Home| Inhalt| Theorie| Experimente| Versionen| PDF
| de

1 Einleitung

1.1 Vorwort

Die Quantinotheorie ist ein Ansatz zur Erklärung fundamentaler physikalischer Phänomene auf Grundlage der Weber-Elektrodynamik [Weber1893]. Das ist ohne jede Frage radikal, da die beiden Eckpfeiler der Physik, nämlich Quantenmechanik und Relativitätstheorie [Resag2017] auf der Maxwellschen Elektrodynamik basieren. Wie eng diese Verknüpfung ist, wird deutlich, wenn man berücksichtigt, dass es die Maxwellgleichungen sind, die zur Lorentztransformation geführt haben; und zwar bereits vor der Entstehung der Relativitätstheorie. Diese enge Verbindung zwischen Quantenmechanik und Relativitätstheorie einerseits und der maxwellschen Elektrodynamik andererseits hat zur Folge, dass jegliches Hinterfragen der Maxwellgleichungen auch ein Hinterfragen der gesamten modernen Physik darstellt.

Es ist klar, dass sich niemand von Anfang an ernsthaft die Frage stellt, ob die Grundlagen einer Wissenschaft korrekt sind. Stattdessen werden solche Untersuchungen immer erst dann erfolgen, wenn sich bei bestimmten Details hartnäckige Widersprüche ergeben. So war es auch bei der Quantinotheorie, welche mit der Feststellung begann, dass bestimmte Aussagen der maxwellschen Elektrodynamik nicht sinnvoll zu sein scheinen. Daraus entstand dann irgendwann eine gewagte Hypothese zur Erklärung des Magnetismus und der Relativität. Mittlerweile ist die Quantinotheorie längst mehr als das, insbesondere da klar geworden ist, dass sie zu einer Elektrodynamik führt, die vor den Maxwellgleichungen populär war und von Wilhelm Weber und Carl Friedrich Gauß stammt. Stark pauschalisiert lässt sich sagen, dass sich die Quantinotheorie mit allen Aspekten der modernen Physik auf Basis der Weber-Elektrodynamik anstelle der Maxwell-Elektrodynamik beschäftigt.

Beim Lesen des Folgenden sollte klar sein, dass ein derart junger Ansatz wie die Quantinotheorie nicht in kurzer Zeit das überprüfen kann, was in mehr als einhundert Jahren durch zahlreiche Wissenschaftler erarbeitet wurde. Es muss daher damit gerechnet werden, dass manches unausgereift ist, vieles was wichtig erscheint fehlt und manches vielleicht sogar falsch ist. Allerdings wäre es unangemessen zu behaupten, dass die Quantinotheorie bloße Spekulation darstellt. Dazu ist sie in sich selbst zu stimmig und schlüssig. Insbesondere wird der Leser feststellen, dass sich viele Fragestellungen der modernen Physik im Kontext der Quantinotheorie radikal vereinfachen lassen und geradezu anschaulich werden. Es besteht daher die begründete Hoffnung, dass es nicht noch einmal einhundert Jahre erfordern wird, um diesen neuen Ansatz auf den Stand zu bringen, den man von einer gut ausgearbeiteten Theorie erwartet.

1.2 Was ist die Grundidee?

Das Kernkonzept der Quantinotheorie ist ein Force-Carrier-Modell, welches die beiden Einsteinschen Postulate einfach schon von sich aus ohne eine Raumzeit erfüllt. Die daraus ableitbare Feldtheorie geht für den Grenzfall kleiner Ladungsgeschwindigkeiten jedoch nicht in die Maxwell-Elektrodynamik sondern in die Weber-Elektrodynamik über. Aufbauend darauf lassen sich zahlreiche physikalische Effekte neu interpretieren und erklären. Beispielsweise ist es möglich zu zeigen, dass es sich bei der Gravitation um einen elektrischen Effekt vierter Ordnung handelt. Des Weiteren scheint die Quantinotheorie einen interessanten Ansatz zu liefern, mit dem sich anschaulich erklären lässt was Photonen sind, welcher Mechanismus hinter der Planckkonstante steckt und wie es zu quantenmechanischen Effekten kommt.

