of the time dilation a light clock. The time cycle of a light clock is determined by the speed at which a light signal moves back and forth in the clock. If one measures the speed of light with such a clock, the logical consequence is, as with the iron bars, that even under different conditions the same measured value will be achieved. From this it can be concluded that even if in the human world of perception the speed of light is always measured with these measuring instruments at constant speed, it in the Reality of the universe surrounding us, can actually be different. All high-precision watches use light as the basis of the time cycle, if only on a lot smaller space. In principle, this makes no difference. What consequences this will get, I will explain later.

Time :

Another example of the problems with measuring instruments is the definition of the second. It can be defined as the 86,400mth part of a day. For a person's wristwatch it may be enough. But with increasing measurement precision and consideration of astronomical times, that is not enough. The rotation speed of the Earth varies greatly short-term. This is important in astronomical considerations and must be taken into account. And in the long term, the earth revolution is slowing down due to tidal friction. What leads to this, that the days are getting longer. The day is not a suitable basis for defining timekeeping.

Today’s definition: “The second (sign s) is defined as the 9,192,631,770 time the period duration of the radiation that the transition between the two Hyperfine structure levels of the ground state of atoms of the nuclide cesium-133 (133 Cs) correspond to.”

Have we eliminated all fundamental problems of timekeeping? No! Since 1971, we have known through the Hafele and Keating Experiment that atomic clocks moved eastward are measured as slower-going and moved westward as going faster. Why are they doing this? It can be assumed that each system has its “own time.” Since the „own time” at westward moving clocks go faster, the clocks also have to go faster. Is the causality of the change in the time cycling actually given in this form?

Let's set an atomic clock next to a pendulum clock and synchronize it with each other. After that, we'll take them up a mountain. The distance to the the axis of rotation of the earth should not be changed, so that the speed has no influence on the clock cycle. If only the Earth's gravity is lower, then the atomic clock goes faster. On the other hand the pendulum clock is going slower. If the “own time” in the different places were the cause, then both clocks would have to behave in the same way. - Or does the pendulum clock have nothing to do with time, only the atomic clock does? I suppose both are clocks and the “own time” of a system is not the cause of the changed clock cycle, but the changed environmental conditions.

I suppose that the atomic clock and the pendulum clock are both measuring instruments that regularly mark repetitive events and thus in principle as time measuring instruments suitable. Since they are based on different physical functions, changes in the environmental conditions also have a different influence on their measured value, as in the case of balance scale and the spring scale. This difference in time readings consists only in the world of perception of these instruments, but does not necessarily have to make a difference in the time of reality of the universe surrounding us. Of course, these measuring instruments work in the reality of the universe surrounding us exactly as the properties of this universe determine it. How, from this world of perception of the instruments, our idea of time arises, depends on the assumptions with which we provide the functioning of these instruments. I assume that all “clocks”, better all repetitive events need a certain “time”. This “measured time” in our world of perception has no fixed or absolute connection with “time itself”, or better the time of the reality of the universe surrounding us This time itself would be only part of the reality of the universe surrounding us and with that it could always be the same for everyone. Depending on the environmental conditions, the time cycle of a clock changes relative to the time itself. Unfortunately, we humans cannot measure this “time itself”, but only compare two repetitive events with each other. The result of this comparison could be a constant value. We might also find that the values are changing. But we still don't know whether one process becomes faster relative to the “time itself” or the other one slower. The whole world of perception of the mankind is as relative as these comparisons.

Space-time :

But the relativity of the measured values in our world of perception is not the only problem in the perception of space and time. We can't isolate the measurement of time. Let's take the pendulum clock. It is quite obvious that the clock’s time cycle is determined by a motion in the room. Also in the atomic clock, a motion is measured, here the motion of a photon in a smaller spatial area, but ultimately it is also a motion in space. So far, we have not found a way to measure time without changes in space. Man will probably never can.

