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In der Novemberausgabe wird im Artikel „Und wieder hatte Einstein Recht“ über die Messung der gravitativen Rotverschiebung im Schwerefeld eines massereichen Schwarzen Lochs berichtet. Früher (z. B. Pound Rebka Experiment) und vielfach heute noch wird dieser Effekt der ART erklärt, indem man dem Photon gemäß der SRT eine alternative Masse zuschreibt. Weil diese während der Bewegung entgegen der Schwerkraft Arbeit auf Kosten ihrer eigenen Energie aufwenden müsse, würde sich dabei die Frequenz des Photons verringern. Auch in obigem Artikel heißt es „Das Licht braucht etwas von seiner eigenen Energie, um aus dem Potenzial zu entkommen“.
In Wikipedia ( https://de.wikipedia.org/wiki/Tests_der_allgemeinen_Relativitätstheorie#Gravitative_Rotverschiebung ) z. B. steht in Bezug auf den äquivalenten umgekehrten Fall der gravitativen Blauverschiebung „Solch einfache Herleitungen übergehen allerdings die Tatsache, dass in der ART vielmehr Uhrengangraten als Energien verglichen werden. Mit anderen Worten, die „höhere Energie“ des Photons nachdem es gefallen ist, kann auch dem langsamen Gang der Uhren in tieferen Bereichen des Gravitationspotentials zugeschrieben werden.“
Man kann dies als unterschiedliche Betrachtungsweisen abtun. Aber letztlich handelt es sich doch wohl bei diesem wichtigen relativistischen Effekt um eine gravitative Zeitdilatation, primär also auch um einen Einfluss auf die emittierende Quelle (Atom) und nicht auf das Photon. Nur ist die Frequenz des Oszillators nicht wie in der SRT von seiner Bewegung sondern von der Stärke des Gravitationsfeldes abhängig. Nicht umsonst muß man die Gangrate der GPS-Satellitenuhren vor dem Launch um einen bestimmten Betrag (4,4·10−10 ) gegenüber der der Bodenuhren verringern, damit diese dann „oben“ nicht schneller gehen als die Bodenuhren.
Stellungnahme der Redaktion
An sich sind beide Sichtweisen "richtig", aber die allgemein-relativistische ist vorzuziehen. Zwar verliert das Photon beim Aufsteigen aus dem Gravitationsfeld "wirklich" die genannte Energiedifferenz, aber nicht wirklich, weil es Arbeit (im klassischen bzw. speziell-relativistischen Sinn) leistet, sondern - viel konsequenter relativistisch gesehen - wegen des von außen gesehenen langsameren Gangs der atomaren "Uhren" tief unten im Gravitationsfeld.
Insoweit gebe ich Herrn Feist freudig Recht. An einem Punkt möchte ich Herrn Feist im gleichen Sinne sogar noch etwas präzisieren: Es ist auch nicht ein "Einfluss auf die emittierende Quelle", die die Rotverschiebung verursacht, sondern es ist wirklich und ausschließlich der Unterschied zwischen der Lage der emittierenden Quelle und der Lage des Empfängers. Das emittierende Atom schwingt nicht langsamer, es weiß nichts von dem gravitativen Potential, in dem es sich befindet. Es hat exakt die gleichen Eigenschaften, die es hier auf der Erde oder irgendwo im interstellaren Raum hätte.
Ulrich Bastian
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Erklärungsvarianten der gravitativen Rotverschiebung
25.10.2018, Norbert Feist, GersthofenIn Wikipedia ( https://de.wikipedia.org/wiki/Tests_der_allgemeinen_Relativitätstheorie#Gravitative_Rotverschiebung ) z. B. steht in Bezug auf den äquivalenten umgekehrten Fall der gravitativen Blauverschiebung „Solch einfache Herleitungen übergehen allerdings die Tatsache, dass in der ART vielmehr Uhrengangraten als Energien verglichen werden. Mit anderen Worten, die „höhere Energie“ des Photons nachdem es gefallen ist, kann auch dem langsamen Gang der Uhren in tieferen Bereichen des Gravitationspotentials zugeschrieben werden.“
Man kann dies als unterschiedliche Betrachtungsweisen abtun. Aber letztlich handelt es sich doch wohl bei diesem wichtigen relativistischen Effekt um eine gravitative Zeitdilatation, primär also auch um einen Einfluss auf die emittierende Quelle (Atom) und nicht auf das Photon. Nur ist die Frequenz des Oszillators nicht wie in der SRT von seiner Bewegung sondern von der Stärke des Gravitationsfeldes abhängig. Nicht umsonst muß man die Gangrate der GPS-Satellitenuhren vor dem Launch um einen bestimmten Betrag (4,4·10−10 ) gegenüber der der Bodenuhren verringern, damit diese dann „oben“ nicht schneller gehen als die Bodenuhren.
An sich sind beide Sichtweisen "richtig", aber die allgemein-relativistische ist vorzuziehen. Zwar verliert das Photon beim Aufsteigen aus dem Gravitationsfeld "wirklich" die genannte Energiedifferenz, aber nicht wirklich, weil es Arbeit (im klassischen bzw. speziell-relativistischen Sinn) leistet, sondern - viel konsequenter relativistisch gesehen - wegen des von außen gesehenen langsameren Gangs der atomaren "Uhren" tief unten im Gravitationsfeld.
Insoweit gebe ich Herrn Feist freudig Recht. An einem Punkt möchte ich Herrn Feist im gleichen Sinne sogar noch etwas präzisieren: Es ist auch nicht ein "Einfluss auf die emittierende Quelle", die die Rotverschiebung verursacht, sondern es ist wirklich und ausschließlich der Unterschied zwischen der Lage der emittierenden Quelle und der Lage des Empfängers. Das emittierende Atom schwingt nicht langsamer, es weiß nichts von dem gravitativen Potential, in dem es sich befindet. Es hat exakt die gleichen Eigenschaften, die es hier auf der Erde oder irgendwo im interstellaren Raum hätte.
Ulrich Bastian