Dunkelheitsstrahlen in Newtons experimentum crucis – die unorthodoxe Analyse funktioniert!

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Allerlei schräge Finsternisstrahlen gelangen zur Schirmmitte NEUAllerlei schräge Finsternisstrahlen gelangen zur Schirmmitte: Laut Theorie von der Heterogenität der Finsternis entsenden alle Wände der Dunkelkammer gelbe, purpurne und türkise Finsternisstrahlen, und zwar in sämtliche Richtungen. Wir zeigen einen minimalen Anteil aus dieser bunten Vielfalt, um zu illustrieren: Auf dem Schirm ED kommen durchaus viele Finsternisstrahlen an – im Punkt G allerdings nur aus schräger Richtung. Senkrecht auftreffende Finsternisstrahlen kommen dort genau nicht an; sie müssten ja aus dem Prisma ABC herkommen und letztlich von der Sonne. Die Sonne entsendet aber keine Finsternisstrahlen. Ergebnis: In G sind Finsternisstrahlen aller couleur unterrepräsentiert. Daher rührt der dortige Eindruck von Weiß.
Fehlende Finsternisstrahlen laut unorthodoxer Analyse des experimentum crucis NEUFehlende Finsternisstrahlen laut unorthodoxer Analyse des experimentum crucis NEU: Es wäre verwirrend, sämtliche Finsternisstrahlen auf ihrem Weg durch die Dunkelkammer zu verfolgen; die Dunkelkammer ist voll von ihnen. Stattdessen betrachten wir diejenigen Pfade, auf denen genau keine Finsternisstrahlen entlangkommen, etwa auf dem Weg von der Sonne S durchs Fensterladenloch F bis zum Prisma ABC. Dort fehlen gelbe, purpurne und türkise Finsternisstrahlen (nebst aller Zwischenfarben); das ist in der Abbildung durch entsprechend gefärbte Minuszeichen angedeutet. Bereits innerhalb des Prismas trennen sich diese finsternisfreien Pfade, je nachdem, welche Farben auf den fraglichen Pfaden jeweils fehlen: Gelbfreie Pfade kommen rechts aus dem Prisma etwas aufsteigend heraus, türkisfreie etwas absteigend, purpurfreie hingegen in horizontaler Richtung. Da der Schirm ED nah am Prisma liegt, gibt es in dessen Mitte eine breite Zone, wo (aus grob horizontaler Richtung) alle Finsternisstrahlen fehlen. Wer die nächsten drei Abbildungen in den Blick nimmt, einzeln für jede abwesende Art von Finsternisstrahlen, gewinnt vielleicht einen noch klareren Überblick über die hier dargestellte Situation. Die Summe der drei Abbildungen bildet die gegenwärtige Abbildung.
Fehlende gelbe Finsternis-Strahlen laut unorthodoxer Analyse des experimentum crucis NEUFehlende gelbe Finsternisstrahlen laut unorthodoxer Analyse des experimentum crucis NEU: Überall in der Dunkelkammer schwirren gelbe Finsternisstrahlen herum, nur nicht auf den Pfaden, die hier mit gelben Minuszeichen dargestellt sind. Da gelbe Finsternisstrahlen besonders stark refrangibel sind, kann man sagen: Auch die Pfade, auf denen sie fehlen, beachten das für gelbe Finsternisstrahlen geltende Brechungsgesetz; eine Gelblücke benimmt sich am Prisma geometrisch genauso wie ein gelber Finsternisstrahl, wird also stärker gebrochen als andere Finsternisstrahlen und -Lücken.
Fehlende purpurne Finsternisstrahlen laut unorthodoxer Analyse des experimentum crucis NEUFehlende purpurne Finsternisstrahlen laut unorthodoxer Analyse des experimentum crucis: Hier sind ausschließlich die Pfade in der Dunkelkammer dargestellt, auf denen keine purpurnen Finsternisstrahlen entlanglaufen, nach denselben Spielregeln wie in der vorigen Abbildung.