The time doesn't stop, only because I press for break on my video player. If I live with my mind only in a computer program, then the programmer could press for break. I wouldn't know anything about it, because until the program continues I am able to observe again. And only then does my clock continue to cycle. Only if there is a slow change in the reality of the universe surrounding us and there is an information that does not participate this change, then people could notice. More on this in the summary.

What about the space. In order to determine the distance between two spatial points, we need to compare this with a measuring instrument. Since basically everything moves in the universe, my measuring instrument would also move past the space points. If I want to get reasonable readings, I have to measure at both points at the same time. Thus, the measured values of distances in three-dimensional space depend on the time. All we can perceive about space or time are four-dimensional measured values. That’s why it’s no wonder that our models contain a four-dimensional space-time. Whether space and time are also linked in the reality of the universe surrounding us is a completely different question. In any case, man cannot perceive space or time separately from each other.

Speed of light :

Back to the Hafele and Keating Experiment. We don't have to circumnavigate the entire globe right away. Let's just look at a section of maybe 10 kilometers in east-west direction. Here we install two magnetic levitation railway lines next to each other, so that 2 systems can move past each other without wobble. I don’t care if these systems are train-railway experiments or represent rockets or simply on bars fixed atomic clocks. One in the middle and one on each end. In today's measurement precision, already 100 m long bars are enough to achieve measurable effects even at the speed of sound. The clocks should output the defined second as time and on the beam in each case be synchronized with each other after Einstein's simultaneity definition. These are not inertial systems, as they rotate with the Earth. Do you only take the times of these atomic clocks as measured values and use only light signals to compare these atomic clocks, we can still measure 1 to 1 exactly what would have to be measured when comparing inertial systems. No matter if the beams rest to the earth, or move in the east or west direction. Whenever the beams move past each other, the observers measure the other bar as length-contracted and the others Clocks as correspondingly slower to the Lorentz transformations. Although we know that of the clocks moving past the other bar in the west direction the clock cycle are faster. At least as long as they do not move faster than the other bar in the east direction around the Earth's axis of rotation.

(Note: Unfortunately, the geometry is not so easy. Only for a complete circumnavigation they actually go faster. Relative to Universal Time Coordinated UTC but also on every section. See also the notes in the axis of evil section.)

On the beam itself, the speed of light for the back and forth path is always measured together with c. (I now want to disregard disturbing effects, for example caused by the air).

And the fact that they measure the speed of the light signals in both directions equally quickly is already the result of the spatial synchronization of the clocks after Einstein's Simultaneity Definition.

Since it is a rotational movement around the Earth's axis, we still have other ways to compare the clocks with each other. Does the clock go on the middle of the beam with the Universal Time Coordinated UTC synchronous, then the eastward clock is late compared with the UTC and the western clock is bevore compared with the UTC. If we turn the beam around its middle, then nothing changes. The clock, initially located to the east, goes faster while turning on the way to the west. The clock, initially located to the west, goes slower than the other clocks. They do it exactly in such a way so when they arrive the oposite position, their time differs to the UTC, as the clock previously located there. This corresponds to the Sagnac effect and this is what Hafele and Keating already have in their experiment described. This is independent of the speed at which the beam is rotated around its center. The faster you turn the more, an additional time dilation effect comes to bear. The slower you turn, the more can be avoided of this time dilation. The value of the Sagnac effect contained in this motion is always the same.If the beams are at rest relative to the Earth, then the value of the Sagnac effect depends only on the tangential velocity relative to the Earth's axis of rotation and the distance between the clocks. If the beams move relative to the surface of the earth, then of course the other tangential velocity is to consider.

Michelson-Morley Experiment MME :

One can reduce the Michelson-Morley experiment to a one-arm measurement, which is equivalent to the Kennedy-Thorndike experiment. It can be further reduced by replacing the mirrors in the middle and at the end of the arm with clocks. These clocks emit light signals as time signals. With today's precision of clocks, this is easily feasible. Then it becomes a one-way measurement. So far, no observation has been made in which the measurements are not consistent with the Lorentz transformations. According to the Lorentz transformations, even when turned slowly within the clock beam systems, no measurable effect arises. The time signals from the middle clock always arrive with a constant time difference relative to the displayed time of the end clocks. In the opposite direction, it is the same. A time signal reflected at the end clocks would always arrive at the middle clock with a constant time difference. If a one-way measurement already has no effect, then the Michelson-Morley experiment, in which only the round-trip is measured, also cannot show any effect.

