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5. Uber dde Lichtfortpjlanxuny im €iimrneEerauum; vom P. Le%ard.

In einer unter deiii Titel ,,&Y Ather wid Uriither" er- schienenen Abliandlungl) habe ich eineii nmh gegenwktiger Kenntnis moglich eradieinenden Ausweg angegeben ails deil Pchwierigkeiten, welche durch (lie scheinbare Urivereinbarkeit 1.012 Aberration, Rliehel~oi~versuch, Doppelsteri~brobachtuiigeii und ~-elleiieigenschafteii dtbs Lichtes f i i r die ltherphysik ent- standen waren. Der Ausweg fuhrte weg von der nur mathe- matisch formelniBBigen, anf physikalixclies Elenken verzicliten- den Behandlungsart des Gegenstandrs (Rela tivitiits,,theorie"), init welcher man mangels anderw Losung glaubte siclt be- giiiigen zu miissen ; er wollte zuriiclifuhrcn z u wirklicher Katur- forschung, die, von einfiichen Gedanken ausgphend, a w der Beobachtung zu ergrunden sucht, wie clip Ilinge der AuBeii- melt - im vorliegendeii lhlle der Athrr - beichaffen sind. Lnnge belehrt clurcli die Geschiclite der Wissenschnft untl stets eingedenlr ttcr unwrmuteten t2)orr:ischungen, die div Natur dem Beobachter irnnier mitxlcr geboten hat und d ie niletzt stets Vercinfachung des Deiikens bedeatetm, solltr die Naturforschung auf LloBe Vermutungen odrr ,,Theorien" uiii so menigrr Wert legen, je vermickelter, erfahrungslecrm - mid etwa gar zugleicli weitsusschwrifender - sie erschrineii.

Grrade bei einem des Unbelianntcn so offenbar ~ o l l e n Untersuchungsgegenstand, wie dem Ather, darf der Nntur- foracher ganx besonders dessen sich bewuBt sein, daB seine Arbeit niichst drr Beobachtung in der Herstellung mogliclist einfacher, villliiirliche Hinzufugnngen vermeidender Bilder >-om Verhalten clrs zii Untersuchenden brstehen muI3, die. solange abzuandern und clurch hierbei aiigeregte neue Re- olwhtungen zu vcrb rn xind, bis e5 encllich den Anscl-lein

1) Zuerst erschieiien in S t a r k s Jahrbuch v . 1920; ausfiihrlicher 1111 folpnden knrz a!s gyondert bei S. Hirzel, Leipzig 1922, 3. Aufl.

,.8. u. Urii:' zitiert; Seiteiizzhleii iiacli der 3. Aufl.

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gen iiint , daJ3 wri t e w Beobaclitniigrn haiiiii m ~ h r i ' l ~c~rraschungcn hringrn diirften. JTir sind heute beini :2thPr iioch weit cntferiit 1 on Ietztercni Stnnde, wir brfindrn uns ~ielintjhr T ielleicht iioch iehr am Anfang einer laiigeii Wrges dahin, aiif deni es c4aubt scin linnii gelegeiitlich Umschan zu haltm.

Lu~gs- u i l d Qureigeiisclmftpu der Lidtfqzra?iftnri. - ES sind zwei Reobachtiingsergebnisse 'ius der letztcn %pit, die ich jetxt in dits in cler vorgenannten hb1i:tnillung riitv-orfeiie Biltl ion1 Ather einfiigen miichtc, wodurch ~5 h t iu imte re k'orin :inninimt als nsch dem friiherrn Stand@ tler Erfahrung seiri konnte, mo noch andere Miiglichlieiten o f f < n zii lassen waren. Ns soll dabei hier stets nur clas Vcrhaltrn der Tichtquanteii in T - O ~ Materie freitm Raum 1,etritchtet \\ertlcn.l) Die Licht- ( p i i t e n selbs t fa ssen wir als kohiirentc r~lektroiiisgnPtischt. \Vellensuge voii bwtimrnter Wellcnl8iige itnd bestimmteni lhergiegehalt atuf .2) Jcdrni Hiinmrlskiirprr whreibrn n ir 4 w . n eigeiieii :ither xu. cler ihn aliiilicli einrr T. ern-ascheiz br- greiiztan Atmosphiire umgiht3) ; nufirrtleni iiphnien wis rinrii

