The drag coefficient of Fresnel

Wenn Sie sich für Physik interessieren, müssen Sie „Unbelievable“!

Bradley beobachtete die stellare Aberration des Sterns  y-Draconis im Jahr 1727. Wir haben in den vorherigen Kapiteln gezeigt, dass die Schlussfolgerung der Wissenschaft, es könne keinen gezogenen Äther geben, verfrüht war. Die Annahme der Wissenschaft, dass gezogener Äther nicht existieren könne, hatte Folgen; die beobachtete stellare Aberration tritt auf, also musste es eine andere Erklärung geben.

Das Licht eines Sterns in einem Teleskop wird zum Brennpunkt gebogen. Die Wissenschaft nahm an,  um die stellare Aberration erklären zu können, dass das Licht des Sterns sich seitlich im Teleskop weiterbewegt. Wenn die Lichtstrahlen des Sterns die Linse des Teleskops rechtwinklig treffen, dann würde das Bild des Sterns seitlich vom Mittelpunkt liegen wegen der angenommenen fortdauernden seitlichen Bewegung des Lichts im Teleskop.

Die Art, wie Wissenschaftler offenbar annahmen, dass die stellare Aberration im Teleskop entsteht, ist vergleichbar mit einer Kugel, die auf das Herz zielt. Das Opfer bewegt sich so schnell wie möglich zur Seite, um die Kugel zu vermeiden. Die Kugel trifft das Herz an einer anderen Stelle, weil das Opfer seitlich ausweicht. Die Wissenschaft argumentierte daher, dass wenn das Teleskop mit Wasser gefüllt wäre, die beobachtete Aberration zunehmen müsste. Licht reist langsamer in Wasser als im Vakuum oder in Luft.

Aufgrund der Verringerung der Lichtgeschwindigkeit in Wasser nahm man an, dass das Licht im Teleskop, wenn es mit Wasser gefüllt ist, mehr Zeit hat, seitlich zu wandern, und somit die Aberration zunehmen würde. Die Lichtgeschwindigkeit in Wasser ist  c  geteilt durch den Brechungsindex  n von Wasser. Der Brechungsindex von Wasser beträgt ca.  n=1,33. Das Licht des Sterns bleibt länger im Teleskop, wenn es mit Wasser gefüllt ist. Der Lichtstrahl hat mehr Zeit, seitlich zu wandern, und deshalb erwartete die Wissenschaft eine Zunahme der stellaren Aberration um den Faktor 1,33.

Um unser Gleichnis mit dem Opfer fortzusetzen: Das Opfer wird jetzt mit einem Pfeil beschossen. Der Pfeil ist wieder exakt auf das Herz gerichtet. Das Opfer läuft seitlich so schnell wie möglich, und weil der Pfeil länger braucht, um das Herz zu erreichen, muss die Einstichstelle weiter seitlich liegen. Das Opfer hat mehr Zeit, seitlich zu bewegen, bevor der Pfeil sein Herz durchbohrt.

Im Jahr 1871 führte Sir Geofry Air dieses Experiment durch. Er maß jedoch keinen Anstieg der Aberration. Die Aberration des Sterns war gleich, ob das Teleskop mit Wasser gefüllt war oder nicht! Das war nicht wirklich überraschend, weil Fresnel 1818 postuliert hatte, dass es einen „Drag‑Faktor“ geben würde.

Fresnel kam zu diesem Schluss, nachdem Arago beobachtet hatte, dass die Erde immer „ruhig“ im Äther zu sein scheint. Aber die Wissenschaft hatte zuvor geschlossen, dass gezogener Äther nicht existiere. Ein Drag‑Faktor musste eingeführt werden, um den Widerspruch zwischen „immer ruhend im Äther“ (Arago) und der angenommenen „Nicht‑Existenz“ des gezogenen Äthers zu „erklären“.

Nun hätte die Wissenschaft sich fragen sollen, ob das korrekt sei. Offenbar war die Wissenschaft so darauf fixiert, nach absolutem Äther zu suchen, dass dieses offensichtliche Zeichen ignoriert wurde. Um also das Fehlen einer Zunahme der stellaren Aberration zu erklären, wenn das Teleskop mit Wasser gefüllt ist, musste ein Drag‑Faktor eingeführt werden!

Oben ist ein sehr kurzer historischer Überblick über die Versuche von Wissenschaftlern, die Sternaberration zu erklären. Jegliche Logik darin zu finden ist schwierig. Seltsame Konzepte wurden von Wissenschaftlern vorgeschlagen, um das Phänomen zu erklären, weil die einzige logische Erklärung abgelehnt wurde.

Der Dragfaktor von Fresnel ist:

f    ist der Dragfaktor von Fresnel und n  der Brechungsindex.

Im Allgemeinen kann man feststellen, dass im 19^ten  Jahrhundert Physiker stark davon überzeugt waren, dass es einen absoluten Äther gebe, in dem Licht sich in alle Richtungen mit derselben Geschwindigkeit c bewegt. Der Äther wurde als absolut angenommen, weil Experimente zeigten, dass unter allen Umständen die Lichtgeschwindigkeit immer c war. Der absolute Äther war dann das angenommene Medium, das im Vakuum existiert, durch das Licht propagiert. Der absolute Äther wird als ruhend betrachtet, während alle Sterne und Planeten sich im Vergleich zum absoluten Äther bewegen. Wenn der Äther nicht beeinflusst werden kann , dann ist dieser Äther absolut. Nur wenn die Erde im absoluten Äther ruht, wird Licht mit gleicher Geschwindigkeit in alle Richtungen reisen. Wenn die Erde sich im absoluten Äther bewegt, kann die Lichtgeschwindigkeit nicht in allen Richtungen gleich sein, weil das Licht sich im Äther in alle Richtungen mit c bewegt. Wenn die Erde relativ zum Äther auf der Erde die Lichtgeschwindigkeit nicht c in allen Richtungen sein kann, weil das Licht sich im absoluten Äther in alle Richtungen mit c bewegt; man kann beides nicht gleichzeitig haben.

In Experimenten wurde beobachtet, dass die Lichtgeschwindigkeit immer c in allen Richtungen war. Der gezogene Äther wurde abgelehnt, und daher blieb die einzige mögliche Form von Äther der absolute Äther. Da die Erde auf ihrem Weg um die Sonne nicht stets ruhend im absoluten Äther sein kann, muss ein physikalischer Prozess existieren, der erklärt, warum die Erde scheinbar im absoluten Äther ruht. Der Dragfaktor von Fresnel war eine mögliche Erklärung.

Nächstes Kapitel:  Das Experiment von Fizeau