The clocks on Earth are spatially synchronized in the UTC. A locally limited spatial synchronization according to Einstein's definition of simultaneity would not lead to contradictions within this system. However, it would not be compatible with the measurements otherwise possible on Earth and is therefore also incorrect relative to the entire universe. Within a system, like the one represented by the clocks fixed to the beams, synchronization according to Einstein's definition of simultaneity can be carried out. In the perceptual world of these systems, the speed of light is then measured to be the same in both directions. However, we know from UTC and satellite navigation that for the propagation of light relative to the Earth's surface, a lower speed is measured in the eastward direction than in the westward direction. Only on a non-rotating planet, on which such a bar system rests, does their spatial synchronization according to Einstein's definition of simultaneity also correspond to the UTC of this planet. Accordingly, it is only in this case that the one-way measurement of the speed of light is the same for both systems in both directions.

For me, there is no reason to assume that the straightforward and thus inertial motion is fundamentally different. There is no doubt that, under the valid definition of time and spatial sizes, the speed of light in each inertial system must be measured with the same value. And under Einstein's simultaneity definition, the Speed of light is also measured equally quickly in both directions. Just like in the example in the 10-kilometer section that co-rotates with the earth's surface. In the perceptual world of each individual inertial system, the speed of light has always a constant measured value. But, just like in the systems on the magnetic levitation track, these measured values do not have to agree with the reality of the universe surrounding us.

MME on Earth's orbit around the sun :

Let us transfer the effects on the Earth's surface measurable to the Earth's orbit around the sun. Again, there must be the same effects. Let's think of a ring along the Earth's orbit, which orbits the sun with the Earth. Let’s put on these ring watches and synchronize these according to the UTC. Then clocks moving faster relative to this ring, also cycle slower. And watches that move slower relative to the ring, also cycle faster. The measured light speed has also to be slower in the direction of earthmoving, and faster spread out in the opposite direction. One might think that must cause disruption in the area of satellite navigation.

I assume that the actual conditions of the universe around us correspond to the geometry of the Lorentz transformations. The Lorentz transformations have their peculiarities. Within systems that correspond to Michelson-Morley experiments, or within which measurements are made only with atomic clocks and light signals, one cannot detect any effects of differing clock rates or the propagation of light. The satellite navigation basically corresponds to a huge Michelson-Morley experiment. That is why no effects can be detected within this satellite navigation either. If one synchronizes the clocks along Earth's orbit spatially in a way corresponding to UTC, then compared to these clocks an effect would be noticeable.

These effects can also be transferred further to the orbit of the sun around the centre of the Milky Way. Here, too, they must perform. Now we're almost at the straight motion. Why should it be fundamentally different with this? Just because we have no way of checking spatial simultaneity in linear motion other than with direct light signals, I see no reason why it should be fundamentally different here.

(Note: If we could actually send Morse code using the effect of entangled photons and generate a response quickly enough, we could limit spatial simultaneity causally more strongly than with light signals. Spatial synchronization according to Einstein's definition of simultaneity would be possible, but causally incorrect.)

Axis of Evil :

Such effects could probably also be detected when comparing the clocks with processes outside the solar system or the Milky Way. Astronomical Measurements must be provided with endless corrections. And the effects should be only small, so that they could be quite below the measurement accuracy. But it could also the cause of the „axis of evil” in the measurement of the microwave background radiation CMB. It would be nice if there would be astronomers or mathematician who would be willing to check this with me.