Fehlende tuerkise Finsternis-Strahlen laut unorthodoxer Analyse des experimentum crucis NEUFehlende türkise Finsternisstrahlen laut unorthodoxer Analyse des experimentum crucis: Hier sind ausschließlich die Pfade in der Dunkelkammer dargestellt, auf denen keine türkisen Finsternisstrahlen entlanglaufen, nach denselben Spielregeln wie in den vorigen beiden Abbildungen. Da türkise Finsternisstrahlen am schwächsten refrangibel sind, treten diese türkisfreien Pfade in tieferer Richtung aus dem Prisma heraus als ihrer gelben und purpurnen Gegenstücke aus den beiden vorausgehenden Abbildungen.
Allerlei schräge Finsternisstrahlen gelangen zur Schirmmitte ALTAllerlei schräge Finsternisstrahlen gelangen zur Schirmmitte: In der Mitte des zweiten Schirms ed kommen aus vielen Richtungen Finsternisstrahlen an: eher schräge von der oberen und unteren Dunkelkammerwand, aber auch solche, die von der dunklen Rückseite der Blende EGD stammen. Ob ausgerechnet aus der Blendenöffnung G irgendwelche Finsternisstrahlen nach g gelangen, also horizontal, lässt sich nicht auf Anhieb sehen. Es hängt davon ab, was sich links von der Blende EGD abspielt und welche Finsternisstrahlen es durchs Loch G schaffen. Wir haben drei potentielle Pfade von G zum Schirm ed eingezeichnet; einen horizontalen (auf dem durchschnittlich refangible Strahlen entlangreisenden könnten), einen leicht auf- und einen leicht absteigenden Pfad (für besonders stark bzw. besonders schwach refrangible Finsternisstrahlen). Welche dieser Pfade genutzt werden und welche leer bleiben, hängt von der Ausrichtung des Prismas ABC ab. Mehr dazu in den kommenden Abbildungen.
Blaue, gruene und rote Lichtstrahlen im experimentum crucis unter orthodoxer Analyse NEUBlaue, grüne und rote Lichtstrahlen im experimentum crucis unter orthodoxer Analyse: Was ich in den vier vorigen Abbildungen unter unorthodoxer Analyse vorgeführt habe, hat ein orthodoxes Gegenstück: Aus der Sonne kommen blaue, grüne und rote Lichtstrahlen; blaue Lichtstrahlen reisen auf genau denjenigen Pfaden, auf denen keine gelben Finsternisstrahlen entlangkommen; genauso für grüne Lichtstrahlen (auf den Pfaden fehlender purpurner Finsternisstrahlen) bzw. für rote Lichtstrahlen (auf den Pfaden fehlender türkiser Finsternisstrahlen). Wie man sieht, kommen auch unter orthodoxer Analyse bei G Lichtstrahlen aller couleur an; daher der dortige Weißeindruck. Auch in dieser Abbildung haben wir nicht sämtliche Lichtstrahlen eingezeichnet; um auseinanderzuhalten, was verschieden ist, haben wir von der Sonne S parallele Strahlen eingezeichnet, und zwar immer abwechselnd blaue, grüne und rote. Bei genauem Blick auf die Abbildung sieht man, wie sich oben auf dem Schirm ED blaue Strahlen aus dem allgemeinen Gemisch zu befreien vermögen, wegen ihrer stärkeren Refrangibilität. Grüne und rote Strahlen reisen absteigend weiter und überdecken schon auf ED nicht mehr alle blauen Strahlen. Auch die roten Strahlen können sich – weit unten auf ED – von ihren stärker refrangiblen blauen und grünen Kollegen emanzipieren. Nur die grünen Strahlen schaffen das auf ED noch nicht. Hätten alle diese Strahlen mehr Raum, um ihre Reiserichtungen ungestört zu entfalten, so könnten sie auch ungestört ihre Farben darbieten, wie die kommenden Abbldungen zeigen.
Blaue, grüne und rote Lichtstrahlen im experimentum crucis unter orthodoxer Analyse ALTBlaue, grüne und rote Lichtstrahlen im experimentum crucis unter orthodoxer Analyse: Diese Abbildung setzt die vorige Abbildung fort und zeigt das weitere Geschehen im experimentum crucis, orthodox analysiert. Das Prisma ABC ist so ausgerichtet, dass einige blaue Lichtstrahlen durchs erste Blendenloch G horizontal zum zweiten Blendenloch g gelangen (um dann vom zweiten Prisma abc oben in β auf den Schirm NM gebrochen zu werden). Bei dieser Ausrichtung des Prismas ABC landen die grünen und roten Sonnenlichtstrahlen, die noch durch G reisen, unterhalb von g auf den Backen der Blende egd.