I ) Zu c l t~ i i i in .,A. u. Uia . ' ' brieits behandeltcii Verhalten 111

niateriellen Mcditii iat bis jetzt neue Erfahiung nicht bekannt geworden; wir weisen daher iin vorliegenden nur gelegentlich in FuRnoten anf einige hie1 zu grhorige Stellen in der genannten Abhandlung hin.

2) Siehe ,,:4. u. Urh." S. 2Sff. Da13 die Lirhtquanten, welche von den Qucllen des Lichts, den Atomen, einzcln und mit bestimmtem Energie- inhalt emittiert w erden, auf ihren weiteren Wegen wrcler einzeln, getrennt hleiben niussen, noch auch Zerstuckelungen, Spaltungen und Energie- ;inderuiigen entgehen, kurz, ciaB sie iin allgenieinen ihie Besonderheit nicht dauernd beibehalten, ist iiach heutigcr Erfdirung nicht zu bezweifeln. Das T.Tieseiitliche unserer Betrachtungen tritt aber am besten liervor, weiiii vir sie a n einzelne Lichtquaiiten von beitiinmt rorgegebnein Energie+ inhalt kndpfen, wie das im vorliegenden geschehen soll. tber die Ver- wchmelzung von Lichtquanten bz\\. den Nachweis von Wellenfronten groBer Breite siehe ,.A. 11. Urit.", S. 26 u. 29; dber Unterteilung von Licht- quanten siehe C. Rarnsauer , Ann. rl. Phyb. 64. S. 750. 1921.

3) fiber die Abstande, bis zu welchen beispielsweise der Ather der Ride uber deren Oberfldche zu gegebenen Brucliteilen merklich qicherstreckt i i t nichts bekannt. Hr. St. J o h n findct auf dem 1731 in hohen Wilson- herg in Kalifornien positiven Ausfall des Michelsoin eranchs mit deiii Betrage von der Streifenreischicbung, die bei vollcr Helativbewegung der Erde mit Bahiigeschwindigkeil gegeii den Atlier zu erwarten ware (The Observatory 45. S. 211. 1922). Man konnte dies als eiii Zeichen bereits in jener Hohe merklicher Abnahme drs .%tliers cler Erde auffassen; doch wertlen in so u ichtiger Frage 11 eitew Beobachtunceii abeuwarten

Uber die Liehtfortpfla,r2 uizg inr Hinmelsraum 91

dlgemein verbreiteten Urntlier an, der - iiii Gegensatz zuiii _ither - an den Bcwegungen der Hirnmelskorper nicht teil- iiimin t . l)

Die beiden Beubnchtunjisergtt3iiisse sind : I . Die nun xohl uneweifelhaft festgestellte, ychoii vou

.I. 80 l dne r bereelmete Lichtstrahlablenlrung ain Sonnenrand, (lie - ihrer beobschteteii GroBe nach - einer Schwerewirkung auf die Lichtquaiiten soweit entspricht, als man rtwa erwarten l i ~ nn. ')

8. Der negative luafull des voii Hrn. R. Toinascheli ltiirdich durchgefuhrten Michelsonversuches rnit Sonnen-, Mond- , Yla net enlicht nicht nur , $( md ern a uch , ma h 1)esonclers mich t if Lt, init l!'ixsternlicht.3)

Das nun entstehencle GesamtLild cler augenblicklichrii Kenntnis fordert wieder die schon fruher tingefiihrte Unter- dieidung zwischen Lilngs - nnd Querverhalten dcr Liclit- I luanten, welche beiclen offenbnr gesonclert xu k,etrachtrii

