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	Paul Ehrenfest: Zur Frage nach der Entbehrlichkeit des Lichtäthers

Zur Frage nach der Entbehrlichkeit des Lichtäthers.

Von P. Ehrenfest.

§ 1.

Herr Einstein sagt^[1]:

[A] „ ..... Daraus folgt, daß man zu einer befriedigenden Theorie nur dann gelangen kann, wenn man auf die Ätherhypothese verzichtet. Die das Licht konstituierenden elektromagnetischen Felder erscheinen dann nicht mehr als Zustände eines hypothetischen Mediums, sondern als selbständige Gebilde, welche von den Lichtquellen ausgesandt werden, gerade wie nach der Newtonschen Emissionstheorie des Lichts. Ebenso wie gemäß letzterer Theorie erscheint ein nicht von Strahlung durchsetzter, von ponderabler Materie freier Raum wirklich als leer“.

Akzeptieren wir diesen Standpunkt, so veranlaßt uns die Annahme, daß der Raum leer ist zu folgender Behauptung über die Kinematik der emittierten Lichtimpulse:

[B] Die Lichtimpulse, welche eine nicht-beschleunigte Lichtquelle $L$ emittiert, wandern auf konzentrischen Kugeln, deren Radius sich mit der konstanten Geschwindigkeit $V$ vergrößert und deren Mittelpunkt dauernd mit $L$ zusammenfällt.

Dies zugegeben, betrachten wir folgende Anordnung: Vor einem nichtbeschleunigten Beobachter $B$ ruhe eine Lichtquelle $L_{1}$, eine Lichtquelle $L_{2}$ laufe mit der konstanten Geschwindigkeit $v$ (z. B. gleich $V/2$) auf den Beobachter los. Mit Hilfe zweier Zahnräder, welche mit derselben Winkelgeschwindigkeit rotieren, bestimme der Beobachter die Lichtgeschwindigkeit für beide Lichtquellen^[2]. Eine einfache Überlegung zeigt, daß aus (B) folgt:

[C] Der Beobachter konstatiert für die gegen ihn anlaufende Lichtquelle $L_{2}$ eine höhere Lichtgeschwindigkeit als für die vor ihm ruhende Quelle $L_{1}$^[3].

Was besagt über die Behauptung (C) erstens die Einsteinsche Relativitätstheorie, zweitens das Experiment?

§ 2.

Herr Einstein hat seiner Relativitätstheorie als zweites Postulat^[4] die Annahme zugrunde gelegt,

[D] „ ..... daß sich das Licht im leeren Raum stets mit einer bestimmten, vom Bewegungszustand des emittierenden Körpers unabhängigen Geschwindigkeit $V$ fortpflanze“.

Daß das Postulat (D) mit (B) und (C) unverträglich ist, das ist evident. – Damit die beiden Einsteinschen Aussagen (D) und (A) miteinander verträglich bleiben, dafür ist also offenbar notwendig, die Aussage (A) so zu interpretieren, daß (B) nicht als ihre unvermeidliche Folge angesehen werden muß. Zu diesem Zweck muß man in (A) den Vergleich mit der Newtonschen Emissionstheorie durch die folgende Klausel eingeschränkt denken:

[E] Schon die Kinematik der emittierten Lichtimpulse fällt nicht mehr in jener symmetrischen Weise aus, wie bei der Newtonschen Emissionstheorie, sondern gerade so stark unsymmetrisch, daß das Postulat (D) erfüllt ist^[5].

Man gelangt damit auf einen Standpunkt, dessen Eigentümlichkeiten sich etwa durch folgende Aussage ersichtlich machen lassen^[6]:

[F] Daß die Lichtquellen $L_{1}$ und $L_{2}$ ihre Lichtimpulse mit der gleichen Geschwindigkeit durch den Meßapparat des Beobachters senden, dafür muß nicht unbedingt durch Einführung des Ätherpostulats gesorgt werden; schon die Einführung des Postulats (D) besorgt das^[7].

Ist dieser Standpunkt „physikalisch befriedigend“? Oder ist man „berechtigt“, wenn nicht gar „verpflichtet“, eine Erklärung zu verlangen, „warum“ sich die Lichtimpulse im leeren (!) Raum gerade so unsymmetrisch ausbreiten,

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1. A. Einstein, diese Zeitschr. 10, 819, 1909.
2. Diese schematische Modifikation der Fizeauschen Anordnung vermeidet die Verwendung eines Spiegels, damit der Erfolg des idealen Experiments nicht davon abhängig wird, mit welcher Geschwindigkeit die Impulse einer bewegten Lichtquelle nach der Reflexion an einem ruhenden Spiegel zurücklaufen sollen. – Man könnte daran denken, dieses Schema durch Anwendung elektrischer Schwingungen zu realisieren, in Nachahmung der Des Coudresschen Messung der Geschwindigkeit der Kathodenstrahlen unter Verwendung der elektrischen Doppelbrechung in isotropen Medien. Hier wären aber sehr intensive Lichtquellen nötig, und auch die Genauigkeit der Messung würde wohl weitaus zu gering sein.
3. D. h. wenn eine bestimmte Rotationsgeschwindigkeit der Zahnräder eben ausreicht, um das Licht der Quelle $L_{1}$ mit maximaler Helligkeit durchzulassen, so geht das Licht der Quelle $L_{2}$ noch nicht mit maximaler Helligkeit durch.
4. A. Einstein, Ann. d. Phys. 17, 892, 1905. Die Bezeichnung „zweites Postulat der Relativitätstheorie“ rührt, wenn ich nicht irre, von Tolman her: Phys. Rev. 31, 26, 1910.
5. Der Beobachter $B$ konstatiert, daß sich die von der Quelle $L_{2}$ emittierten Impulse in exzentrischen Kugeln ausbreiten, und zwar genau so, „als ob“ es Wellen in einem vor ihm ruhenden Äther wären.
6. Vgl. Einstein, Ann. d. Phys. 17, 892, 1905: „Die Einführung eines ,Lichtäthers‘ wird sich insofern als überflüssig erweisen .....“
7. Man betrachtete von diesem Standpunkt auch jenes Argument, das kürzlich Prof. Wiechert ausführlich darlegte (diese Zeitschr. 12, 689–707, 737–758, 1911): Wenn es keinen Äther gibt, wenn der Raum wirklich „leer“ ist, was macht dann alle Geschwindigkeiten größer als $3\cdot 10^{10}cm/sec^{-1}$ physikalisch unmöglich, wie das die Einsteinsche Relativitätstheorie annimmt?

Empfohlene Zitierweise:
Paul Ehrenfest: Zur Frage nach der Entbehrlichkeit des Lichtäthers. Physikalische Zeitschrift, 13: 317-319, S. Hirzel, Leipzig 1912, Seite 317. Digitale Volltext-Ausgabe bei Wikisource, URL: https://de.wikisource.org/w/index.php?title=Seite:Entbehrlichkeit_des_Licht%C3%A4thers.djvu/1&oldid=- (Version vom 6.1.2021)