Gelbe Finsternisstrahlen im experimentum crucis unter unorthodoxer Analyse NEUGelbe Finsternisstrahlen im experimentum crucis unter unorthodoxer Analyse: Wie wir annehmen wollen, hat Newton zum Auftakt des experimentum crucis das Prisma ABC so ausgerichtet, dass blaue Lichtstrahlen (im Vergleich zu anderen Ausrichtungen) minimal refrangiert werden und horizontal von G nach g reisen können; dort zeigt sich ein blauer Fleck. Wie lässt sich das unter unorthodoxer Analyse verständlich machen? Diese Frage beantwortet die vorliegende Abbildung im Verein mit ihren drei Nachfolgerinnen. Wir müssen die Unterrepräsentation gelber Finsternisstrahlen am Ort g auf dem Schirm ed begründen. In der Tat, nach g gelangen aus allen Richtungen gelbe Finsternisstrahlen, etwa von den Dunkelkammerwänden oder auch von der Rückseite der Blende ED. Aber in g kommen genau keine horizontalen gelben Finsternisstrahlen an. Zwar schaffen es einige gelbe Finsternisstrahlen, vom Prisma ABC aus durchs Loch G zu reisen; sie kommen letztlich aus den dunklen Tiefen des Weltalls (also genau nicht von der Sonnenscheibe S). Doch gerade weil sie nicht von S kommen, können sie nach dem Austritt aus ABC nicht horizontal weiterreisen; daher treffen sie nicht in g auf den Schirm ed, sondern (wie in der Abbildung gezeigt) nur oberhalb davon, etwa auf Höhe der Prismenecke b. Ergebnis: In g fehlen gelbe Finsternisstrahlen aus genau einer Richtung. Wie die kommenden beiden Abbildungen illustrieren, fehlen in g fehlen nicht auch noch die andersfarbigen Finsternisstrahlen aus horizontaler Richtung.
Purpurne Finsternis-Strahlen im experimentum crucis unter unorthodoxer Analyse NEUPurpurne Finsternisstrahlen im experimentum crucis unter unorthodoxer Analyse: Das Prisma ABC ist in dieser Abbildung immer noch so ausgerichtet wie in ihrer Vorgängerin. Jetzt soll gezeigt werden: Anders als die gelben Finsternisstrahlen kommen im Punkt g auf dem Schirm ed sehr wohl horizontale purpurne Finsternisstrahlen an. (Dass dort auch aus allen anderen Richtungen wie z.B. von den Dunkelkammerwänden purpurne Finsternisstrahlen ankommen, ist trivial und wird in der Abbildung nicht dargestellt). Damit ein purpurner Strahl aus horizontaler Richtung in g anlangt, muss er aus der Richtung von G kommen, also durchs Prisma ABC reisen. Wir haben exemplarisch einen solchen Finsternisstrahl dargestellt. Er kommt aus den finsteren Tiefen des Weltalls, von unterhalb der Sonne. Er schafft es (im Gegensatz zu den gelben Finsternisstrahlen aus der vorigen Abbildung) deshalb auf dem Pfad via F und ABC in der gewünschten Richtung durch G nach g, weil ihn das Prisma ABC weniger stark bricht als seine gelben Kameraden: Purpurne Finsternisstrahlen sind (laut Theorie der Heterogenität der Finsternis) schwächer refrangibel als gelbe.
Purpurne und türkise Finsternisstrahlen im experimentum crucis unter unorthodoxer Analyse NEUPurpurne und türkise Finsternisstrahlen im experimentum crucis unter unorthodoxer Analyse: Was die vorige Abbildung für einen purpurnen Finsternisstrahl gezeigt hat, gilt erst recht für einen türkisen; er ist noch weniger refrangibel und schafft es daher auf den horizontalen Pfad von G nach g, weil er noch weniger schräg aufs Prisma ABC auftrifft – er konmt aus noch größerer Entfernung von der Sonne aus den tiefen des Weltalls als sein purpurner Kollege. Die Abbildung illustriert indirekt, warum nur die stärkstrefrangiblen – gelben – Finsternisstrahlen nicht von G nach g reisen können. (Vergl. vorletzte Abbildung). Die nächste Abbildung zeigt eine Gesamtschau über die Ergebnisse der letzten drei Abbildungen.
