Dunkle Materie

Die Existenz dunkler Materie wird in der Kosmologie postuliert, da nur so die Bewegung der sichtbaren Materie erklärt werden kann, insbesondere die Geschwindigkeit, mit der sichtbare Sterne das Zentrum ihrer Galaxie umkreisen. In den Aussenbereichen ist diese Geschwindigkeit deutlich höher, als man es allein auf Grund der Gravitation der Sterne, Gas- und Staubwolken erwarten würde.

Galaxie

In etwa diesem Wortlaut kann man den Begriff im Wikipedia nachlesen. Die Wissenschaft ist immer noch auf der Suche nach dieser Kraft!
Als Lösung wird ein sogenannter "Halo" definiert, welche die hypothetische, aus dunkler Materie bestehende Aureole, die ganze Galaxien und Galaxiehaufen durchdringt und umgibt. Diese Aussage würde ich aber eher bei den Phantasieprodukten einordnen, auch wenn sie aus dem Lager der Wissenschaft entstammt.
Es gibt für die 'dunkle Materie' eine viel elegantere und einfachere Erklärung, so dass man nicht auf solche Konstrukte zurückgreifen muss! Hierzu ist es aber notwendig, dass man 'die allgemeine Relativitätstheorie' (ART) versteht. Im Bereich von Sonnensystemen ist der Einfluss der ART so gering, dass es ausreicht das Gravitationsgesetz von Newton anzuwenden. Benutzt man aber die gleichen Formeln für die Berechnung von Galaxien so kann der Einfluss der ART nicht mehr vernachlässigt werden! Berichte, welche die Halo beschreiben, zeigen aber, dass der Einfluss der ART nicht mitberücksichtigt wurde, was mich sehr erstaunt! Logischerweise entsteht daraus das Rätsel der dunklen Materie. Die Berechnungen scheinen nicht mit den Beobachtungen übereinzustimmen. Entweder sind die Sterne in der nähe vom schwarzen Loch zu langsam, oder aber die Sterne am Rande der Galaxie viel zu schnell unterwegs!

Bei diesen Berechnungen muss der Einfluss der ART in jedem Fall mitberücksichtigt werden, da er in diesen Grössenordnungen sehr gross sein muss! Dies lässt sich mit einfachen Überlegungen nachvollziehen:

Im Zentrum einer Galaxie befindet sich ein schwarzes Loch, dessen Gravitation so stark ist, dass die Zeit stehen bleibt! Die Verlangsamung der Zeit und ihre Wirkung auf die Umgebung ist somit sehr gross. Die Mitberücksichtigung vom Einfluss der ART ist somit ausschlaggebend für korrekte Berechnungen!

Wie aber sind die Berechnungen durchzuführen, denn entsprechende einfache Formeln gibt es (noch) nicht! Es gibt Formeln, mit denen die Raumkrümmung berechnet werden kann, niemand scheint aber zu wissen, wie diese in diesem Fall anzuwenden sind. Eine Lösung hierfür wären Formeln zu entwickeln, die den Sachverhalt einfacher darstellen. Dies ist aus meiner Sicht möglich, indem man die Zusammnehänge logisch darstellt. Dies will ich nun versuchen. Dazu ist es notwendig, das grundsätzliche Prinzip der Relativitätstheorie zu verstehen.

Bei dieser Theorie geht es im wesentlichen darum, dass Uhren an unterschiedlichen Orten unterschiedlich schnell laufen können. Diese von Einstein auf diese Art formulierte Aussage möchte ich präzisieren. Es geht nicht darum, dass Uhren unterschiedlich schnell laufen, sondern dass die Zeit selber unterschiedlich schnell läuft. Um diese Präzisierung zu verdeutliche, verwende ich den Begriff Zeitfluss. Der Zeitfluss an unterschiedlichen Orten kann unterschiedlich schnell sein. Es stellt für mich den Sachverhalt präzieser dar.