Die Ldngsbewegung, d. i. die Ke~-vrgung in Riclitung clrr \17ellenfront, geht mit der hekaimten Lichtgrschwindigkeit c

tliese Geschwindigkeit eu rechnen sei. Hier hat die neue Er- falirung gezeigt, dsl3 e stets relativ zu deinjenigen Ather gelte, in melchem das Lichtquant zurzeit lauft. Es ist sornit jedesmal tGie h d e r u n g der ~,iclitgescli~~incligkeit lrcrrii chergnng von

\in (1.4)

\-or sich, wobei es sicli iiur urn die $'rage handelt, re1 a t ' 1v WOZU

win, beispielsweise auch die Dnrchfiihiung e1ektrisc:her Versucho - \vie des Rontgenschen niit dem zu suchenden Magnetfeld eines geladenen Kondensators - auf niiiglichst hohen, nioglichst :tlleinstehenden Berg- sipfeln.

1) Eingehenderes s. w. nnten undauch bereits in ,,A. u. Vrii.'' S. 21ff. 2 ) 'Die Mitwirkung deer Lichtbrechung in der Sonnenatmosphiire

erschwert das Urteil; vgl. hieriiber Ann. d. Phys. 05. 8. 593 11. 594. 1921 und $,A. 11. Era.'' S. 43.

3) Siehe R. Toinaschek, Ast,ronom. Nacbr. 5231 und eine gleich- zeitige Abhandliiiig in diesen Ann. Die Untersuahung ist mit Unter- stiitzung durch die Not'gemeinschaft der Wissenschaft ausgefiihrt wordcn, irofiir auch a n dieser Stolle besonderer Dank ausgcsprochen sei.

4) Vgl. ,,A. u. Era.'', Noten S. 27 u. 31; nur daf3 dort die negativen Aberrationserfahrungen an bewegten Himmolskorpern, die wir im hier weiter folgenden hinzunehmen, noch nicht beriicksichtigt sind.

92 1'. Lmu:rrl.

rineiii Ather in eincn anderen, andrr.; bewegten, anmnehmen. Im besonderen ist dies auch drr Fall, wrnn Lichtquanten anfierirdischer Iliclitquellen in den Lthcr d c ~ Erde gelangeii ; sie nehinen dann Lichtgeschniiidigkeit relativ zu letxtcrein, das ist relativ zur Ercle an und sie verhalten Rich daher in1 XIiclielsonversuch glcich irclisclien Lichtquanten, die voii T mi- lierein dies(. Geschwindigkeit hat ten. Wir begriintlrn nntl crl8utern diese Auffassung \-om Langsverlialten d w Ticlit- qnanten ringchender irn niichzten Abwlinitt.

Das Querverlialten der Lichtquanten, d. i. ihr Vdi ' i i l~m gegen Xewegung in Richtung srnkreclit zur Kell(~nliinge, hbngt in ganz anderer Weise mit dem Nrdiuni zusamnien, als die Iiingsr- hewegung. X i r schliel3en die\ aus drm Statthahrn der aitro- ilomischcn Aberration, die in unserer Auffahsuiig zeigt, dal; die Lichtqunnten der aukierirdischen Licht quelleii nuch nach il-irein Eindringen in den Atlm ilrr Erde keine Querbewegung von letzterein annehnim. Ganx unbeeinfhil3bwr sind a h tlennoch die Lichtquanten in brxug suf QiirrbexT egimg nicht : dies xircl darans klar, dd3 lieinr anderen hbrrrationt ii be- oljachtet wortlcn sind, als die aus der Bemgiiug dc~r Erd(b folgrndrn. Selimen wir beispirlsweise an, ein ferncr Doppel- stern fuhre r im lrreisende Bewegung nus und es befindr sidi die Erde nahe seiner Eahnebcne. Kei drr Eewegung drs Stern$ serikrecht ziir Gesichtslinie liaiin angeiiominen Tverdcii, dnR die gegen dic Erde hin laufmclen Iichtqunntrn (Irb Step Querbewegung dessriben mit sich fortnehnirn, (la >ie iiu drs Strms mtytmdcn sind. Des6Ben sir diese Qucrliw~rgiing fiuch nocli bei ihrer Anlanit ini BPohdc2itungsferi~ohr tic~r Erde, so miirde dies eine Aberr~tionsvcrschiebuiigr iiin bterii zur Folge haben, die 1x4 der recht groBen Urn1;tuf~gesch~~indi~- licit mancher Doppclsternr s;.hr anff,dlend sein 11,iilji (>I), T - O ~ I