In my idea, the important factor for the effect is the speed at which the clocks move relative to the gravitational field. Unfortunately, we cannot directly measure this movement so far. If we compare the satellite clocks with a synchronization of clocks along the Earth's orbit corresponding to the UTC, then we have a clearly limited reference system. This represents a non-rotating ring. No matter how the ring moves relative to the gravitational field, every watch that has completely circumnavigated the ring has relative to the Gravitational field a longer way back. So she moved faster and must have gone slower in sum.

When comparing the clock cycle with the CMB, we can precisely determine the speed of motion relative to the CMB, i.e. the dipole. A state of motion in which no dipole is measured, could be considered as a calm to the CMB. However, it could still mean a motion to the ruling gravitational field. Then a clock resting in the gravitational field observes a measurable dipole. It would still go faster than the clock resting to the CMB.The speed of movement relative to the CMB would therefore not be a measure from which to calculate the expected slowing of clocks.

In a ring that does not rotate to the gravitational field, the clocks can be synchronized accordingly to the UTC. When this ring moves sideways to the gravitational field, then in this system there is nevertheless a synchronization gradient compared to a ring resting in the gravitational field, in which the clocks are synchronized accordingly to the UTC.

The clocks on a non-rotating ring, which moves sideways relative to the gravitational field, are spatially synchronized with each other according to UTC. If one now moves a clock along this ring, it will run slower in each section by exactly the amount corresponding to the time dilation for that orbital speed and distance. The clocks on the ring move straight through the gravitational field, but this watch in a sinusoidal curve. It has made a longer way through the gravitational field with each re-encounter with a different clock of the ring (each after a complete circumnavigation). It was therefore faster and must accordingly have gone slower. On one side of the ring, the watch actually moves faster to the gravitational field than the other clocks. On the other side of the ring, it is necessarily slower. That is why the clock also runs, in the reality of the universe surrounding us, on one side much more slowly than it would correspond to according to the Lorentz transformations relative to the ring. On the opposite side, it actually runs faster than the other clocks. Nevertheless, the moving clock is measured from the ring, in each segment, as running more slowly in accordance with the Lorentz transformations.
 

Coincidence :

Here I would like to make clear another of my assumptions and I have to go out of it. I believe that everything in the reality of the universe surrounding us causal expires and that this is also logically comprehensible. This also applies, for example, to radioactivity. I can imagine a model of how the events in the atom are going. According to this model it is a very causal process. Of course, this model does not correspond to the actual conditions in the reality of the universe surrounding us. But I think that it is also in the independent reality a completely causal process that provokes radioactivity. Only we humans are not yet in a position to understand this process and to transfer it into our world of perception and thought. Maybe we will never be able to do that either.

A more vivid example of this, that supposedly “random” sequences are actually causal, is the roulette. You might think that roulette delivers purely random results. Why do you have to replace the croupier after some time? It is to be done, because you have found that croupiers, depending on the previous number, where they the pick up the ball and then get the wheel going, throw the ball into a particular sector of the wheel. Logical, this can only be if the process contains a causality and is not pure “coincident”. Even if we can’t calculate this causality, the result in roulette is not a random result. The result depends on the initial conditions.

Entangled light particles :

What about the strange remote effect of entangled particles of light? If the measurement of our own particle determines the result of the measurement of the other particle, then there is a causal connection. No matter how this connection may be transferred. I would like to call it information. If no such exchange of information has taken place, then we did not determine the measurement result of the other particle with the own measurement. Then the measurement result could be in the reality of the universe surrounding us have already been determined at the entanglement. And only with our measurement, this measurement result is determined in our world of perception. Then there is in our world of perception a mysterious remote effect. In reality, in the universe that surrounds us, this would not have happened at all.

Or there is this remote effect. Anton Zeilinger once described this measurement in such a way that it is logical to derive from this a possibility for Morse marks to send. With the help of these Morse marks, you could also send time signals. Within the time it would take for the other observer to send back the answer, one could the spatial simultaneity causally narrow. This should only take seconds with instantaneous remote effect even with an observer 50 light-years away. Let's position more Observers in between. Then a causal universal simultaneity plane would result here with measurement inaccuracy amounting to only seconds.

