Nichts dazu gelernt



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Nichts dazu gelernt! Zu Meyl’s neuem Buch EMV 3
Gerhard W. Bruhn, Fachbereich Mathematik der TU Darmstadt

(END-Stand 27.11.03, 22:00)


Fehlerliste

Fehler-Nr.

Kurzbeschreibung

1

Um longitudinale Lösungen der E-Wellengleichung zu erhalten, ignoriert Meyl die Quellfreiheitsbedingung div E = 0 von neutralen Medien (Luft, Vakuum).

2

Ein Setzungsfehler liefert eine inhomogene „Plasmawellengleichung“.

3

Überlichtschnelle Lösungen der Wellengleichung?

4


Irreversibler Energieverlust in leitenden Medien durch Umwandlung in Wärme wird von Meyl bestritten.

5


Longitudinalwellen kennen nach Meyl keine feste Ausbreitungsgeschwindigkeit.

6

Laplace contra Maxwell. Maxwell gewinnt. Und weg ist die Skalarwelle!

7


R.W. Pohl und K. Simonyi bewusst falsch zitiert: Meyls Transformations-gleichungen

8


Sind Meyls Grundgleichungen allgemeingültig?

9

Herleitung der Maxwell’schen Feldgleichungen mit einer falsch verstandenen Kettenregel

10

Meyls Skalarwellen und seine Grundgleichungen

11


Meyls „Maxwell“-Gleichungen

12


M. Faraday widerlegt K. Meyl.

13


Herleitung der Meylschen „Wellengleichung“ aus seiner Fundamentalen Feldgleichung

14

Objektivität contra Relativität : Meyl contra Einstein !?!

15

Scheinlösungen der Meylschen Transformationsgleichungen

16

Die Meylsche Kontraktion


Zu Meyls Thesen wäre nicht viel zu sagen, unternähme es der Autor nicht immer wieder, seinen ziemlich phantastischen Behauptungen mathematische Korsettstangen einzuziehen. Die aber sind äußerst brüchig. Die erste Durchsicht der mathematischen Stützversuche des Buches zeigt, dass sein Autor nichts dazu gelernt hat. Alle früher bereits im Internet unter



http://www.mathematik.tu-darmstadt.de/~bruhn/

monierten Fehler wurden weitgehend unverändert aus früheren Schriften übernommen und zu einem neuen Buch kompiliert. Wer an einer Fehlersammlung interessiert ist, sollte dieses Buch kaufen, sonst kann man sich sein Geld sparen: Die fehlerhaften Rechnungen sind bereits auf Meyls Homepage unter



http://www.k-meyl.de/Aufsatze/aufsatze.html

nachzulesen. Seine neueren Ausführungen zum Thema Skalarwellen, die Meyl nicht mehr direkt ins Web gestellt hat, sind doch in



Meyls Skalarwellen auf der BINNOTEC 2002

http://www.mathematik.tu-darmstadt.de/~bruhn/NJ-Orig.htm

http://www.mathematik.tu-darmstadt.de/~bruhn/NJ-Orig2.doc

an Hand Meylscher Original-Texte ausreichend dokumentiert.

Mit zwei bemerkenswerten Ausnahmen:

Zunächst: Das früher in den Büchern Potentialwirbel I und II herausgestellte Meylsche Dipol-Elektron

http://www.k-meyl.de/Bucher/PW2/body_pw2.html

ist sang- und klanglos verschwunden. Es wird mit keinem Wort mehr erwähnt. Offenbar haben dem Autor seine vergeblichen Bemühungen, sich an dem diesbezüglichen 5000-Euro-Preisausschreiben

http://www.mathematik.tu-darmstadt.de/~bruhn/PREIS.HTM

zu beteiligen, doch zu denken gegeben.

Dann: In seinem letzten Abschnitt „Skalarwellentechnik in der Antike“ versucht der Autor sich in einer Däniken-Parodie, und das, wie man zugegeben muss, nicht ohne Erfolg: Hier ist unser Autor in seinem wahren Element.

Im folgenden werden wir die im Buch EMV3 enthaltenen mathematischen Fehler besprechen und auf ihr erstes Auftreten hinweisen.


Besprechung einzelner Seiten und Abschnitte

Zu S. 7: Aufspaltung der Wellengleichung?

Meyls Argument: Weil der -Operator sich aufspalten lässt in

E = grad div E – rot rot E (21.2),

longitudinal + transversal

besitzt auch die Welle stets einen longitudinalen und einen transversalen Anteil.