Grundsätzlich lässt sich sagen, dass die Quantinotheorie zusammen mit der Weber-Elektrodynamik eine Einheit bildet, genauso wie die heutige Standardphysik mit der maxwellschen Elektrodynamik. Die wesentliche Eigenschaft der Weber-Elektrodynamik besteht darin, dass sie das elektromagnetische Feld nicht in einen elektrischen und magnetischen Anteil zerlegt, sondern stattdessen die magnetische Kraft vollständig und logisch stimmig auf die relativistische Verformung des elektrischen Feldes aller Punktladungen zurückführt. Sie ist nicht mit der Maxwellschen Elektrodynamik kompatibel. Ungeachtet dessen entsprechen die experimentellen Vorhersagen der Weber-Elektrodynamik denen der Maxwellschen Elektrodynamik in vielerlei Hinsicht. Es gibt aber auch Unterschiede, wobei die Weber-Elektrodynamik in diesen Fällen zu einfacheren und sinnvoller wirkenden Vorhersagen gelangt [ORahilly1965].

Wie bereits geschrieben wurde, entstand die Quantinotheorie nicht mit dem Ziel zu untersuchen, wie die physikalischen Gesetze beschaffen sein müssten, wenn anstelle der Maxwellschen Elektrodynamik die Weber-Elektrodynamik korrekt wäre. Dass sie zur Weber-Elektrodynamik führt, war eine spätere Erkenntnis. Stattdessen bestand der Ausgangspunkt darin anzunehmen, dass elektrische Ladungen Force-Carrier (Boten-Teilchen, Messenger-Particles) - Quantinos gennannt - aussenden und auf deren hinreichend lang andauernde Anwesenheit in der Umgebung in Form einer Impulsänderung reagieren. Die Quantinotheorie ist damit eine Korpuskeltheorie, allerdings eine, bei der die Force-Carrier mit zufälligen Emissions-Geschwindigkeiten emittiert werden.

Bewegt sich nun eine Ladung relativ im Feld einer anderen Ladung, so nimmt diese Ladung das erzeugte Quantinofeld anders wahr, als dies für eine ruhende Ladung der Fall wäre. Der Grund hierfür ist die Zeitdauer, mit der sich ein Quantino in der Nähe der Bezugsladung aufhält. Dieser zeitliche Wirkungsquerschnitt sorgt dafür, dass die mittlere Kraftwirkung zwischen elektrischen Ladungen nicht nur vom Abstand, sondern auch von der Relativgeschwindigkeit und sogar von der Relativbeschleunigung abhängt. Wie sich zeigen lässt, führt dieser Ansatz zum Einen im Grenzfall kleiner Relativgeschwindigkeiten zur galilei-invarianten Weberkraft und zum Anderen dazu, dass die Ausbreitung von elektromagnetischen und gravitativen Wellen immer unabhängig von der Relativgeschwindigkeit aller Beteiligten mit Lichtgeschwindigkeit erfolgt.

Dass das so möglich ist, erstaunt zunächst ganz erheblich: Offenbar gibt es neben der Idee der Raumzeit noch eine deutlich einfachere Erklärungsmöglichkeit für die relativistischen Effekte, deren Existenz die Quantintheorie nicht in Frage stellt. In Frage stellt sie lediglich die Interpretation und die Art der mathematischen Modellierung. Diese sollte sich nämlich so eng wie möglich am zugrunde liegenden physikalischen Prozess orientieren und die Einführung neuer Zusatzdimensionen vermeiden.

Leider ist die Quantinotheorie keine vollständig äquivalente Darstellung des Bisherigen. Stattdessen steht sie mit der speziellen und der allgemeinen Relativitätstheorie im gleichen Verhältnis, wie die Weber-Elektrodynamik zur maxwellschen Elektrodynamik: Sie kommt in vielen Aspekten zu vergleichbaren experimentellen Vorhersagen, ist jedoch nicht zu einhundert Prozent identisch. Weiterhin ist die mathematische Struktur stark verschieden, da das vierdimensionale Prinzip der Relativität von Zeit und Raum durch das einfachere dreidimensionale Prinzip der Relativität der Kraft ersetzt wird. Es gibt Analysen die zeigen, dass dieser Ansatz zu einer äquivalenten Dynamik führt ([Tiandho2016], [2Szostek2018]). So lässt sich beispielsweise das bekannte Bertozzi-Experiment [Bertozzi1964] durch eine relativistische potentielle Energie anstatt durch eine relativistische kinetische Energie erklären.