Es gibt weitere Begriffe deren Aussage ich präzisieren möchte. Die Raumkrümmung und örtliche Verlangsamung der Zeit drücken prinzipiell dasselbe aus. Ebenso handelt es sich bei einem Lichtstrahl, der von schwarzen Löchern abgelenkt wird, um genau den gleichen Effekt bzw. um das gleiche Prinzip. Weitere Begriffe wie z.B. die soganannte Gravitationslinsen, beschreiben genauso das gleiche Verhalten, einfach auf eine andere Art. Ein Lichtstrahl mit konstanter Geschwindigkeit, kann immer nur geradaus fliegen, es sei denn der Zeitfluss ändert sich! Nur so ist es möglich, dass sich der Lichtstrahl krümmt.

Stellen wir uns vor, Soldaten marschieren in Viererkolonne im Gleichschritt geradeaus. Soldaten in den rechten Reihen bewegen sich auf einmal langsamer. Die Gruppe beginnt automatisch einen Bogen zu machen. Genauso stelle ich mir es vor, wenn der Lichtstrahl durch unterschiedliche Zeitflüsse gebogen wird. Die analoge Vorstellung, dass Licht von der starken Gravitation angezogen wird ist aus meiner Sicht falsch. Licht besitzt selber keine Masse und kann somit von Masse auch nicht angezogen werden! Jeweil an Ort gemessen hat das Licht immere exakt die Lichtgeschwindigkeit 'c', wie es die Theorie definiert. Diese Messung bezieht sich aber immer auf den örtlichen Zeitfluss. Der Zeitfuss hingegen kann sich ändern und damit auch entsprechend die Lichtgeschwindigkeit, wodurch die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit gewährleistet ist.

Es gibt aber noch andere Begriffe, die den gleichen Effekt umschreiben. Hier ist aber der direkte Zusammenhang nicht mehr so einfach zu erkennen. Die Zunahme der trägen Masse aus der SRT (die speziellfe Reelativitätstheorie) ist eine andere Sichtweise vom Effekt der Zeitverlangsamung. Dies wird bei Teilchenbeschleuniger täglich unter Beweis gestellt:

Die Masse der beschleunigten Teilchen nimmt zu und diese Teilchen können somit niemals die Lichtgeschwindigkeit überschreiten! Beim Versuch dies zu vollbringen, wird vermehrt Energie benötigt. Die Teilchen nähern sich der Lichtgeschwindigkeit immmer mehr an, sind aber nicht in der Lage, diese zu überschreiten. Es werden immer stärkere Magnete benötigt um sie überhaupt auf einer Kreisbahn halten zu können. Ihre träge Masse nimmt mit der Geschwindigkeit zu, also die Tendenz, lieber geradeaus zu fliegen!

Nun geht es mir darum zu erklären, warum die träge Masse zunimmt und was diese Aussage bedeutet. Zur Erklärung beschreibe ich zuerst die schwere Masse und kläre die Bedeutung. Diese kann man sich einfacher vorstellen, weil sie ständig vorhanden ist. Die schwere Masse oder auch einfach die Masse eines Stoffes kann direkt über die Gewichtskraft ermittelt werden, ist jedoch gegenüber der Gewichtkraft Ortsunabhängig. 1 kg Eisen ist auch auf dem Mond immer noch 1 kg Eisen, obhwohl hier das gleiche Stück nur noch 165 g wiegt. Diese Verwirrung entsteht, weil wir mit der Waage die Kraft in Newton messen (Ortsabhängig) und diese direkt in Kilogramm umrechnen, also in eine Ortsunabhängige Einheit! Die schwere Masse ist eher mit der Stoffmenge zu vergleichen, also mit einer bestimmten Anzahl Atome die vorhanden sind und die Menge definiert. Die schwere Masse definiert sozusagen die Stoffmenge in der Einheit von kg anstelle von Moll! Die Messung bzw. Ermittelung der (schweren) Masse erfolgt trotzdem über die Gewichtskraft. Die schwere Masse ist unabhängig von zeitlichen Veränderungen! Es handelt sich um eine rein statische Grösse!

