Gültigkeit von Maxwells Gleichungen ohne Äther oder Relativitätstheorie?

Das Problem ist, dass die Maxwell-Gleichungen die Geschwindigkeit jeder EM-Welle vorhersagen$c$. Aber das macht in der Newtonschen Physik keinen Sinn, weil die Geschwindigkeitsaddition linear ist. Der Äther bot eine mögliche Lösung, weil er einen bevorzugten Referenzrahmen heraussuchte, aber wenn Sie den Äther weglassen, sind Sie wieder beim ursprünglichen Problem: in Bezug auf welche Geschwindigkeit haben EM-Wellen$c$?

Die Lösung ist natürlich, dass wir die spezielle Relativitätstheorie verwenden müssen und in SR die Geschwindigkeitsaddition nicht linear ist.

Die folgende Passage wurde dem Buch „Black Holes and Time Warps, Einsteins Outrageous Legacy“ von Thorne entnommen:

Wenn man die elektromagnetischen Gesetze von Maxwell in Bezug auf die elektrischen und magnetischen Felder ausdrückt, die in Ruhe im absoluten Raum gemessen werden, nehmen die Gesetze eine besonders einfache und schöne mathematische Form an. Zum Beispiel sagte eines der Gesetze einfach: "Wie von jedem gesehen, der im absoluten Raum ruht, haben magnetische Feldlinien kein Ende". Wenn man jedoch die Maxwellschen Gesetze in Bezug auf die leicht unterschiedlichen Felder ausdrückt, die von einer sich bewegenden Person gemessen werden, dann sehen die Gesetze viel komplizierter und hässlicher aus. Insbesondere wurde das Gesetz „kein Ende“ zu: „Wie von jemandem in Bewegung gesehen, sind die meisten magnetischen Feldlinien endlos, aber einige werden durch die Bewegung geschnitten und erhalten dadurch Enden. Außerdem werden, wenn die sich bewegende Person den Magneten schüttelt, neue Feldlinien geschnitten, dann heilen, dann wieder geschnitten, dann wieder heilen". Die neue mathematische Entdeckung von Lorentz, Poincare und Larmor war ein Krieg, um die elektromagnetischen Gesetze der sich bewegenden Person schön aussehen zu lassen, und tatsächlich identisch mit den Gesetzen aussehen, die von einer im absoluten Raum ruhenden Person verwendet werden: „Magnetische Feldlinien enden nie, unter irgendwelche Umstände." Man könnte den Gesetzen diese schöne Form geben, indem man entgegen den Newtonschen Vorschriften vorgibt, dass alle sich bewegenden Objekte entlang ihrer Bewegungsrichtung um genau den Betrag zusammengezogen werden, den Fitzgerald benötigte, um das Michelson-Morley-Experiment zu erklären!

Soweit ich weiß, müssten, wenn magnetische Linien Enden hätten, Monopole existieren, von denen wir nicht glauben, dass sie existieren. Wenn die Längenkontraktion nicht enthalten ist, gibt es offene Enden. Hier stellt sich die Gültigkeitsprüfung.

Robert B. Laughlin, Nobelpreisträger für Physik ( zitiert auf Wikipedia )

Es ist ironisch, dass Einsteins kreativste Arbeit, die allgemeine Relativitätstheorie, darauf hinauslaufen sollte, Raum als Medium zu konzeptualisieren, obwohl seine ursprüngliche Prämisse [in der speziellen Relativitätstheorie] war, dass kein solches Medium existierte [..] Das Wort „Äther“ hat extrem negative Konnotationen in der theoretischen Physik wegen seiner früheren Verbindung mit der Opposition zur Relativitätstheorie. Das ist bedauerlich, weil es ohne diese Konnotationen ziemlich gut die Art und Weise einfängt, wie die meisten Physiker tatsächlich über das Vakuum denken. . . . Die Relativitätstheorie sagt eigentlich nichts über die Existenz oder Nichtexistenz von Materie aus, die das Universum durchdringt, nur dass jede solche Materie relativistische Symmetrie haben muss. [..] Es stellt sich heraus, dass solche Materie existiert. Ungefähr zu der Zeit, als die Relativitätstheorie akzeptiert wurde, Studien zur Radioaktivität begannen zu zeigen, dass das leere Vakuum des Weltraums eine spektroskopische Struktur hatte, die der von gewöhnlichen Quantenfestkörpern und -flüssigkeiten ähnelte. Nachfolgende Studien mit großen Teilchenbeschleunigern haben uns nun zu der Erkenntnis geführt, dass der Weltraum eher einem Stück Fensterglas als der idealen Newtonschen Leere gleicht. Es ist mit „Zeug“ gefüllt, das normalerweise transparent ist, aber sichtbar gemacht werden kann, indem man es fest genug schlägt, um einen Teil herauszuschlagen. Das moderne Konzept des Raumvakuums, das täglich durch Experimente bestätigt wird, ist ein relativistischer Äther. Aber wir nennen es nicht so, weil es tabu ist. Es ist mit „Zeug“ gefüllt, das normalerweise transparent ist, aber sichtbar gemacht werden kann, indem man es fest genug schlägt, um einen Teil herauszuschlagen. Das moderne Konzept des Raumvakuums, das täglich durch Experimente bestätigt wird, ist ein relativistischer Äther. Aber wir nennen es nicht so, weil es tabu ist. Es ist mit „Zeug“ gefüllt, das normalerweise transparent ist, aber sichtbar gemacht werden kann, indem man es fest genug schlägt, um einen Teil herauszuschlagen. Das moderne Konzept des Raumvakuums, das täglich durch Experimente bestätigt wird, ist ein relativistischer Äther. Aber wir nennen es nicht so, weil es tabu ist.

Die moderne Behandlung der Maxwell-Gleichungen ist, dass Sie eine sechswertige Funktion haben (wodurch die elektrische$\bf E$und magnetisch$\bf B$Felder) des dreidimensionalen Raums. Wenn Sie einen Punkt im Raum einstecken, erhalten Sie sechs Zahlen, die das elektromagnetische Feld an diesem Punkt beschreiben. Sie haben also eine Art Hintergrund, auf dem Sie die Elektrodynamik formulieren. Der Punkt ist, dass dieser Hintergrund der Raum selbst ist und nicht irgendeine Art von Materie. Denn wenn es Materie wäre, würde man Phänomene vorhersagen, die nicht auftreten .