Aufgrund ihrer Einfachheit und Anschaulichkeit erleichtert die Quantinotheorie die Analyse und Interpretation zahlreicher physikalischer Phänomene, auch solcher, die bislang als vollkommen unverstanden gelten. Im Nachfolgenden werden einige wichtige aufgezählt:

1. In der Weber-Elektrodynamik wird angenommen, dass die elektrische Kraft relativ ist und von der Differenzgeschwindigkeit zwischen Quelle und Empfänger abhängt. Dieser Umstand macht es möglich nicht nur den Magnetismus, sondern auch die Gravitation direkt auf die elektrische Kraft zurückzuführen. Die Grundidee besteht dabei darin anzunehmen, dass alle Elementarteilchen gebundene Partikel sind, die in ihrem Inneren zwei beinahe gleich große elektrische Ladungsmengen mit gegensätzlichem Vorzeichen enthalten (Plasmatröpfchen-Modell). Die elektrischen Ladungen selbst werden als vollkommen masselos betrachtet. Stattdessen wird gezeigt, wie durch eine leichte Unsymmetrie bei den Geschwindigkeitsvarianzen (Plasmatemperatur) eine schwache Kraft entsteht, die in allen Eigenschaften genau der Gravitation entspricht. Dadurch erhält auch die schwere Masse - wie schon der Magnetismus - den Status eines Sekundäreffektes der elektrischen Kraft.

2. Des Weiteren wird durch das Plasmatröpfchen-Modell der Quantinotheorie verständlich, weshalb massebehaftete Teilchen immer ein Antimaterie-Gegenstück besitzen. Gleichzeitig sagt die Quantinotheorie eine abstoßende Kraft zwischen Materie und Antimaterie voraus und bietet damit eine Erklärung für die Expansion des Universums und für die Baryonenasymmetrie.

3. Die Masse-Energie-Beziehung $E = m\,c^2$ lässt sich thermodynamisch begründen.

4. Die Gravitationsformel der Quantinotheorie erklärt die Periheldrehung des Merkur.

5. Die Quantinotheorie erklärt, weshalb bei nichtrelativistischen Relativgeschwindigkeiten Gravitation und Elektromagnetismus entkoppelt sind und den Eindruck vermitteln, zwei verschiedene Grundkräfte zu sein.

6. Die Quantinotheorie erklärt, weshalb Standardmaterie eine Trägheit besitzt: Wenn nämlich elektrische Ladungen oder neutrale gebundene Partikel ihre Geschwindigkeit ändern, also beschleunigt werden, müssen sie mit einem Teil des von ihnen selbst erzeugten Quantinofeldes in Wechselwirkung treten. Es kommt daher zwangsläufig zu einer Kraft, die der Beschleunigung genau entgegen gerichtet ist. Das ermöglicht die Herleitung der newtonschen Gesetze und der Formel $F = m\,a$.

7. Es kann gezeigt werden, dass in der Quantinotheorie das Äquivalenzprinzip der Allgemeinen Relativitätstheorie gilt.

8. In der Quantinotheorie ist es weiterhin möglich, masselose Teilchen - wie Photonen - als echte Materieteilchen zu interpretieren. Dazu wird vorausgesetzt, dass in ihnen die Ladungsmengen exakt gleich groß sind und sie sich so nah beieinander aufhalten, dass sich sogar die trägen Massen gegenseitig kompensieren. Aufgrund der gleich großen Ladungsmengen bilden sie ihr eigenes Antiteilchen und reagieren nur dann auf die Gravitation, aber auch auf die elektrische Kraft, wenn die in ihnen enthaltenen Ladungen in Schwingung geraten. Kleinste Kräfte beschleunigen sie sofort auf Maximalgeschwindigkeit relativ zur Kraftquelle, wobei die Photonen selbst wieder wellenförmige und lichtgeschwindigkeitschnelle Störungen im Quantinofeld erzeugen.