deren Auftreten n k r nichts beliannt iut. illan inun (1,inacli annehmen, d i d die yon der Liclitquelle staniinentle Qurr- 1)ewegung der Jiichtquantrn :iuf dcrcn TVPgrn im UPS the1 - ~ _ _ _

1) Es wiirde z. B. merkliche Wiukeltreniiung b r bt:iden IZoni- ponenten eines geniigend schnell umlaufenden Doppelsterns eerade dann rintreten miissen, wenn Fehleii yon Spektrallinionverdoppelun~ das C k ~ e n - tril erwarten licfie, namlicli wenri Errle und die beiden SteIiiIro~npoiicnt~ii n a he in einer gcrndcn Linie eicli befinden.

t'btw die ficktfortpfhzzony im Hhmwlsraumt. 95

fi%her oder spiiter zum Verschwinden kommt.1) Da auch bei den Planeten meres Sonnensystems, wie Merkur oder Venus, nichts von Aberrationen bekannt ist, die in dem soeben be- t.rachteten Sinne von den geniigend schnellen Figenbewegungen clieser Planeten herriihrten, muS auoh innerhalb des Sonnen- systems der die Qnerrbewegung wegnehmende Uriither ah vor- hltnclen und wirksam angenommen werden. Es ist dies in ~rbereinstimrnung mit der Annahme, daJ3 der Uriither iibemll vorhanden ist, auch in den Riiumen, die xugleich den Ather \-on Materie enthalten. Wie s h e l l eino von der Lichtquelle stammende Querbewegung im Uriither versohwindet, ist un-

Sind die Lichtquanten dem EinfluB der klchwerkrsft tlu+ gesetzt, so erleiden sie in bezug auf Querbewegung diejenige Veraderung, welche nach MaBgube ihrer Masse und einer clieser proportionalen Gravitation zu emarten ist.3

I,cliannt. 2)

1) Hiermit wird die Aberration insofern zu einer &olden Er- scheinung, ale ne zwar von der Querbewegung dea Beobachters, nicht aber von der der Lichtquelb abh&ngig ist, und dies iet sehr bemerkenswert. Die sstronomische Erfahrung P B t in der Tat die Aberration durchaus nur ale Folge der Erdbewegung relativ zum UriLther, nicllt reldipr aur LiohfqwUe, a h ale eine Folge und mmit auch als Kenneeiohen von db80Zdbewegung erscheinen. Bemerkbar k6nnen zwar durch die Beob- nchtungen nur Unterschiede von Aberrationen werden, diw Unterschiede (z. B. die gew6hnliche jiihrliche Aberration von 2.20") entsprechen aber cben doch mitlichen Unterschieden in der Abolutbewegwq der Erde, nicht in irgendeiner Relativbewegung demlben.