Unorthodoxe Erklärung des experimentum crucis (Abschluss) NEUUnorthodoxe Erklärung des experimentum crucis (Abschluss): Nehmen wir die Ergebnisse der vorigen drei Abbildungen zusammen! In g auf dem Schirm kommen aus horizontaler Richtung keine gelben Finsternisstrahlen an (angedeutet durch gelbe Minuszeichen für gelbfreie Pfade), wohl aber purpurne und türkise Finsternisstrahlen. In g sind also nur gelbe Finsternisstrahlen aus einer – horizontalen – Richtung unterrepräsentiert. Diese Unterrepräsentation gelber Finsternisstrahlen nehmen wir blau wahr. Das bedeutet: Um den blauen Fleck zu erklären, der sich im Experiment bei der fraglichen Ausrichtung des Prismas bei g zeigt, muss man nicht voraussetzen, dass die Sonne S blaue Lichtstrahlen via F und ABC und G nach g aussendet. Dasselbe Ergebnis lässt sich durch Unmengen gelber Finsternisstrahlen erklären, die von überall herkommen, nur nicht von der Sonne.
Unorthodoxe Erklärung des grünen Flecks auf dem Schirm ed im experimentum crucisUnorthodoxe Erklärung des grünen Flecks auf dem Schirm ed im experimentum crucis: Das Prisma ABC ist immer noch so ausgerichtet wie in allen vorigen Abbildung. Jetzt gilt es zu begründen, warum sich dann auf dem Schirm ed (unter dem unorthodox bereits hergeleiteten blauen Fleck in g) ein grüner Fleck zeigt. Das geschieht nach demselben Muster wie bei bei der vorigen Abbildung: Aus einer leicht abfallenden Richtung zwischen G und g fehlen die – mittelrefrangiblen – purpurnen Finsternisstrahlen, nicht aber die gelben oder türkisen Finsternisstrahlen; erstere kommen von oberhalb, letztere von unterhalb der Sonnenscheibe aus den finsteren Tiefen des Weltalls. Nur die mittelrefrangiblen Finsternisstrahlen fehlen auf diesem Pfad; denn genau die Sonnenscheibe S entsendet keine Finsternisstrahlen. Wenn nun knapp unter g die purpurnen Finsternisstrahlen unterrepräsentiert sind, so zeigt sich dort ein grüner Fleck. Es liegt auf der Hand, wie sich mit einer ganz gleichartigen Abbildung begründen ließe, warum sich unterhalb dieses grünen Flecks ein roter Fleck auf dem Schirm ed zeigt: Unterrepräsentation türkiser Finsternisstrahlen aus einer (noch etwas stärker abfallenden) Richtung von G aus. Sämtliche Pfade der auf ed fehlenden Finsternisstrahlen sind in der nächsten Abbildung zu sehen.
Fehlende Finsternisstrahlen laut unorthodoxer Analyse des experimentum crucis ALTFehlende Finsternisstrahlen laut unorthodoxer Analyse des experimentum crucis: Diese Abbildung zeigt ausschließlich diejenigen Pfade, auf denen Finsternisstrahlen fehlen – angedeutet durch Minuszeichen. Sie setzt Abb. »Fehlende Finsternisstrahlen laut unorthodoxer Analyse des experimentum crucis NEU« fort und zeigt mit deren Mitteln das weitere Geschehen weiter innen in der Dunkelkammer. (Wie ein genauer Vergleich zwischen den beiden Abbildungen zeigt, setzt die jetzige Abbildung die damalige nicht in allen Details fort; damals war das Prisma ABC etwas anders ausgerichtet als jetzt: Damals fehlten nach erster Brechung mittelstark refrangible Strahlen auf der Horizontalen, jetzt fehlen dort maximal refrangible. Der Unterschied ist gewollt; er zeigt jetzt schon, wie das Versuchsergebnis von der Prismenposition abhängt). Wie in den vorigen beiden Abbildungen begründet, lassen sich auf dem Schirm ed die Endpunkte dreier Pfade fehlender Finsternisstrahlen ausmachen: oben fehlen gelbe, darunter purpurne und unten türkise Finsternisstrahlen. Das Loch G der ersten Blende lässt sozusagen aus dem Gewirr fehlender Pfade (zwischen ABC und G) nur in je einer Richtung je einen Fehlpfad eigener Farbe hindurch. Die kommenden drei Abbildungen zeigen das für jede Farbe einzeln.