9. Des Weiteren erklärt die Quantinotheorie die Formeln $E = h\,f$ und $p = h/\lambda = h/c\,f$. Bei einem schwingenden Photon kommt es nämlich periodisch zu einer instantanen Ladungstrennung bis bei maximaler Auslenkung die enthaltenen Ladungen plötzlich ihre Trägheit spüren. Daraus folgt, dass ein mit der Frequenz $f$ schwingendes Photon $f$-mal pro Sekunde eine träge Masse besitzt. Mit zunehmender Frequenz steigt also die mittlere träge Masse. Daher ist beim Photon sowohl die Energie, als auch der Impuls direkt proportional zur Frequenz. Ein Photon besitzt damit eine (träge) Bewegungsmasse $m = h/c^2\,f$, jedoch keine Ruhemasse.

10. Die Deutung von Photonen mit Hilfe des Plasmatröpfchen-Modells erlaubt es, den photoelektrischen Effekt sowie den Compton-Effekt anschaulich zu erklären.

11. Das Plasmatröpfchen-Modell ermöglicht eine anschauliche Erklärung der Quantenmechanik. Es wird nämlich möglich das besondere Verhalten von Teilchen bei atomaren Abständen auf eine bislang vollkommen unbeachtet gebliebene klassische Kraft zurückzuführen welche dann entsteht, wenn die elektrischen Ladungsmengen in den Elementarteilchen schwingen. Die durch die Schwingungen entstehenden Kraftfluktuationen führen zu ponderomotorischen Kräften. Diese Kräfte können sogar interferieren und auf die Quelle selbst zurückwirken, indem sie reflektiert werden. Dadurch ist es erstmals möglich, dass quantenmechanische Doppelspaltexperiment vollkommen widerspruchsfrei in anschaulicher und logisch befriedigender Weise zu deuten. Insbesondere wird klar, wie einzelne Elektronen oder Photonen mit sich selbst interferieren. Interpretationen wie die Kopenhagener Deutung können vermieden werden.

12. Es wird möglich anschaulich zu erklären, weshalb ein System aus dicht benachbarten Elektronen und Protonen nur diskrete Energien besitzen kann.

13. Das Photonen-Modell der Quantinotheorie erklärt weiterhin, weshalb sich elektromagnetische Wellen immer scheibenförmig quer zu einer Stabantenne ausbreiten und wieso es keine elektrischen Longitudinalwellen gibt.

1.3 Struktur dieser Abhandlung

Es gibt verschiedene Möglichkeiten jemanden mit der Quantinotheorie vertraut zu machen. Eine besteht darin, direkt mit der Erklärung des Force-Carrier-Modells zu beginnen. Die mathematische Modellbildung dieses physikalischen Prozesses ist jedoch alles andere als trivial, während die qualitative Erklärung sehr philosophisch wirkt und nicht mehr in die heutige auf kleinste Details konzentrierte Zeit zu passen scheint.

Der Autor hielt es daher für sinnvoll, vor der Beschreibung des eigentlichen Force-Carrier-Modells zunächst in Abschnitt 2.1 das Problem der klassischen Elektrodynamik zu erläutern. Dieses Problem lautet Maxwellgleichungen: insbesondere wenn man diese für die Berechnung der Bahnkurven von Punktladungen verwendet. In Abschnitt 2.2 wird dann die elektromagnetische Erweiterung der Coulombkraft - die Weberkraft - eingeführt und mit der "Maxwellkraft" verglichen. Dabei wird deutlich, dass es sich beim Magnetismus lediglich um einen Effekt von vielen handelt und dass die Dualität von elektrischer und magnetischer Feldstärke ein Artefakt der Maxwellgleichungen darstellt.

In Abschnitt 2.3 folgen dann einige Beweise die zeigen, dass die Weberkraft die Erhaltungssätze der Physik erfüllt. Anschließend wird in Abschnitt 2.4 gezeigt, dass es sich bei der Gravitation ganz eindeutig um einen thermodynamischen elektrorelativistischen Effekt handelt.

Anschließend wird es dann in Abschnitt 2.5 etwas hypothetischer. Konkret wird der Frage nachgegangen, ob es sich bei den quantenmechanischen Effekten um Phänome handelt, die mit den Schwingungen des Plasmas in den Elementarteilchen zusammenhängen. Dass alle Elementarteilchen aus Plasma bestehen, war eine Folge des Abschnitts zuvor. Der Abschnitt 2.5 wird zeigen, dass dem tatsächlich so sein könnte, da durch Plasmaschwingen ponderomotorische Kräfte entstehen.