We could now move inertial systems along this line. These should, as required in special relativity, synchronize their clocks according to Einstein's definition of simultaneity. Then all effects can also be measured exactly as predicted by special relativity. Just as described earlier for the movement of clock systems along the magnetic levitation railway tracks. But only in one of the inertial frames can the spatial synchronization of the clocks coincide with the spatial synchronization along the path that has been causally synchronized with the effect of entangled light particles. In all other inertial frames, it deviates and is therefore causally incorrect. This could show that spatial synchronizations according to Einstein's definition of simultaneity are also possible in linear motion. However, just like in rotation, they are causally incorrect. Then the conditions in rotation and inertial motion would have to be evaluated equally.

We can spatially synchronize the clocks in inertial systems according to Einstein's definition of simultaneity. However, the perceptual world of these inertial systems would then be a measurement-induced false interpretation. One could say: the illusion arises because we calibrate our measuring instruments incorrectly.

I do not want to go into this long-distance effect any further, as it doesn't really agree with me either. The claim that the transfer of information does not happen via the 'normal' channels is, in any case, insufficient. It would only confirm spatial synchronization according to Einstein's definition of simultaneity in one inertial system. In all systems moving relative to it, it would causally refute it. But it would be easily compatible with a gravitational field that one can move through and relative to which the speed of light is constant. In my view, this solution would also be much simpler for explaining all observed phenomena, including rotation.

Gravitational field :

Sometimes gravitational effects are explained with a stretched rubber mat on which balls roll around. The rubber mat is a wonderful medium to which one can move. Needles can be inserted for marking and the motion of the balls to the preferred preferred frame of reference can be described exactly. You can't stick a needle into the gravitational field that surrounds us, but if you're willing to accept the existence of such a field, you can also think about what effects it might have. In particular, one might consider how to measure a motion in a gravitational field. I presented one of the possibilities at the DPG conference in 2021. An you could look it up under www.darmer.de/smuk2021.

I assume that the gravitational field is formed by all the mass particles of this universe. I don't want to worry about how exactly that happens or what this field might be made of. However, I can observe that mass particles influence each other and there must be something between them. I want to call it a medium. You can imagine a rubber mat or a tough liquid, but these have got concrete properties, just like it was thought about the ether. I want to think about this medium as it is used to think about dark matter. The only known property of dark matter to date is that it complements the mathematical formulas, so that these describe also the motion of the too fast moving celestial bodies.

Of course, this also applies to gravitational lenses. My analogies may confuse people who think in terms of language more than they help them understand what I want to express. People who think in terms of content are likely to find it easier to grasp the fundamental meaning of these comparisons. Let's imagine we want to weigh rice against gold. On one side of a balance scale, we put the rice, and on the other, the gold we have at our disposal. Then we notice that the scale tips toward the rice. Since we have no more gold, we add some iron pieces to the gold until the scale shows equilibrium. The rice is meant to represent the phenomenon observed in the universe. The gold represents the visible matter present there. And the scale is the formula used to try to calculate both. One finds that the calculation doesn't work out. And that is why, in the universe, we add dark matter to the visible matter, or, using the analogy, iron alongside gold. I can take the iron, hammer it or examine it in other ways, and determine that it is not gold (visible matter). As far as I know, dark matter has never been investigated in any other way than by postulating that it exists there in exactly the amount needed for the formula to describe the observed phenomenon.

The gravitational medium should also have only exactly the properties that can also be observed. Maybe it is simply a mathematical reference field, but it has plastic properties and is altered by the masses moving within it. Let's start from a dormant medium, such as a rubber mat, but without its further properties. When the medium is formed by the mass particles of the universe, then it would also have to be influenced by mass particles that move to the medium.The relationship should be like that of the prevailing medium in relation to the fields of the moving mass particles. The resulting medium should then also move somewhat in the direction of the moving particles, relative to the surrounding stationary medium. This effect then also decreases with increasing distance from the mass particles. What consequences would that have?