2) Reicht der Abstand doe Mondea von der Erde nicht aus, um die h i der Reflexion dee Sonnenlichtea vom Monde etwa dem Mondlicht uutgeteilte Querbewegung dea Mondef~ - das ist seine Bahnbewegung - wegzud&mpfen, 80 wWe die oben gedachte Aberration infolge Eigen- bewegung der Lichtquelle beim Monde gam oder teilweise wirksam warden. Es wliren dann die in der Astronomk liblichen Aberrationakomktionen - die darauf keine Riloksicht nehmen - fiir den a n d nicht genau richtig. Es w i h zu untersuchen, ob nicht etwa geringe Unstimmigkeiten in der Vorauaberechnung der Mondbewegung, auf die man manchmal hingewieaen findet, diegeg Ursprungs a d . - Eine expe.rimentelle Untersuchung dc~* Lichtqwtm von querbeweghn Lichtquellcn mll an Kanaletrahlen er- folgen (vgl. verwandte fiagen in bezug auf Ungsbewegung in ,,A. u. Urii." S. 28).

3) Es ist dies der alte Gedanke von Soldner aus dem Jahr 1801. Siehe Ann. d. Pbp. 66. 8.693. 1921 und ,,& u. Urii." S. 43. Er k&nn clurch die Erfahrung ale beatatigt angemhen wprden, wie bereita oben

94 1'. Leilord.

Es verhaltm sich also Liulityiiaiiten im iiiatrriefreien Haum, soweit bishcr xu sehen, in bexug auf Langsbewegung stets wig. Wellenzuge, die eine relativ mini 3lecliurn vorgegebene Ge- scliwindigkeit einhalten, in bexug auf Querbemegung a bcr niir uie trage Massen, dic niit dem die Langsg~scli~~iiiniglieit hestiminenden Medium w i t weniger x u tun halmi, voin Ur- ather aber doch reihungsiihnliche lh%f te erf:ihren, w ~ l c h t ~ von der Lichtyuellc stanimendr (Juergescliwindigkeitm ~ e i - nichten. Die Eigmschaft , init ~~7rlleii~~sch.lr.indigli~it zu laufrn. ist nichts Eesonderw, da Licht schon lmpe geniigentl sichcr als Wellencrscheinung beliannt ist. Aber auch das Quer- wrhaltm. die Masseneigenschaft , ist nichts Bcsoiideres ; sic. gehort eiiifach dem Energieinhlt E des Liclitcluanls zii, (lei. nach Haseni ihr l s Rezieliung bei allm Energieforinen d i c b I\llasse m = E / c ~ besitztl), welchc Masse natiirlich auch iii hesug anf Langsbewegung wirksam ist, und ebcnso ist auch die dieser Xasse proportionale Gravitation niclits Hesondere\ inehr, seit durch die Beohachtungrn von Gal i le i , N e w t o n , Bessel , Eijtrijs und nPuerdings besonders auch Zeeniaii die allen Massen, aiich d m Rnergiemassen stetx proportional zngeordnete Gravitation aulSer Zweifel gestellt irt .2 )

Man limn soniit clieses Bilrl voiri T'erhaltm der Licht- quanten aufkrhalb der Materie3) wohl als einftich nnd iibrr-

angegebeu. Den noch iiiaht wfaliruugund3iig verfulgtcu EiiifiuU voii Schwere in Langsriclitung dcr Liclitrj,wmten behaiiclelri wir ini Ietateii Ahsehnitk des T'orliegenden.

1) Siehe ,+4. u. Urii." 8. 41, 42 u. 46. Es iut dort aucli ersichtlich geniacht, da13 jene Massengleichung der Energie, ganz zu Vnrecht sls ein lmondercs Ergelmis der ltelativitats,,theorie" h ingestellt. mird, 1'011 (lei, sic in Wirklichkeit, vollig uiiabhangig ist..