Das ist falsch! Denn trotz der Aufspaltung (21.2) sind akustische Wellen in Luft rein longitudinal, und Hertzsche Wellen rein transversal, also kann ja wohl die Tatsache der Aufspaltbarkeit von nicht der entscheidende Grund sein.

Der tatsächliche Grund:

Im Fall der akustischen Luftwellen folgt aus den strömungsmechanischen Grundgleichungen die Zusatzbedingung

rot E = 0,

Im Fall der elektromagnetischen Wellen folgt aus der Nichtexistenz von Raumladungen die Zusatzbedingung

div E = 0.

Und die jeweilige Zusatzbedingung entscheidet darüber, welche Wellenart möglich ist und welche nicht. (Die Feldgröße heißt im Fall der Strömungsmechanik nicht E, sondern v. Hier wurde dennoch zwecks Vergleichbarkeit der Buchstabe E beibehalten.)

In elastischen Festkörpern gibt es keine der beiden Zusatzbedingungen mit der Konsequenz, dass bei Erdbebenwellen beide Wellenarten auftreten, und dies sogar noch mit unterschiedlichen Ausbreitungsgeschwindigkeiten.

http://www.mathematik.tu-darmstadt.de/~bruhn/Skalar_oder_Longitudinal.htm

Im Fall der elektromagnetischen Wellen in neutralem Medium hat man immer div E = 0 zu erfüllen. Natürlich ist es legitim zu fragen, ob es auch Wellen geben kann, die zusätzlich noch die Longitudinal-Bedingung rot E = 0 erfüllen: In diesem Fall gibt die Wellengleichung

²E = E = grad div E – rot rot E = grad 0 – rot 0 = 0,

somit


²E = 0,

was nur Lösungen der Form E = E0(x) + t E1(x) zulässt. Das aber sind keine Wellen. Somit gibt es im elektromagnetischen Fall keine Longitudinalwellen.

Um doch Longitudinalwellen zu erhalten, ignoriert Meyl die Neutralitätsbedingung div E = 0 und verstößt damit gegen ein physikalisch zwingendes Gesetz.

Im Vakuum gibt es keine Raumladungen, in normaler Luft liegt der Dissoziationsgrad der Luftmoleküle unter 10–15 % (vgl. W. Demtröder, Experimentalphysik 2, 2. Auflage, S. 35). In beiden Fällen ist die Neutralitätsbedingung div E = 0 bestens erfüllt.
Zu S. 8 und S. 11:

Skalarwellen, eine mathematische Beweisführung (II)+(III)

In Meyls Buch EMV 3 [1] heißt es auf S. 11:





21.5 Herleitung einer Plasmawelle

Der Verzicht auf die Gradientenbildung bei der Herleitung der homogenen Wellengleichung ist gleichbedeutend mit einer Integration der Gleichung. Wir haben daher unter bestimmten Umständen mit dem Auftreten einer Integrationskonstanten zu rechnen.

Dies ist der Fall, wenn als Quelle des Feldes zusätzlich eine Raumladungsdichte el auftritt, die nach der 4. Maxwell-Gleichung als Divergenz einer dielektrischen Verschiebung D zu berücksichtigen ist (Tafel 21.4):

div D = el,

bzw. mit der Materialbeziehung D = E : div E = el/ – (21.8)

Ergänzen wir diesen Beitrag eventuell vorhandener Feldquellen, dann ergibt sich die inhomogene skalare Wellengleichung:

 = ²el (21.9)

Zu dieser Gleichungen sind Lösungen veröffentlicht<1>. Sie haben dieselbe Form, wie die bekannten Dispersionsrelationen von Langmuir-Wellen. Das sind Elektronen-Plasmawellen, also longitudinale Wellenbewegungen verknüpft mit Langmuir-Schwingungen der Elektronendichte.

Damit wäre der Beweis erbracht, dass Skalarwellen und longitudinal sich ausbreitende Stehwellen durch die Wellengleichung beschrieben werden und in ihr enthalten sind. Dies gilt jedenfalls im Allgemeinen genau gleich wie im speziellen Fall einer Plasmawelle, wie hier mathematisch abgeleitet werden konnte.


Gescannter Originaltext aus K. Meyl: Elektromagnetische Umweltverträglichkeit Teil 3, S. 11

Mit diesem etwas ominösem Text meint Meyl folgendes:

Aus der zweiten Gleichung von

rot E =0 und grad div E = ² (21.9)

folgt durch Einsetzen von



E = – grad (21.5)

und Vertauschen von grad mit den Zeitableitungen zunächst



grad (div grad²) = 0 .