The sun would lead with its rotation to a gravitational field rotating in its immediate vicinity. That would then also lead to the anomaly in the rotation of the perihelion of the Mercury. Einstein meant that would only be a superposition of the gravitational field to which one cannot move (there would be no preferred reference field) and that is why it can not move itself. But what would be the difference in the view? Observing the discrepancy in Mercury's perihelion would be the same and the formulas for calculation would be the same. Only the idea of what the underlying reality of the universe surrounding us might actually look like would be different. The earth rotation must then have a similar effect, as the general theory of relativity predicts and has now also been experimentally proven. This is called ship effect, frame dragging or Lense-Thirring-Effekt.

But if this is not only a purely rotational mathematical superposition of the gravitational field, but an actually plastic one motion of the field, then an approximately straight-line motion of masses must also have an effect. Like the motion of the earth on its orbit around the sun.

That could explain the fly-by anomaly of space probes.If they move past the earth, they would also have to pass through the gravitational field dragged from the Earth and would experience a small thrust in the direction of the earth motion.If they move after the passage in the direction of the earth around the sun, then we would measure a slightly higher speed, as they should actually have without this effect. As far as I know, no spacecraft have left the Earth's environment in the opposite direction. In this direction, they would have to move away from the earth a little slower than you would expect. It will be more difficult to measure this effect when they move away perpendicular to Earth's orbit, for example because they are sent to more distant planets. Here, too, this effect would have to accelerate them towards the Earth's orbit. Which does not lead to faster moving away from the earth, but their further path should differ in the direction of the earth's motion. If we can determine the speed of a probe relative to Earth very precisely by the Doppler effect, the calculation of the expected direction with which the probes should continue to fly after the Earth passage is much more difficult to determine. Therefore, this effect could be concealed, caused by the measurement inaccuracy.

There is another celestial body where we can observe this effect. The motion of the sun must also produce such an effect. A celestial body called Oumuamua has raced through the solar system. After its trajectory was deflected by the sun, it is leaving the solar system in the direction in which the sun moves around the center of the Milky Way. It was found that its deceleration is slightly lower than expected. For this effect, the direction of the sun's movement relative to the center of the Milky Way should be decisive, rather than its speed within the local group. According to my concept of the gravitational field, the celestial body should receive a small acceleration in the direction of the sun's movement, which leads to the observed effect.

If the motion of masses has an effect on the resulting gravitational field,then the aligned motion of the masses, determining the local gravitational field, should have an even greater effect. This could cause the gravitational field of spiral galaxies to rotate as well. Since this gravitational field is decisive for the centripetal force, the stars move relative to the locally prevailing gravitational field exactly at the speed they would have to have because of the visible matter. Only considered from the outside, they seem to be moving too fast.

Limits of mathematical formulas:

The interpretation of mathematical formulas has its limits, especially when we approach singularities. In these cases, we can be almost reliable making statements only if we have actually investigated this area experimentally. We also need to study this area with measurement methods other than those on which the mathematical Formulas are based. Otherwise, we measure the lengths of iron bars with iron bars, or the speed of light with light signals.

I would like to use the formula for the illuminance of a light source to present the problem of singularities in these mathematical formulas.

The illuminance is measured in the SI unit lux (lx). 1 lx = 1 lm/m²

It states that the illuminance of a light source is the luminous intensity divided by the square of the distance. If you double the distance, the illuminance is only a quarter. However, you can also reverse it and keep reducing the distance. If you approach a candle flame from 10 meters to 5 meters, its illuminance is quadrupled. But how do you approach a candle flame from one millimeter to half a millimeter when the candle flame itself is 5 millimeters thick? As you get very close to a point light source, with the distance approaching zero, the illuminance value approaches infinity. This relationship can be called a singularity. However, you cannot tell from the formula alone that it loses its validity at very short distances. We can already recognize the problem just with our senses if we try to bring our measuring device very close to the candle flame.

