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2.7 Schwingende Dipole

Im Abschnitt zuvor wurde gezeigt, dass durch das Schwingen einer Ladung Dichteschwankungen im umgebenden Quantinofeld entstehen, die sich nach allen Richtungen wellenförmig ausbreiten. Die Phasengeschwindigkeiten dieser Wellen haben dabei sehr verschiedene Werte, wobei der Lichtgeschwindigkeit zunächst keine gesonderte Rolle zukommt. Diese erhält sie erst dadurch, dass Wellen, die sich relativ zu einer Empfängerladung mit Lichtgeschwindigkeit bewegen, zu einer maximalen Wirkung führen. Sich mit Überlichtgeschwindigkeit bewegende Wellen können hingegen gar nicht wechselwirken.

Welcher Wellenanteil aus Sicht einer bewegten Empfängerladung gerade Lichtgeschwindigkeit hat, hängt nur von der Relativgeschwindigkeit zwischen Quantinos und Ladung ab. Eine Änderung der Geschwindigkeit der Empfängerladung führt dazu, dass ein anderer Wellenanteil mit einer anderen Phasengeschwindigkeit relevant wird. Dieser Filter- oder Ausblendeffekt führt dazu, dass es einer beliebig gleichförmig bewegten Empfängerladung so erscheint, als ob sich die Dichteschwankungswellen der Quantinos immer mit einer konstanten Geschwindigkeit ausbreiten.

Diesen Effekt erkennt man noch besser, wenn man anstelle einer einzelnen Ladung, zwei gegensätzlich gleich große Ladungen betrachtet, die zunächst am selben Ort ruhen und dann für einen kurzen Moment eine einzelne gegenläufige Schwingung ausführen. Abbildung 2.7.1 zeigt die entstehende Quantinowelle auf der linken Seite, wobei nur der Wellenanteil dargestellt ist, welcher auf die Empfängerladung (oben, grau) eine maximale Wirkung ausübt.
Abbildung 2.7.1: Der Quantinofluss eines schwingenden Dipols aus Sicht eines ruhenden Empfängers (links) und das daraus resultierende elektrische Feld (rechts).

Wie links in der Abbildung 2.7.1 zu sehen ist, wird die grau dargestellte Empfängerladung zunächst gleichmäßig von positiven (blau) als auch von negativen Quantinos (rot) getroffen. Da sich die Kraftwirkungen aufheben, kommt es im zeitlichen Mittel zu keiner Bewegung der Empfängerladung. Die positive Ladung wird also durch die negative Ladung neutralisiert. Die plötzlich einsetzende Schwingung der beiden Quellladungen des Dipols beseitigt diesen Gleichgewichtszustand. Man erkennt, wie sich zunächst eine Front aus negativen Quantinos der Empfängerladung nähert. Danach folgt eine Front aus positiven Quantinos.

Da Quantinos Kraftvermittler sind, wird die Empfängerladung beim Eintreffen der Fronten bewegt. Das heißt, sie wird, falls sie positiv geladen ist, zunächst angezogen und danach weggedrückt. Effektiv führt sie eine einzelne Schwingung aus. Die Zeit, die zwischen der Schwingung des Dipols, also der Quelle, und der Schwingung der Empfängerladung vergeht, entspricht dem Abstand geteilt durch die Lichtgeschwindigkeit.

Auf der rechten Seite der Animation 2.7.1 ist das zugehörige elektrische Feld der Quantinowelle dargestellt. Es ergibt sich aus der Wirkung aller Wellen, also auch der Wellen, die sich mit einer anderen Phasengeschwindigkeit bewegen. Wie sich zeigt, breitet sich die Änderung der elektrischen Feldstärke im Wesentlichen ebenfalls in Form eines Ringes aus. Der Radius des Ringes vergrößert sich dabei mit Lichtgeschwindigkeit.

Es ist an dieser Stelle wichtig auf zweierlei hinzuweisen. Als erstes, ein Hinweis an den Leser mit physikalischem Hintergrundwissen: Es handelt sich hier noch nicht um das Feld eines Hertzschen Dipols. Dieser wird später behandelt. Zweitens, die Richtung der elektrischen Feldstärke zeigt nicht grundsätzlich in Bewegungsrichtung der Quantinos, wie man vielleicht flüchtig betrachtet denken könnte. Stattdessen ist es so, dass die elektrische Feldstärke nur die mittlere Wirkung aller Quantino-Einzelströmungen darstellt. Und diese können natürlich gleichzeitig in verschiedene Richtungen gehen. Bei den überlagerten Feldern mehrerer Ladungen oder Dipole ist das sogar die Regel.
Abbildung 2.7.2: Der Quantinofluss eines schwingenden Dipols aus Sicht eines bewegten Empfängers (links) und das daraus resultierende elektrische Feld (rechts).

