In der Physik wird uns E = m.c² als eine besondere relativistische Erkenntnis präsentiert.

Bekanntermaßen beträgt die kinetische Energie E = m.v²/2. Wenn man also einen Ball wirft so ist seine kinetische Energie E = m.v²/2. Wenn der Ball sich aber auch dreht, also auch Rotationsenergie hat so kann sein Gesamtenergie ohne weiteres E = m.v² sein oder auch mehr. Damit also ein Ball die doppelte kinetische Energie hat braucht er nur eine zweite Energieform haben.

Wenn jemand einen Ball wirft so ist der Betreffende nachher in Summe um die Masse des Balles leichter. Es könnt daher jemand die auf die Idee kommen dass die Masse des Balles in Energie umgewandelt wurde. Der der den Ball geworfen hat ist ja nun tatsächlich um die Masse des Balles leichter. Weiters könnte jemand auf die glorreiche Idee kommen dass der Ball nun reine Energie sei denn der Ball hat ja nun die Energie E = m.v².
Wenn jemand unbedingt will kann er hier nun eine Umwandlung von Masse in Energie sehen, der Ball ist nun reine Energie. Das macht zwar keinen Sinn aber die relativistische Energieumwandlung ist auch nicht sinnvoller.

Die Energie eines Teilchen kann man ganz analog betrachten. Wenn ein Teilchen mit c unterwegs ist hat es schon deswegen die Energie E = m.c²/2. Sollte jetzt das Teilchen noch um eine Achse rotieren, also einen Spin haben dessen Energie der kinetischen Energie entspricht dann hat das Teilchen die Energie E = m.c². Mehr ist für die Vorstellung einer "relativistischen Umwandlung" von Masse in Energie nicht notwendig. Natürlich muss es nicht unbedingt Rotationsenergie sein die das Teilchen zusätzlich hat, es könnte ja auch sein dass diese Teilchen schwingen, pulsieren oder was auch immer. Dass Lichtteilchen, also Photonen, in ein Positron und ein Elektron zerfallen können, zeigt ja das Lichtteilchen aus mindestens zwei Teilchen bestehen die miteinander verbunden sind. Dass man diesen Zerfall als "Erzeugung" von Teilchen bezeichnet hat letztendlich seinen Grund nur darin dass man nicht in Widerspruch zur relativistischen Hypothese gerät. Das heißt schließlich dass Lichtteilchen Masse haben wogegen ja auch nichts spricht außer das unbegründete relativistische Hypothesengebäude. Der Compton-Effekt zeigt übrigens dass sich Lichtteilchen den ganz normalen Stoßgesetzen entsprechend verhalten, was auch heißt dass sie Masse haben.

Eine Umwandlung von Masse in Energie ist für den Zusammenhang E = m.c² nirgendwo notwendig. Das Licht verhält sich wie abgestrahlte Materieteilchen mit bestimmter Masse und der doppelten kinetischen Energie. Daran ist nichts außergewöhnliches.
Davon abgesehen ist keineswegs nachgewiesen das beim Abstrahlen von Teilchen diese immer genau die doppelte kinetische Energie beinhalten, dass dies genau der Fall wäre gehört in die Kategorie nicht nachgewiesener Annahmen.

Die Darstellung als ob der hypothetische Zusammenhang E = m.c² eine Folge der Relativitätstheorie wäre ist ebenfalls unrichtig. Die Vorstellung von einem Zusammenhang E = m.c² ist deutlich älter als die Relativitätstheorie und wurde von Einstein nur in sein Hypothesengebäude eingefügt.

Bei der Relativitätstheorie wird behauptet dass bei Lichtgeschwindigkeit nach E = m.c² die ganze Masse in Energie umgewandelt wäre, wofür es wie gesagt keinerlei Nachweis gibt. Daraus wird gefolgert dass die Lichtgeschwindigkeit nicht überschritten werden kann wofür es ebenfalls keinen Nachweis gibt.  Die sogenannte Invarianz der Lichtgeschwindigkeit ist schließlich ebenfalls nirgendwo bewiesen.
Als Beweis für diese Umwandlung wird mitunter angegeben dass Teilchen in einem Magnetfeld durch weitere Energiezufuhr nicht weiter als auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt werden können. Das beweist genau genommen überhaupt nichts, es sagt lediglich dass Teilchen in einem Magnetfeld eben nicht zu größerer Geschwindigkeit beschleunigt werden können. Das ist auch ohne weiteres erklärbar.

Wenn ein Gegenstand z. B. von strömender Luft mitgenommen wird so kann der Gegenstand die Geschwindigkeit der Luft nicht überschreiten. Wenn man nun die Dichte des Luftstroms vergrößert und auf diese Weise mehr Energie zuführt so ändert dass an den Verhältnissen überhaupt nichts. Der Gegenstand würde nur durch den dichteren Luftstrom etwas rascher beschleunigt, eine größere Geschwindigkeit erreicht er dadurch aber nicht. Selbst wenn man die Luft durch Flüssigkeit ersetzt und damit die Energiedichte noch wesentlich erhöht ändert das an diesen Zusammenhang auch nichts.
Wenn man aus dieser Analogie einen sinnvollen Schluss ziehen kann dann den das sich ein Magnetfeld zumindest in einem gewissen Sinne analog zu einem Luftstrom mit bestimmter Geschwindigkeit verhält, wobei das Magnetfeld sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegt. Es erscheint durchaus denkbar dass es sich beim Magnetfeld um die Wirkung subatomarer Teilchen, möglicherweise freie Elektronen handelt, und ein Magnetfeld eben die Wirkung bewegter Teilchen darstellt. Es kann aber natürlich auch ein komplizierterer Vorgang sein.

Es wird auch oft übersehen dass eine Feldtheorie lediglich eine dreidimensionale mathematische Beschreibung einer Wirkung darstellt aber letztendlich keine physikalische Erklärung bedeutet. Bei der Luftströmung von vorher könnte man die Wirkung auf einen Körper auch einfach als eindimensionale Kraft beschreiben. Im nächsten Schritt kann man es als zweidimensionale Druckwirkung auf diesen Körper sehen und als nächsten Schritt als Kraftwirkung an jedem Ort der Luftströmung. Das wäre dann eine Feldtheorie der Luftströmung.
Genau so ist der Begriff Feldtheorie beim Elektromagnetismus eine durchaus übertriebene Formulierung da es sich hier ja nicht um eine eigene Theorie sondern lediglich um eine dreidimensionale mathematische Beschreibung der Wirkung des Elektromagnetismus handelt. Das hat zwar durchaus seinen Wert ist aber deswegen noch lange nicht eine eigene Theorie. 

Die Invarianz der Lichtgeschwindigkeit

Die Natur des Lichts

Die Mathematik ist nicht die Sprache der Physik

 19.3.2016            l.Ä.  23.9.2018

Robert Markweger     rmw@markweger.at

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