Fehlende gelbe Finsternisstrahlen laut unorthodoxer Analyse des experimentum crucis ALTFehlende gelbe Finsternisstrahlen laut unorthodoxer Analyse des experimentum crucis: Hier konzentrieren wir uns auf fehlende gelbe Finsternisstrahlen aus der vorigen Abbildung. Sie allein werden durchs Loch g hindurchkommen, falls diese ontologisch dubiose Metapher erlaubt ist.
Fehlende purpurne Finsternisstrahlen laut unorthodoxer Analyse des experimentum crucis ALTFehlende purpurne Finsternisstrahlen laut unorthodoxer Analyse des experimentum crucis: Hier sind die fehlenden purpurnen Finsternisstrahlen aus der vorletzten Abbildung alleine dargestellt. Bei der augenblicklichen (und bislang unveränderten) Ausrichtung des Prismas ABC können Sie nicht durchs Loch g weiterverfolgt werden. Sie werden von den Blendenbacken der Blende egd unterbrochen. Was bedeutet diese gewagte Metapher? Was heißt es, fehlende Strahlen zu unterbrechen? Ist das nicht paradox? Nein; wer einen purpurfreien Pfad über egd hinaus verlängert, zeichnet einen Pfad, auf dem purpurne Finsternisstrahlen entlangreisen, auf dem es mit der Purpurfreiheit also ein Ende hat. Wieso? Weil die Rückseite der Blende egd Finsternisstrahlen aller Farben in alle Richtungen aussendet, also auch purpurne auf den fraglichen Pfad. Klar ist aber auch: Sobald das Prisma ABC gedreht wird und der purpurfreie Pfad genau beim Loch g ankommt, wird er von der Blende edg nicht länger unterbrochen. Was das bedeutet, werden Sie in Abb. »Unorthodoxer Strahlengang im experimentum crucis nach der Drehung des Prismas« sehen.
Fehlende türkise Finsternisstrahlen laut unorthodoxer Analyse des experimentum crucis ALTFehlende türkise Finsternisstrahlen laut unorthodoxer Analyse des experimentum crucis: Gleiche Abbildungsidee, nur mit fehlenden türkisen Finsternisstrahlen.
Unorthodoxe Erklärung des experimentum crucis (Abschluss)Unorthodoxe Erklärung des experimentum crucis (Abschluss): Das Prisma ABC ist in dieser Abbildung immer noch so ausgerichtet wie in den letzten Abbildungen. Wir werden jetzt das optische Geschehen rechts von der Blende edg verfolgen, Genauer gesagt, soll nun unter den Vorzeichen der Heterogenität der Finsternis erklärt werden, warum sich auf dem Schirm MN in β ein blauer Fleck zeigt. Er entsteht wieder aus der Unterrepräsentation gelber Finsternisstrahlen aus exakt einer Richtung. Pfade, auf denen Finsternisstrahlen fehlen, werden wieder durch Minuszeichen dargestellt. Wie gehabt beachten Pfade fehlender gelber Finsternisstrahlen durchs Prisma dieselben Richtungsänderungen wie Pfade reisender gelber Finsternisstrahlen: maximal refrangibel (siehe das Ende der Erklärung zur Abb. »Fehlende gelbe Finsternisstrahlen laut unorthodoxer Analyse des experimentum crucis NEU«). Daher fehlen in β gelbe Finsternisstrahlen aus der einen durch Minuszeichen angedeuteten Richtung. Analog zum gelben Strahlengewirr aus Abb. »Gelbe Finsternisstrahlen im experimentum crucis unter unorthodoxer Analyse« kommen in β hingegen aus allen anderen Richtungen sehr wohl gelbe Finsternisstrahlen an (nicht eingezeichnet). Aber für den blauen Farbeindruck an Ort und Stelle genügt die Unterrepräsentation gelber Finsternisstrahlen, also deren Fehlen aus einer genau definierten Richtung. (Kommen denn in β andersfarbige Finsternisstrahlen aus der fraglichen Richtung an? Ja; das zeigt die Abbildung zwar nicht; aber