What about the formulas for the Schwarzschild horizon or the limit for the speed of light? Can we be completely sure that they still hold when approaching their extremes? In the reality of the thought world of man, this mathematical gimmick has its justification. But I assume it has nothing to do with the reality of the universe surrounding us.

Everyone will know the saying: It’s not always what it says on the tin. In other words, just because we label something with the same letters doesn’t mean it contains the same underlying principle. Just because we call one thing a car and another thing a car as well, it doesn’t mean that they function in the same way. A gasoline car differs significantly from an electric car, simply because of the different energy usage.

1 car + 1 car = 2 cars - Everyone will accept that. But the translation could be:

1 gasoline car + 1 gasoline car = 2 electric cars.

What is stated by the numbers is not determined by mathematics, but by our measuring instruments. And what the measuring instruments measure is determined by our assumptions. Mathematics is, for me, a language with which you can actually describe everything. You just have to search long enough for the appropriate formula. That is why you cannot deduce how the universe works from mathematics alone.

With the language of mathematics, the wave functions, we can describe the electromagnetic processes. With the same formulas, we can also describe the interference phenomenon of light photons. In my opinion, however, one cannot conclude from this that both actually rest on the same physical basis in the reality of the universe around us. This requires further discussion. Here, it is only meant to show that there could be additional limitations to the interpretation of formulas.

In formulas, numbers are used to determine quantities, for example, an angle or a speed. If we now want to specify the angle and the speed at which one atom moves relative to another, the exact values could have infinitely many decimal places. Even God would need infinitely long to write down these numbers. Humans can only approximate them, even with the most powerful computers. If this one motion does not appear exactly in the calculation, the calculation of the result cannot be exact either. Thus, the relative movements can only be indicated with a certain probability, but cannot be calculated or predicted exactly. Just like in the example mentioned above with roulette.

In the reality of the universe surrounding us, it is much simpler. In it, things simply happen at the exact speed and at the exact angle. The inaccuracy exists only in the human thinking and in the inability to describe it precisely.

I'm not a mathematician or a theoretical physicist. I can only put together actual observations and the associated assumptions, such as puzzle pieces and check if they fit together logically and causally. I have not yet come to any conclusion whether mathematics belongs only to the reality of the thought world of man or, whether it also belongs to the reality of the universe surrounding us. Ultimately, that doesn't matter. Do we approach the reality of the universe that surrounds us with our ideas or not, depends only on how exactly our idea of the functioning of our measuring instruments and the assumptions necessary for the interpretation of these measuring instruments, with that of Human thought independent reality of the universe surrounding us agree.

If we can sort our measured values mathematically without contradiction, then the corresponding concept could also come very close to the reality of the universe around us. If we cannot mathematically sort these measured values without contradiction, our idea of the reality of the universe surrounding us could be false. But we could even have not yet found the appropriate formula. From mathematics alone, we cannot discern, as with the formula for luminous intensity, what the reality of the universe surrounding us actually is.

For the discrepancy in the peri-helion of Mercury (not alone, of course) we decided in the situation to change the mathematical formulas. On the other hand, we have decided to change the assumptions about the reality of the universe surrounding us in the case of the stars in the galaxies that are moving too fast.

For the reasons mentioned above, I am of the opinion that it was the wrong way in the second case. I'm not able to come up with a formula by which my imaginations could match with the actual measurements of the stars. I am even less able to do this with the possibly freely accessible observational data from astronomy. That would have to be done by mathematicians or astronomers who are truly willing to question their own ideas and examine other lines of thought impartially.

The formulas of the general theory of relativity, in my opinion, already offer a good approach, because they describe the discrepancy in the perihelion of Mercury and the Lense-Thirring-Effekt. However, such effects should not only be allowed in the rotation of masses, but also in their straight-line motion. That, of course, is incompatible with the notion of an absolute constancy of the speed of light. In my opinion, this assumption or the corresponding postulate in the special theory of relativity prevents us from the realistic Assessment of the universe surrounding us.