Die Animation 2.7.1 zeigte, dass ein schwingender Dipol eine Welle abstrahlt, die sich einige Zeit durch den Raum bewegt, bevor sie bei einer ruhenden Empfängerladung eine Kraftwirkung ausübt. Was aber ist, wenn sich die Empfängerladung bewegt? Abbildung 2.7.2 untersucht diese Fragestellung und zeigt die gleiche Dipolschwingung aus dem Standpunkt einer sich mit 50% der Lichtgeschwindigkeit nach links bewegenden Empfängerladung. Was sofort auffällt ist, dass sich die Welle nicht mehr in alle Richtungen gleich schnell ausbreitet. Eine genauere Analyse zeigt, dass sich der "Lichtpuls" überall gerade so schnell bewegt, dass es den Abstand, der zwischen Empfänger und Quelle zum Zeitpunkt des Aussendens bestanden hat, genau mit Lichtgeschwindigkeit überwindet. Weiterhin fällt auf, dass der Empfänger die Quellladung nicht dort wahrnimmt, wo sie sich tatsächlich befindet, also im Zentrum des Ringes. Dieses führt zu interessanten Effekten, wie einer scheinbaren Zeitdilatation. Auch der longitudinale Dopplereffekt ist zu erkennen, ebenso wie der transversale.

Es ist an dieser Stelle wichtig zu betonen, dass sich physikalisch nichts geändert hat. Die Quelle, als auch die Welle selbst, sind in beiden Fällen exakt gleich. Die Wirkung der Welle hängt jedoch von der Perspektive des Empfängers ab, wodurch sie in unterschiedlichen Bezugssystemen eine scheinbar völlig andere Form hat. Und obwohl noch einige wichtige Aspekte fehlen, die man vom Licht und von elektromagnetischen Wellen her kennt, können mit dem hier beschriebenen einfachen Modell des Lichtes bereits alle Testexperimente der speziellen Relativitätstheorie erklärt werden (Bis auf eines. Siehe unten). Dies lässt sich damit begründen, dass auch in der Quantinotheorie die beiden Axiome der speziellen Relativitätstheorie, nämlich die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit, als auch die Gültigkeit des speziellen Relativitätsprinzips, erfüllt sind. Leider ist es aber nicht so, dass Quantinotheorie und spezielle Relativitätstheorie äquivalent wären. Um zwischen beiden Theorien entscheiden zu können, werden jedoch neue, speziell auf den Unterschied zugeschnittene Experimente benötigt.

Es soll nicht verschwiegen werden, dass ein Testexperiment durch die Quantinotheorie nicht direkt erklärt werden kann, nämlich das Hafele-Keating-Experiment. Quantinotheorie und spezielle Relativitätstheorie unterscheiden sich in der sogenannten Relativität der Gleichzeitigkeit. Die spezielle Relativitätstheorie geht davon aus, dass ein Lichtpuls ein lokalisiertes Ereignis ist. Die Quantinotheorie nimmt hingegen an, dass ein Lichtpuls gleichzeitig mit vielen verschiedenen Geschwindigkeiten existiert und der Empfänger den Anteil bevorzugt wahrnimmt, der aus seiner Sicht Lichtgeschwindigkeit hat. Daher ist ein Ereignis, welches für einen Beobachter gleichzeitig stattfindet, auch für jeden anderen Beobachter gleichzeitig. In der speziellen Relativitätstheorie kann das wegen der Lokalität des Lichtpulses nicht gelten, wie Einstein gezeigt hat. Das führt dann letztlich zum sogenannten Zwillingsparadoxon. In der Quantinotheorie gibt es hingegen kein Zwillingsparadoxon und die Zeitverschiebungen verschwinden schlagartig, nachdem beide Bezugssysteme wieder zueinander ruhen. Das heißt jedoch nicht, dass Zeitmessungen überall das gleiche Ergebnis liefern müssen! Insbesondere kann man in der Quantinotheorie davon ausgehen, das eine Zeitmessung unter Einfluss von Kräften andere Ergebnisse liefern wird. Zeit ist nämlich nicht das, was man auf der Uhr abliest. Eine Uhr misst die Geschwindigkeit, mit der atomare Prozesse ablaufen. Die Geschwindigkeit von derartigen Prozessen wird jedoch durch Kraftwirkungen bestimmt, welche auch in der Quantinotheorie relativ sind. Das Hafele-Keating-Experiment ist damit kein gutes Testexperiment um zwischen Quantinotheorie und spezieller Relativitätstheorie zu entscheiden.