von der dunklen Rückwand der Blende ed kommen purpurne und türkise Finsternisstrahlen, die es genau auf den Pfad der gelben Minuszeichen schaffen, da ihnen schwächere Refrangibilität zukommt). Warum bleibt der Rest des Schirms MN schwarz? Einfach: Dorthin gelangen einerseits gelbe Finsternisstrahlen aus allen Richtungen (hier nicht dargestellt; diese Abbildung zeigt fürs Gelb nur das Fehlen von Finsternisstrahlen). Andererseits gelangen dorthin andersfarbige Finsternisstrahlen aus allen Richtungen. In π haben wir sogar einen purpurnen Finsternisstrahl dargestellt, der zwischen G und g horizontal reiste, bevor er vom Prisma abc unter den gelbfreien Pfad gebrochen wurde. Genauso kommt in τ ein türkiser Finsternisstrahl an, der ebenfalls horizontal zwischen G und g reiste. Wohlgemerkt: Da in π und τ auch alle anderen Finsternisstrahlen ankommen, und zwar aus allen Richtungen, sieht man dort keine Farbe. Nur in β wird die schwarze Dunkelheit auf dem Schirm blau verdrängt.
Unorthodoxer Strahlengang im experimentum crucis nach der Drehung des PrismasUnorthodoxer Strahlengang im experimentum crucis nach der Drehung des Prismas: Im Vergleich zur vorigen Abbildung (gestrichelt angedeutet) haben wir das Prisma ABC etwas gegen den Uhrzeigersinn um seine Achse gedreht. Damit führt nicht länger ein gelbfreier Pfad zum Loch g, sondern ein purpurfreier. Das dortige Fehlen purpurner Finsternisstrahlen setzt sich nach denselben Regeln durchs Prisma abc bis zum Schirm NM fort – mit einem entscheidenden Unterschied: Weil (laut Heterogenität der Finsternis) purpurne Finsternisstrahlen weniger refrangibel sind als gelbe, muss auch die Purpurlücke auf dem Schirm NM weiter unten ankommen als zuvor die Gelblücke. Da sehen wir jetzt in γ eine Unterrepräsentation purpurner Finsternisstrahlen; das dortige Ergebnis ist grün – unterhalb des blauen Flecks, der sich in β zeigte, bevor wir das Prisma ABC gedreht haben.
Dunkle Bilder der Sonne in der StegkameraDunkle Bilder der Sonne in der Stegkamera: Links in der Abbildung sehen Sie die Formen von vier verschiedenen Schattenwerfern (Stegen); schneiden Sie einen dieser Kreise oder Ellipsen aus und kleben Sie sie auf ein Bullauge von ca. 12 cm Durchmesser. Wenn Sie dann in Ihrer Schiffskabine weit genug zurückgehen (weit hinter den Kernschatten der Pappe) und den entstehenden Schatten auf einem Schirm auffangen, dann erblicken Sie ein abgedunkeltes Bild der Sonne. Rechts in der Abbildung sehen Sie, wie sich Größe und Form dieser Stege aufs dunkle Stegkamera-Bild der Sonne auswirken: Je kleiner der Steg, desto schmaler die unscharfen Ränder der Bildfigur. Kleine kreisförmige Stege liefern also recht scharfe Stegkamerabilder (oben), größere Stege unschärfere Bilder (unten). Interessant ist der Fall eines ellipsenförmigen Stegs (3. Zeile). In Ost/West-Richtung sind die unscharfen Zonen des dunklen Bildes doppelt so breit wie in Nord/Süd-Richtung. Daher kann man sagen, dass sich Größe und Form des Stegs immer in der Gestalt der unscharfen Bildzonen widerspiegeln. (Alle acht Bilder verstehen sich als vertikaler Querschnitt und zeigen also die Fensterwand mit dem Steg bzw. den Auffangschirm in einer Draufsicht). Um die theoretisch zu erwartenden Bilder besser sichtbar zu machen, haben wir die Kontraste und die Dunkelheit der Sonnenbilder übertrieben.

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