Summary :

What I find lacking in modern science is a clearer distinction between observational facts, which are supported by experiments, and the assumptions one makes to interpret the experimental measurements. These assumptions remain assumptions and never become proven facts, as it is gladly presented. These assumptions could only be refuted as “Probably not valid”.

Also, it is too rarely made clear what is experimentally proven and what is only the conclusion of a theoretical assumption. For the use of ideas (or expected measurements) derived purely from theory, a formulation should become common that makes this clearly recognizable. In general, I lack a list of all the assumptions that are for the logical correctness of a statement are needed.

First example: To conclude that from the observational fact that the general redshift of the spectral lines increases with increasing distance, that the universe expands, more assumptions have to be made than probably most physicists can imagine.

Second example: In terms of measurement, the moon should slowly move away from the Earth. But no matter where we look around the universe, everywhere the mass has a tendency increasingly clumping. Neutron stars or black holes are said to circle around each other and then plunge into each other. Why should the moon move away from the Earth?

The most important assumption for both examples is that our atomic clocks provide a constant measure of time. What if the period of the radiation corresponding to the transition between the two hyperfine structure levels of the ground state of atoms of the caesium-133 (133Cs) nucleus gradually decreases. This would also shift the corresponding spectral line toward the blue. Naturally, this would apply to all spectral lines. Relative to the current position of the spectral lines, those contained in the starlight, would be shifted more to the red as longer as they were moving. This redshift of the spectral lines would then have nothing to do with a Doppler effect.

As I described at the beginning, we cannot measure changes over time that affect the entire universe. Only if something is conserved, which does not go through this change. Something that concerns our clocks but does not change with time, like the spectral lines in starlight.

If our clocks run increasingly faster, then the measured value for the time it takes a laser signal to go to the Moon and back will keep increasing. However, this would have nothing to do with an increasing distance, but with the atomic clocks running faster. The Hubble constant roughly corresponds to the rate at which the Moon is moving away from the Earth. If you multiply the Hubble constant of 74 km/s/Mpc by the Moon's distance of 384,400 km, you get a speed of 2.91 cm/year. The actually measured speed is 3.28 cm/year. So they are almost identical.

The Big Bang theory already has a flaw in itself. We have a formula that describes the expansion of space. We can reverse it and calculate back to the singularity, to the size of zero. I read a description in which the Big Bang starts with the size of a football. If you pack all the visible mass of the universe together densely, how large would the Schwarzschild horizon be? In any case, larger than a football. Whatever happens within the Schwarzschild horizon is said to be beyond our ability to judge. So let's start with the size of the Schwarzschild horizon. Then space can expand, but it would only contain a single black hole. So you have to start with a size where the mass is distributed finely enough that it doesn't immediately settle into black holes. Of course, in the reality of thought, one can reverse the formula for spatial expansion. But one must not forget that it loses its validity long before reaching the singularity, just like the formula for luminosity.

With this article, I want to make it clear that reality has no limits in the thought world of man. The of us independent reality of the surrounding universe is something completely independent of it. In order to get closer to this reality, there are considerable obstacles for humans. Probably humans are not capable to ever recognize this reality correctly.

He will only ever be able to create relative models of it in his mind. These are as relative as the relativity of his measuring instruments. Even if his models, hypotheses, or theories can only be tested with imprecise measurements, I believe that the processes in the reality of the universe around us are both causal and precise. So far, I see no reason to doubt this.

At this point, I would like to ask all those interested in theoretical physics and mathematics: If one considers the postulate of the absolute constancy of the speed of light to be incorrect and, for example, supplements the formulas of general relativity with a term that includes the velocity relative to the gravitational field, could one perhaps calculate all the measured values of the observed motion phenomena in the universe even without dark matter? Regarding gravitational lenses, I just want to ask: Have we really fully understood the properties of light?

Meine Bücher sind auch im Ausland erhältlich:

deutsch: Die Relativität des Beobachers und die Gravitation

ISBN: 978-3-7557-1725-6

english: The Relativity of the Observer and the Gravitation

ISBN: 978-3-7557-4026-1