Demgegenüber tritt die träge Masse erst auf, wenn eine Beschleunigung oder Verzögerung stattfindet. (Auch bei gleichmässiger Bewegung entsteht keine träge Masse). Es ist eine dynamische Grösse, also von dem Faktor Zeit abhängig. Die auftretende Kraft wirkt der schweren Masse entgegen. Sie verhindert, dass eine unendlich grosse Beschleunigung möglich ist. Wir kennen sie auch unter einem andern Namen der sogenannten Fliehkraft. Diese bei einer Beschleunigung auftretende Kraft verhindert zum Beispiel, dass die Erde auf die Sonne fällt. Man könnte nun fragen, wo haben wir bei der Kreisbewegung von der Erde um die Sonne eine Beschleunigung? Ist dies nicht einfach nur eine gleichförmige Bewegung ohne Beschleunigung. Wenn wir die Bewegung in zwei Teilbewegungen zerlegen, so können wir eine Beschleunigung erkennen. Die eine Bewegung führt gradlinig an der Sonne vorbei (von der Sonne weg), während die zweite Bewegung eine Fallbeschleunigung Richtung Sonne aufweist. Stehen Bewegung und Beschleunigung in einem ganz bestimmten Verhältnis so führt dies zu einer Kreisbewegung. Stimmen das Verhältnis nicht genau, so entsteht eine Elipse. Wird das Verhältnis noch mehr gestört, so würde die Erde entweder auf die Sonne fallen, oder aber das Sonnensystem verlassen. Dies beschriebene träge Masse ist dynamisch, also abhänig von der Zeit

Die beiden soeben beschriebenen Massen, die Träge und die Schwere stehen normalerweise in einer festen Beziehung, sie sind äquivalent. Es gilt zwischen ihnen das sogenannte Äquivalenzprinzip! Was aber passiert, wenn sich ein Faktor verändert, der nur eine der beiden Massen beeinflusst? Prüfen wir die Verlangsamung der Zeit aus der Relativitätstheorie, indem sich der Zeitfluss verlangsamt. Die träge Masse ist, wie wir gesehen haben, eine dynamische Grösse und folglich vom Zeitfluss abhängig. Diese beeinflusst logischerweise die träge Masse. Sie nimmt durch die Zeitverlangsamung zu. Die schwere Masse hingegen, bleibt unverändert. Es gibt keinen Grund, warum die Anzahl Atome bedingt durch die Zeitverlangsamung zunehmen sollte. Die Zeitverlangsamung wirkt sich somit nur auf die träge jedoch nicht auf die schwere Masse aus! Die schwere Masse bleibt unverändert!

Aus diesen Überlegungen kann man nun den Schluss ziehen, dass das Äquivalenzprinzip durch die Zunahme der trägen Masse aufgehoben wird! Es verändert sich nur die träge Masse, weil nur sie vom Faktor Zeit abhängig ist. Warum wurde dies von der Wissenschaft nie beobachtet? Der wichtigste Grund soll hier gezeigt werden:

Die Veränderung vom Zeitfluss kann man nur wahrnehmen, wenn man als Beobachter von dieser Veränderung nicht betroffen ist. Ist man selber betroffen, so hebt dies den Effekt auf und man kann keine Massenzunahme mehr feststellen. Das Äquivalenzprinzip bleibt erhalten. Angewendet auf unseren Teilchenbeschleuniger sind nur die Teilchen selber von der Zeitverlangsamung betroffen. Aus ihrer Sicht gilt nachwievor das Äquivalenzprinzip. Es wird nur erkennbar aus Sicht vom Protonenbeschleuniger bezogen auf die beschleunigten Teilchen! Hier zeigt sich die Zunahme der trägen Masse. Hier geht aus den Überlegungen auch hervor, dass das Äquivalenzprinzip aufgehoben wird. Die (schwere) Masse der Teilchen kann unmöglich zugenommen haben. Sie müssten sich vervielfältigt haben, was aber nicht festgestellt werden kann. Warum sollten sie schwerer werden, nur weil sie sich sehr schnell bewegen. Hingegen ist die Zunahme der trägen Masse problemlos durch die Verlangsamung der Zeit erklärbar! Nun ich muss zugeben, es gibt kaum eine Möglichkeit, messtechnisch zu beweisen, dass hier das Äquivalenzprinzip wirklich aufgehoben wurde. Wie soll man das Gewicht eines fliegenden Teilchen messen? Dies wird kaum möglich sein! Einen Beweis, ausser der Logik, habe ich trotzdem, die existenz der dunklen Materie, wie wir später noch sehen werden. Logisch gesehen kann die Zunahme der trägen Masse mit der Zeitverlangsamung erklärt werden. Das ist bis jetzt die einzige logisch Erklärung, die es für diese Zunahme der trägen Masse gibt.

Das wichtigste aus den obigen Erklärungen möchte ich nochmals festhalten, weil es die Grundlage zur Erklärung der dunklen Materie darstellt:
Durch die Verlangsamung der Zeit werden die beschleunigten Teilchen nicht schwerer (statisches Verhalten) , doch ihre Trägheit nimmt zu (dynamsiches verhalten). Das Äquivalenzprinzip wird hier aufgehoben. Ein Beobachter der mit dem Teilchen mitfliegt soll beurteilen, ob er diese messbare Zunahme der trägen Masse ebenfalls feststellen kann. Da er sellber von der Verlangsamung der Zeit betroffen ist, wird er kaum feststellen können, dass die Reaktion auf Umlenkung langsamer erfolgt. Das Äquivalenzprinzip bleibt für ihn bestehen. Er wird also die zunehmende Trägheit nicht feststellen können! Die verlangsamung der Zeit kompensiert die Zunahme der trägen Masse und kann somit nicht festgestellt werden! Für den Teilchenbeschleuniger hingegen ist die Zunahme der trägen Masse realität.

Um mit der bis jetzt erarbeiteten Grundlage die dunkle Materie erklären zu können, bedarf es noch eines weiteren Schrittes:
Die Zunahme der trägen Masse wurde immer nur in Zusammenhang mit der SRT erwähnt. Bei der ART scheint es so etwas nicht zu geben! Geht man aber davon aus, dass diese Zunahme der trägen Masse durch die verlangsamung der Zeit entsteht, so muss es so etwas auch bei der ART geben. Denn auch hier wird die Zeit verlangsamt, auch wenn der Grund dafür die Massenkonzentration und nicht die Bewegung ist. Folglich muss es auch hier eine Zunahme der trägen Masse geben. Angewendet auf die Galaxie bedeutet dies, dass die träge Masse zunimmt, je näher man dem schwarzen Loch im Zentrum kommt. Im Zentrum, wo die Zeit still steht, muss die träge Masse gegen unendlich gehen. Entfernen wir uns hingegen immer weiter vom Zentrum, so müsste es mit der trägen Masse umgekehrt sein. Die träge Masse wird immer flinker. Diesen Sachverhalt gilt es nun auf die Berechnungen der Bewegungen der Sterne in der Galaxie anzuwenden. Das Resultat daraus ist ein Verhalten, das man heute unter dem Begriff "Dunkle Materie" kennt. Es müsste genau das Verhalten entstehen, dass aus unserer Sicht Bewegungen in der Nähe vom schwarzen Loch zu langsam und weit weg zu schnell erscheinen. Dies lässt sich auch mathematisch beschreiben. Genau diesen Teil wollte ich in einer technischen Zeitschrift veröffentlichen. Da ich keiner Technischen Universität angehöre, wird mir diese Möglichkeit genommen!? Aus diesem Grund habe ich mich entschlossen diesen Rest anfangs nächstes Jahr auch hier in dieser Homepage zu tun, wenn sich bis dahin niemand meldet der diesen Bericht veröffentlichen will. An dieser Stelle möchte ich noch eine bestehende Formel durchleuchten, die den Sachverhalt heute schon beschreibt, obwohl sie noch niemand unter diesem Gesichtspunkt verwendet hat. Sie entstamt aus der ART.