Das besagt die räumliche Konstanz der hinter grad stehenden Klammer (...), die also demnach nur noch eine rein zeitabhängige Größe (t) sein kann:

div grad  – ² = (t).

(t) ist Meyls Integrationskonstante. Jetzt setzt er kurzerhand

(1) (t) = – el,

und - voilà - hat er die Gleichung

div grad – ² = – el ,

die man wegen div grad =  auch als

 – ² = – el

schreiben kann. Fertig ist Meyls „Plasmawellengleichung“.


Was ist an dieser Meylschen „Herleitung“ zu beanstanden?

Die Setzung (t) = – el!

Denn damit wird wegen Meyls Gleichung (21.8) auch div E rein zeitabhängig angenommen:

(2) div E = el/= – (t).

Mit verhängnisvollen Folgen. Denn aus (2) folgt durch Gradientenbildung



(3) grad div E = grad (t) = 0.

Aber dann erhält man aus (21.9) auch



(4) ²E = 0

als Folge der Meylschen Annahme.



Mit anderen Worten: Meyls „Herleitung“ enthält mit (1) versteckt folgende Annahmen:



(5a) Die Ladungsdichteel ist unabhängig vom Ort: el = el(t).

(5b) Das Feld E ändert sich nur „ortsfest“: ²E = 0.


Sein Ziel, Plasmawellen zu beschreiben, hat Meyl damit weit verfehlt.

Unter der Bedingung (5b) gibt es keine räumlich fortschreitenden Wellen.


Meyl garniert seine nutzlose Gleichung (21.9) nun noch mit der großartig klingenden Bemerkung

Zu dieser Gleichungen sind Lösungen veröffentlicht<i>. Sie haben dieselbe Form, wie die bekannten Dispersionsrelationen von Langmuir-Wellen. Das sind Elektronen-Plasma-Wellen, also longitudinale Wellenbewegungen verknüpft mit Langmuir-Schwingungen der Elektronen-Dichte.



Damit wäre der Nachweis erbracht, dass Skalarwellen und longitudinal sich ausbreitende Stehwellen durch die Wellengleichung beschrieben werden. Dies gilt jedenfalls im Allgemeinen genau gleich wie im speziellen Fall einer Plasmawelle, wie hier mathematisch abgeleitet werden konnte.“

(Die Fußnote <i> wiederholt nur den bereits zitierten Nachsatz. Eine Quellenangabe bleibt der Autor schuldig.)

Weder hat der Buchautor hier etwas mathematisch abgeleitet, noch kann auf diese Weise irgendetwas über die Existenz von Skalarwellen in normaler Luft oder Vakuum ausgesagt werden: Im Vakuum gibt es praktisch keine Raumladungen, in normaler Luft liegt der Dissoziationsgrad der Luftmoleküle unter 10–15 % (vgl. W. Demtröder, Experimentalphysik 2, 2. Auflage, S. 35). Im Rahmen der Messgenauigkeit hat man von

el = div E = – = 0

auszugehen. Dann aber folgt aus Gleichung (21.9) ²= 0, was keine Schwingungen, also keine Skalarwellen zulässt.
Zu S. 11 ff.

Zitat S.11: „Die vielleicht wichtigste Aussage der Wellengleichung ist nämlich, dass jede abgestrahlte Welle sowohl longitudinale als auch transversale Anteile enthält!“

Das kommt davon, wenn man vergisst, was die experimentellen Ausgangspunkte der Elektrodynamik sind:

- Induktions- und Durchflutungsgesetz

- Flussgleichung von elektrischem und magnetischem Feld (Gleichung (21.8) und div B = 0)

Die Wellengleichung ist eine Folgerung, nicht aber der Ausgangspunkt. Und die ebenfalls zu erfüllende Gleichung (21.8) besagt in neutralen Medien div E = el/ = 0. Nur wenn man diese Neutralitätsbedingung ignoriert, kann man über longitudinale Anteile elektromagnetischer Wellen spekulieren. Sonst erzwingt die Bedingung div E = 0, wie oben gezeigt, die Transversalität der EM-Wellen.