In Abschnitt 2.6 folgt dann schließlich die eine anschauliche Einführung in die Grundidee und in die Grundkonzepte der eigentlichen Quantinotheorie. Anschließend wird in Abschnitt 2.7 die zugehörige relativistische Feldtheorie erarbeitet und gezeigt, dass im Grenzfall kleiner Relativgeschwindigkeiten die Weberkraft folgt. Zu guter Letzt folgt dann in Abschnitt 2.8 eine Analyse des Effekts der Trägheit und eine Herleitung der newtonschen Gesetze auf Basis der zuvor geschaffenen Feldtheorie.

1.4 Zum Autor

1.4.1 Meine Motivation

Die Menschheit wird nur dann eine Überlebenschance besitzen, wenn sie es schafft, neue Grundlagentechnologien in der Raumantriebstechnik oder der Energieerzeugung zu entwickeln. Damit das gelingt, wird eine theoretische Basis benötigt, die in sich konsistent, kompakt, universell und logisch nachvollziehbar ist. Die moderne theoretische Physik erfüllt diese Kriterien nicht, denn sie besitzt keinen roten Faden. Stattdessen ist sie ein Flickenteppich aus sich gegenseitig widersprechenden Theorien und es wird teilweise sogar allen Ernstes behauptet, dass wir Menschen einfach nur nicht intelligent genug wären um die Logik der Natur intuitiv zu erfassen. Für die Ingenieurswissenschaften, welche neue Technologien entwickeln möchte, müssen die Naturgesetze aber auch anschaulich und logisch verständlich sein. Eine rein mathematische Beschreibung ist jedenfalls weder hinreichend noch in irgend einer Weise befriedigend.

Ich vermute auch, dass sich viele Physiker sehr wohl bewusst sind, dass mit ihrer Wissenschaft irgendetwas nicht stimmt. Jedenfalls ging es mir so, als ich vor etwa 25 Jahren begann, mich intensiv mit Physik zu beschäftigen. Meine Suche nach der Wahrheit war ein Umherirren in einem gigantischen Irrgarten aus Daten, Theorien und Vermutungen. 15 Jahre lang war meine Suche vollkommen erfolglos. Dann aber fand ich die richtige Frage und diese führte mich bisher wie ein Richtstrahl von einem Aha-Erlebnis zum nächsten. Wirklich bemerkenswert an dieser Fragestellung ist, dass sie die klassische Physik betrifft und nichts mit ART, Hochenergiephysik oder Quantenmechanik zu tun hat. Das war sehr unerwartet und am Anfang war ich mir auch nicht einmal im Klaren darüber, dass die Physiker vor einhundert Jahren zu einer anderen Antwort gelangt waren als ich. Daher begann ich sofort weiterzuarbeiten und es erstaunte mich später, dass niemand zuvor zu diesen Schlussfolgerungen gelangt war.

Heute weiß ich, dass die Physik einen Fehler in den Grundannahmen hat. Da ich diesen Fehler aufgrund meiner unvoreingenommen und freien Herangehensweise nicht gemacht habe, war es mir möglich, nach und nach immer weiter vorzudringen. Und auch wenn noch sehr vieles unbearbeitet ist, so ist zumindest der tote Punkt überschritten an dem sich die heutige Physik befindet, da das Grundgerüst der Quantinotheorie einen Erklärungsansatz bildet, der alles grob an die richtige Position rückt. Derzeit bin ich dabei die Details zu untersuchen. Auch verstehe ich immer besser, wie alles zusammenhängt. Ich bin daher permanent damit beschäftigt alles zu ordnen und zu sortieren. Und das tue ich auf Basis dieser Seite, welche daher nicht nur Dokumentation für die Öffentlichkeit ist, sondern mir auch gleichzeitig als Forschungsinstrument und Labortagebuch dient. Letzteres stellt auch den Grund dafür dar, dass ich hier nicht in Englisch sondern in meiner Muttersprache schreibe.

