Thermodynamik vs. Relativitätstheorie

Fakultät Landbau/Umwelt/Chemie

Thermodynamik versus Relativitätstheorie

Die thermodynamische Forschung der letzten Jahre [1–6] macht deutlich, dass die Masse-, Zeit- und Raumkonzepte der Speziellen und der Allgemeinen Relativitätstheorie (SRT, ART) Albert Einsteins [7–9] mit denen der Thermodynamik (TD) unvereinbar sind. Während die Relativitätstheorien eine relative Zeit annehmen, womit alle Prozesse symmetrisch und vollständig reversibel werden, ist die absolute Zeit eine zwingende Grundlage des Systembegriffs der Thermodynamik und zur Beschreibung irreversibler Prozesse. Während die Spezielle Relativitätstheorie die Gesamtenergie E eines Systems mit der Energie-Masse-Äquivalenz  E = mc2 beschreibt [8], ist der 1. Hauptsatz der Thermodynamik nur mit E = mc2 + Epot vereinbar. Die Gesamtenergie E = mc2 widerspricht der Energieerhaltung [1–2].

Die Energie-Materie-Äquivalenz E = mc2 + Epot  stellt eine neue konzeptionelle Grundlage der Physik dar. Die nicht wägbare potentielle Energie Epot ist die Lageenergie von Systembestandteilen und des Systems selbst. Epot ist dabei von der sogenannten Bindungs- oder Wechselwirkungsenergie zu unterscheiden, die z.B. freigesetzt wird, wenn sich zwei Teilchen elektromagnetisch oder gravitativ binden (elektromagnetische Wellen und Gravitationswellen). Die Essenz des thermodynamischen Ansatzes ist, dass Materie begrifflich und energetisch mehr ist als Masse. Volumen, Grenzfläche, Spannung, Lage im Gravitationsfeld usw. stellen eigenständige energetische Eigenschaften eines Körpers (Materie) zusätzlich zur Masse dar:

Table 1: Die unvereinbaren Massekonzepte der SRT und TD.

  Energie-Masse-Äquivalenz (SRT) Energie-Materie Äquivalenz (TD)
Gesamte messbare Energie EE = mc2E = mc2 + Epot
Wägbar jede Art von Energie nicht jede Art von Energie
Ruhemasse m0 nicht erklärbar erklärbar
Bewegte Masse m(v) unentscheidbar, ob real oder scheinbar real
Materiekonzept Materie wird auf Masse reduziert. Materie ist mehr als Masse.
  1. G. Kalies: Vom Energieinhalt ruhender Körper, De Gruyter, Berlin, 2019. doi.org/10.1515/9783110656961
  2. G. Kalies: Matter-Energy Equivalence, Z. Phys. Chem. 234 (2020) 1567–1602. doi.org/10.1515/zpch-2019-1487
  3. G. Kalies: A solution of the interpretation problem of Lorentz transformations (2020) 1–25. doi: 10.20944/preprints202007.0705.v1
  4. G. Kalies: A Solution of the Time Paradox of Physics, Z. Phys. Chem. 235(7) (2021) 849–874. doi.org/10.1515/zpch-2020-1659
  5. G. Kalies: Fundamental laws of nature confirmed by free fall, Research Square (2021) 1–18. doi: 10.21203/rs.3.rs-624477/v1
  6. G. Kalies: Back to the roots: The concepts of force and energy, Z. Phys. Chem. 236(4) (2022).
  7. A. Einstein: Zur Elektrodynamik bewegter Körper, Ann. Phys. 322 (1905) 891–921. doi.org/10.1002/andp.19053221004
  8. A. Einstein: Ist die Trägheit eines Körpers von seinem Energieinhalt abhängig?, Ann. Phys. Chem. 18 (1905) 639–641. doi.org/10.1007/978-3-663-19510-8_4
  9. A. Einstein: Die Feldgleichungen der Gravitation, Sitzungsber. Königl. Preuß.Akad. Wiss. Berlin 2 (1915) 844–847. doi.org/10.1002/3527608958.ch5