PDF zum Download - Tim Boson / Condor

Das folgende Formelquartett demonstriert die entsprechenden physikalischen Gesetze dreidimensionaler
irreversibler Ausbreitung von Wärme und elektrischer Feldstärke:
v r
r ρ r r
j = − λ ∇ u Fouriersches Gesetz E = ∇×
H
4π
r
∂u r 2
∂ H ρ r r 2
= a ∇ u Ausbreitung der Wärme = ∇ H
∂ t
∂ t 4π μ
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lokales Ohmsches Gesetz
Ausbreitung der elektrische Feldstärke
Es bedeuten (1) j die Wärmestromdichte, λ die Wärmeleitzahl, u die Temperatur, t die Zeit, a
die Temperaturleitzahl und (2) E oder H die elektrische oder magnetische Feldstärke, ρ der
ohmsche Widerstand und μ die Permeabilität. Beide Gleichungspaare sind formal identisch:
Im Fall der Wärmeausbreitung ist die treibende Variable – die Temperatur u – ein Skalar; im
Fall der Ausbreitung der elektrischen Feldstärke wird der treibende Mechanismus – das Magnetfeld
– durch die vektorielle magnetische Feldstärke bestimmt. Zwei Items sind von entscheidender
Bedeutung:
(i) Die verschiedenen Probleme der Wärmeleitung mit ihren Lösungen nach Fourier, können
lt. Maxwell alle in Probleme der „Fortleitung elektromagnetischer Größen“ transponiert
werden und sie repräsentieren deshalb irreversible Prozesse.
(ii) Die Transportgleichungen sind partielle Differentialgleichungen vom parabolischen Typ.
Deshalb erfolgt auch die „Fortleitung elektromagnetischer Größen“ nach bekanntem Muster
mit unendlich großer Ausbreitungsgeschwindigkeit!
Tim Boson:
Das befürchtete Unglück ist also tatsächlich eingetreten: Die gegenüber der ‚Schönwetter-
Theorie’ Heavisides realistischere Physik Maxwells fährt die eigene Theorie voll ‚gegen die
Wand’! Verlieren Einsteins Relativitätstheorien damit ihre traditionelle theoretische Basis
durch die Maxwell-Faradaysche Elektrodynamik?
TSWS:
Wie man’s nimmt! Maxwell selbst macht in seinem Treatise (1892, Art. 803) eine apodiktische
Bemerkung: Er konstatiert, dass es keine bestimmte Geschwindigkeit gibt, die man z. B.
für die „Fortleitung elektromagnetischer Größen“ als ‚Ausbreitungsgeschwindigkeit’ definieren
könnte. Woher wusste er das, und was wollte er damit sagen? Offenbar war ihm zumindest
klar, dass die Entdeckung irreversibler Ausbreitungsprozesse mit seiner Lichttheorie in
Konflikt geraten könnte. Aber was tun? Eine ‚natürliche Ausbreitungsgeschwindigkeit’ war
wie bei der Wellenfortpflanzung - die immer mit einer bestimmten Geschwindigkeit abläuft -
tatsächlich nicht in Sicht.
Was Maxwell nicht mehr erlebte, verdanken wir erst im 20. Jahrhundert vor allem zwei italienischen
Mathematikern (Guido Fubini & Leonida Tonelli) sowie dem US-Mathematiker
Lawrence C. Evans. Sie lieferten die entscheidenden Methoden für den strengen Beweis einer
unendlich großen lokalen Ausbreitungsgeschwindigkeit bei partiellen Differentialgleichungen
vom parabolischen Typ. Damit ist erwiesen, dass die klassische »Maxwell-Faradaysche
Elektrodynamik« für strenge theoretische Ansprüche nicht aufrecht zu erhalten ist. Gegebenenfalls
muss sie umgebaut werden, damit auch irreversible elektrodynamische Ausbreitungsprozesse
erfasst werden können. Dazu sind aber partielle Differentialgleichungen vom
hyperbolischen Typ erforderlich. Inwieweit in diesem Fall die resultierende elektrodynamische
Lichttheorie dann noch für Relativitätstheorien als Basis in Frage kommt, muss hier offen
bleiben.