Heute als gültig akzeptiere Formel:

Auf den ersten Blick vertraut man dieser Formel einfach weil sie aus den wissenschaftlichen Reihen stammt. Sie zeigt auch in etwa das Verhalten, das ich hier mit meiner Beschreibung erwarte. Sie beschreibt die Veränderung vom Zeitfluss in Abhängigkeit von der Distanz zum Verursacher der Zeitverlangsamung, zum schwarzen Loch. Nun habe ich in meinem Bericht nicht exakt diese Formel erhalten, weshalb ich diese genauer unter die Lupe genommen habe. Sie macht eine zwiespältige Ausage oder aber die Theorie ist unvollständig! Die einfachste Methode eine Formel zu prüfen ist eine sogenannte Grenzwertbetrachtung. Man untersuch, was die Formel bei Grenzwerten, also sehr kleinen oder grossen Werten aussagt. Wir entfernen uns immer mehr vom Zentrum der Galaxie, indem wir den Radius 'r' gegen unendlich gehen lassen. Der Bruch unter der Wurzel geht gegen null. Die Zeitverlangsamung nähert sich immer mehr der Basiszeit 't' an, ohne dass sie diese überschreiten kann! Damit ist die Basiszeit 't' die schnellstmögliche Zeit die es geben kann! Da bei der Formel nichts spezielles vermerkt ist, würde ich davon ausgehen, dass dies die Zeit auf der Erde ist. Daraus müsste geschlossen werden, dass es keine Zeit gibt die scheller läuft als die Zeit auf der Erde! Das ist nicht schlimm, früher hatte man auch behauptet, die Erde sei das Zentrum vom Universum! Angewendet auf die Galaxie würde das folgendes bedeuten:

Wir entfernen uns immer mehr vom Zentrum der Galaxie. Der Zeitfluss nimmmt immer mehr zu. Auf der Höhe der Erde haben wir noch nicht den Zeitfluss erreicht der auf der Erde herscht. Spätestens jetzt erkenne wir, dass mit der Formel etwas nicht stimmen kann. Wir müssten für die Basiszeit einen höheren Wert einsetzen, als der Zeitfluss der auf der Erde herscht. Wie hoch ist aber der maximal mögliche Zeitfluss, den es gibt? Diese Frage zu beantworten, ohne Messungen anzustellen, dürfte kaum möglich sein. Aus meiner Sicht gibt es zwei Möglichkeiten:

- Der Maximalzeitfluss ist unendlich gross!

- Es gibt einen Maximalzeitfluss, also eine neue Naturkonstante!

Im ersten Fall ist die bekannte Formel ungültig! Man müsste sie durch die von mir gefundene Formel ersetzen. Im zweiten Fall wäre die Formel richtig, dafür müsste man eine neue Naturkonstante einführen, den Maximalzeitfluss, der in jedem Fall höher ist als der Zeitfluss, der auf der Erde herscht. Welche der beiden Varianten der Wahrheit näher kommt, kann ich nicht beurteilen. Keine der beiden Varianten widerspricht meiner Theory zur Erklärung der dunklen Materie. Erst mit konkreten Messwerten könnte es möglich sein, zu prüfen, welch Variante der Wahrheit am nächsten kommt.

Abschliessend lässt sich sagen, dass es nach meiner Theorie keine dunkle Materie ausserhalb der schwarzen Löchern gibt. Der gemessene Effekt kann durch die ART erklärt werden und entstehen durch die dunkle Materie im Zentrum der Galaxie, durch das schwarze Loch!