Weiter auf S.11: Beide Anteile treten zudem verkoppelt auf, so dass bei entsprechenden Randbedingungen damit zu rechnen ist, dass sich der eine Anteil in den anderen wandelt. Der HF-Techniker misst dann plötzlich weniger Feldstärke und kommt zu dem Schluss, seine Rundfunkwelle sei gedämpft oder teilweise absorbiert worden. Dabei entsteht Wärme, sagt er, obwohl die Wellengleichung gar keinen entsprechenden Term zur notwendigen thermodynamischen Beschreibung enthält. Er hat die Wellengleichung schlicht nicht verstanden!

Die Frage ist, wer hier die Bedeutung der Wellengleichung nicht verstanden hat. Wenn eine EM-Welle auf elektrisch-leitendes Material fällt, ist die ursprüngliche Wellengleichung nicht mehr zuständig. Im Durchflutungsgesetz hat man jetzt mit einer Stromdichte j zu rechnen, die in der Wellengleichung einen Zusatzterm verursacht, der entgegen der Meinung des Autors Meyl sehr wohl dem elektrischen Feld Energie entzieht. (s. dazu die Anmerkungen zu S. 84)

Absorption bedeutet nichts anderes, als dass sich Transversalwellen bei einer Störung zu Wirbeln aufrollen, um auf diesem Weg zu einer Skalarwelle zu werden, (Tafel 1.4 und 5.3). Damit entziehen sie sich jeder Feldstärkemessung, und was nicht messbar ist, das gibt es in der einäugigen Physik auch nicht! Deshalb kann nicht sein, was nicht sein darf.“

Das ist blanker Unsinn. Wie wir bereits festgestellt haben, gibt es in neutralen Medien keine Skalarwellen, es kann sich demnach auch keine Transversalwelle zu einer Skalarwelle „aufrollen“. Wo die dem Feld entzogene Energie tatsächlich bleibt, kann an jedem stromdurchflossenen Widerstand als Erwärmung des Widerstands mittels Fingerprobe (Vorsicht!) oder durch Messung nachgewiesen werden. Auch elektrische Kochplatten funktionieren auf Grund dieses Effekts. Mit „aufgerollten Transversalwellen“ kann man nicht kochen! Es wird dem Autor empfohlen, seine Kenntnisse zum Thema „Elektrischer Widerstand und Ohmsches Gesetz“ aufzuarbeiten, z.B. bei W. Demtröder, Experimentalphysik 2, Elektrizität und Optik, 2. Auflage 2002, S. 43 ff., insbesondere an Hand des Abschnitts 2.3 auf S. 52 f., Stromleistung und Joulesche Wärme.


Zu S. 30 f.: Überlichtschnelle Lösungen der Wellengleichung?

In Tafel 22.3 behauptet K. Meyl, die Wellengleichung ²E = E besitze Lösungen unterschiedlicher Geschwindigkeiten, darunter - unter Berufung auf N. Tesla - auch Lösungen mit Überlichtgeschwindigkeit v > c. Meyl hält seine überlichtschnellen Lösungen für Neutrinos.

Dem steht ein Hindernis entgegen: In der Theorie der Partiellen Differentialgleichungen kann man beweisen, dass eine Wellenfront, die Grenze zwischen einem Bereich mit ungestörtem Ruhezustand E0 und einer Störung E0 sich nur mit Lichtgeschwindigkeit verschieben kann. Demnach können Meyls überlichtschnelle Neutrinos jedenfalls nichts mit der Wellengleichung zu tun haben.

Die Aussage der Theorie der Partiellen Differentialgleichungen gilt sowohl für akustische Wellen mit c als Schallgeschwindigkeit wie auch für elektromagnetische Wellen mit c als Lichtgeschwindigkeit. Die Aussage gilt für longitudinale und transversale Wellen gleichermaßen.


Zu S.84 ff.

Meyl setzt hier die Betrachtung von S.11 fort. Dort findet sich zunächst das Induktionsgesetz

rot E = – Bt (26.1)

und das um die Stromdichte j erweiterte Durchflutungsgesetz



rot H = j + Dt (26.4),

das Ohmsche Gesetz



j = E (26.7)

woraus Meyl die „Feldgleichung der gedämpften Transversalwelle“ herleitet:

c² rot rot E = ²E+ Et = ²E+ 11Et (26.11)

Dass aber, wie in dem Begleittext auf S.85 behauptet, der Zusatzterm Et = 11Et nichts mit der Erwärmung des Leiters zu tun haben soll, wird durch die experimentelle Erfahrung widerlegt. Auf S. 87 oben kommt dann auch der Rückzieher:

Von den generierten Wirbeln werden im Laufe der Zeit ein Großteil zerfallen. Diese produzieren dabei Wirbelverluste in Form von Wärme. ..."