Was ich mit dieser Seite im Übrigen nicht beabsichtige ist zu missionieren. Ich bin zwar der Meinung, dass - solange die Grundlagen systematische Fehler enthalten - die Suche nach neuen Teilchen in Großbeschleunigern wenig Sinn ergibt. Aber das ist meine Meinung und ich respektiere es, wenn jemand davon überzeugt ist, dass ich unrecht habe. Gleichzeitig zählt für mich nicht, was von der Mehrheit der wissenschaftlichen Community für richtig gehalten wird. Wissenschaft ist keine Politik, weder eine Demokratie noch eine Oligarchie. Es gibt keinen Kompromiss für die Wahrheit. Was die Wahrheit ist, muss jeder für sich anhand aller ihm zur Verfügung stehenden Fakten selbst entscheiden. Andernfalls wäre es nicht Wissenschaft sondern Glaube. Im Übrigen bin ich auch nicht an wissenschaftlicher Reputation interessiert. Mir geht es allein um die Sache. Was ich jedoch immer sehr zu schätzen weiß ist ein ungezwungener, offener, freiheitlicher Gedankenaustausch, da ich dadurch neue Fakten und Sichtweisen kennenlernen kann. Wer also Fragen hat, Fehler findet oder konstruktive Kritik loswerden möchte, darf mir gern schreiben. Ich freue mich.

1.4.2 Ein wenig über mich

Die meisten Menschen finden Physik wohl eher langweilig. Mir ging das in der Schulzeit nicht anders. Bei schiefen Ebenen und ähnlichem konnte ich mich kaum wachhalten. Anderseits liebte ich es damals sehr mir kleine Maschinen und Mechanismen auszudenken und sie mit dem Metallbaukasten aufzubauen. Wahrscheinlich habe ich deshalb Ingenieurwissenschaften studiert, um genau zu sein, Technische Informatik, also eine Mischung aus Elektrotechnik und Informatik. Natürlich kommt man als E-Techniker nicht um die Physik herum und die Hochschullehrer für Physik an der TU Berlin waren wirklich sehr inspirierend.

Da ich sehr früh Familie hatte und für diese sorgen musste, verbrachte ich die Hälfte meiner Studienzeit damit Geld zu verdienen. Glücklicherweise hatte ich mich entschieden, dass Notwendige mit dem Nützlichen zu verbinden und beim Fraunhofer IPK in Berlin angefangen. Meine Kollegen dort waren zwei ältere, extrem erfahrene Ingenieure. Zusammen entwickelten wir ein Lasermesssystem namens ARGUS II. Mein Part als Informatiker bestand darin, die Messsoftware und die Algorithmen zu entwickeln. Unser kleines Team war so erfolgreich, dass wir später den Fraunhofer Sonderpreis erhielten.

Wahrscheinlich wäre ich beim IPK geblieben, aber es war die Zeit der New-Economy und die Gehälter für junge Informatiker waren in der Industrie einfach geradezu unverschämt gut. Und so wechselte ich zu einem jungen Startup. Wenige Monate später war die Firma pleite. Von dem hohen Informatikergehalt hatte ich nicht viel gehabt. Zum Glück dauerte es nicht lange und ich fand eine neue Stelle nur ein Haus weiter. Auch hier war ich wieder bei einem Startup, gegründet von vier promovierten Physikern, die es sich zur Aufgabe gemacht hatten, eine funktionierende maschinelle Spracherkennung zu entwickeln. Ein wichtiger Teil meines Jobs dort bestand darin, mir neue Mustererkennungs-Algorithmen auszudenken und zu testen. Wir hätten es damals beinahe geschafft. Aber dann kam das Ende des VC-finanzierten New-Economy-Booms.

Ich fand die Aufgabe ein gutes Mustererkennungsverfahren zu finden derartig spannend, dass ich einfach auf eigene Rechnung weitermachte. Irgendwann hatte ich dann die entscheidende Idee, nämlich wie man eine Spracherkennung baut, die vollkommen unempfindlich gegen den Raumklang ist. Ich gründete eine Firma welche sprachgesteuerte Lichtschalter produziert und für andere Firmen Elektronik-, Algorithmen und Linuxentwicklungen durchführt. Zwischenzeitlich habe ich noch in künstlicher Intelligenz und elektronischer Messtechnik promoviert. In dieser Zeit habe ich auch eine Reihe von Lehrveranstaltungen in Grundlagen der Elektrotechnik, Mustererkennung und Elektronik durchgeführt.