Dass der Term j = E sehr wohl für Energieverluste verantwortlich ist, sieht man so:

Die Energiedichte des elektromagnetischen Feldes ist U = ½(ED + HB), deren zeitliche Änderung somit unter Verwendung der Produktregel

Ut = EDt + HBt,

was mit Hilfe der Maxwell-Gleichungen (26.1) und (26.4) übergeht in



Ut = E( rot H j) – H rot E = – div (E×H) – Ej ,

Der Term – Ej = – E² < 0 ist somit der durch die Stromdichte j verursachte Verlust an Feldenergie-Dichte. Der Verlust ist, da < 0, irreversibel (eine typische Eigenschaft von Wärmeverlusten), könnte also nicht wieder durch geeignete Gegenströme rückgängig gemacht werden. Von den hypothetischen Meylschen Skalarwellen, den „eingerollten Transversalwellen“ dürfte man dagegen erwarten, dass sie sich auch wieder entrollen.

Das Auftreten der Leitfähigkeit als Koeffizient des Energie-Verlustes je Zeiteinheit –E² zeigt an, dass der Verlust mit wachsender Leitfähigkeit gleichfalls steigt.

Der andere Term – div(E×H) beschreibt die Veränderung der Feldenergiedichte U durch Feldbewegungen (elektromagnetische Strahlung). Die beiden Feldvektoren E und H sind stets senkrecht (transversal) zu dem Energie-Transportvektor S = E×H (Poynting-Vektor), der die Fortbewegung der Welle beschreibt.
zu S. 88 Wellengleichung als inhomogene Laplace-Gleichung?

Die Wellengleichung als „inhomogene Laplace-Gleichung“ zu bezeichnen, ist schon etwas kühn. Dem Leser wird empfohlen, die Begriffe „Laplace-Gleichung“ und „Wellengleichung“ in Bronsteins Taschenbuch der Mathematik nachzuschlagen. Da lernt man z.B., dass die inhomogene Laplace-Gleichung

U = f(x)

unter der Bezeichung „Poisson-Gleichung“ firmiert mit der Inhomogenität f(x). Die Inhomogenität einer linearen (Differential-)Gleichung ist lösungsunabhängig, was bei der Meylschen „Inhomogenität“ ²Eoffensichtlich nicht der Fall ist. Die Gleichung

E = ²E

wird dagegen als „homogene Wellengleichung“ bezeichnet, im Gegensatz zur „inhomogenen Wellengleichung“

E²E= f(x)



mit der Inhomogenität f(x).
zu S. 89 (und S. 23: 21.11 Doppeltfrequente Größenschwingung)

26.3 Laplace contra Maxwell (oder: Wie addiert man Äpfel und Birnen?)

Meyl schreibt: „Longitudinalwellen kennen bekanntlich keine feste Ausbreitungs-geschwindigkeit.“

Das ist brandneu! Mein Lexikon sagt: Die Schallgeschwindigkeit in Luft bei 0°C und 1,01325 bar Luftdruck beträgt 331 m/s. Und Schallwellen in Luft sind das bekannteste Beispiel von Longitudinalwellen, wenn man vielleicht von Meyls elektromagnetischen Longitudinalwellen absieht.

Also weiter bei unserem Autor:

Da sie in Richtung eines schwingenden Feldzeigers laufen, wird auch der Geschwindigkeits- vektor schwingen. Bei sogenannten relativistischen Geschwindigkeiten im Bereich der Lichtgeschwindigkeit c ...“

Halt! Nicht auszudenken! Also, der Feldvektor E hat die Richtung des Geschwindigkeits-vektors. Einverstanden. Wieso aber schwingt dann auch der Geschwindigkeitsvektor? Der Vektor v der Ausbreitungsgeschwindigkeit hat die Dimension m/s, der elektrische Feldvektor wird in Volt/m gemessen. Wenn man beide addieren dürfte, würde auch der resultierende Summenvektor schwingen. Aber darf man??? Welche Dimension hat denn der durch

[v] + [E] = m/s + Volt/m

zu messende Summenvektor?

Aha! Äpfel und Birnen lassen sich nicht addieren, haben wir mal in der Schule gelernt, also auch ist wohl auch „m/s + Volt/m“ sinnlos.


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