2) Siehe ,.A. u . Urk.'., S. 43, 44. 3 ) In materiellen Medien iut, die Liingsbewegung in hckaiinter \Veise

clurch den Brechungsexpoiieiiten bestininit. In ,..k 11. rri . ' . (8. 44ff.l ist gezeigt, da 13 die Geschwindigkeitsaninderniiig brim i'hergang 1-011 eineni inateriellen Medium in ein a,nderes mit. rincr Maswiiiinderung drs Licht - quant,s verbunden erscheint . durch Aufiiahnie von Zusatzmasse aus den] Nedium -, welchr sowolil dieser Gesoliw-indiRkeit,sBn~leriiii~, als aucli dcm Ljclitdruck an der Grenefliiche entspricht. Was den EinfluR iron Bewegung eiries materiellen Mediums anlangt, so gilt der Pr~esiirlsche Mitfiihrungskoeffizient (s. ,,k 11. 1Tr.i." S. 45, 46).

kh t l i ch und - wenn die Unterscheidung zwischen JAiigs- nnd Querverhalten einnial getroffen ist - fast als selbst- T erstandlich bezeichnen. Y’reilich ist dabei zu bedenlien, daB die Erfahrung, auf Grund cleren clas Bild gebaut ist, immer noch arriilich ist. Dafiir bietet aber das Bild neuc hnhaltspunkte xum Einsammeln weiterer Er- fahrung durch neue Beobxhtung, besonders astronomischer Art, worauf an nielireren Stellen des Vorli~gendcn liingr- w-iesen ist.

I)a die Lichtquaiitrn elektromagnetische Wellenzuge sind, i o wird nian in relativ xum Beobachter ruhenclem Ather Giiltigkeit cler Maxwellschen Gleichungen fur dieselben in- soweit erwarten diirfen, als es sich um Eigenschaften hanclelt . die auch bei einer Quervereinigung sehr vieler Lichtquanten sich finden ; denn t4ne solche Quervereinigung ist erfahrungs- niiiBig gleicli zu setzen dem Wellenzug eines H e r tsschen Oszillators, bis auf Unterschiedc der RellenlHnge. Eine solche, ebengedachte Eigenschaft elektromagnetischer Wellenzuge ist diese, daB M’ellenfront (Flache der elektrisohen und magne- tischen Kraftlinien) und Fortpflanzungsrichtung (Energiemeg) stets senkrecht aufeinander stehen. Nimmt nian diese Eigen- schaft fiir die Lichtquanten an, so folgt beini Auftreten von Querbewegung stets eine Drehung der Wellenfront, so da13 diese senkrecht zur Gessintbewegung des Lichtquants sicli stellt, und es ist dann diese Gesamtbewegnng, welche mit der Lichtgeschwindigkeit c relativ zum umgebend en Ather vor sic11 geht. So wurden die Lichtquanten ferner Sterne, die - wie wir sahen - ohne Querbewegung relativ Izuin Urgthrr aus diesem zur Erde kommen, beim Eintritt in den Ather der Erde eine Drehung der Wellenfront erleiden mussen, da sie relativ zum Bther der Erde Querbewegung haben. Nach dieser Dreliung ist die Querbewegung als solche verschwunden und nicht niehr zu betrachten und es ist dafiir dlts Lichtquant um den 81)- errationswinkel aus seiner ursprunglichen Riohtung abgelenkt . EY wiirde dann das B”ixstern1icht nichts von Bbcrrationseigen- schaften an sich habcn ini Vergleich zu irdizchem Licht, noel auch mare die Aberration ein Vorgang, der ini Fernrohr deb Beobachters zu uberlegrn sei (wie es ge\v-iihnlich geschieht ). sondern die hbeiration bestiinde in einer Krummung rles voiii Stern komiiienclen Strcdils bei seinein Eintritt in den l t h e r

tler Erde, so claLS der Strahl sclion in hbcriationsricliti~~ig das li'ernrohr erreicht . l)

Erfahrunyen ubeT die Lci,igsbelc.egzrmj der Lidtquu~Ltet i . - Die Liingsbem egung zeigt die Eigenichaft einer Wellenfort- pflanzung dndurch, claIj sie mit veriiiitlerter Gwchxindiglirit TOP sicli geht, j p nach dein 3Iedium, das durchhafen mircl. Ilieses Verhalten ist von den niateriellen AIdicn hcr wohl- heksiint; tld3 \fir 3hnliches nuch in den1 von Mntwie freieri Hinimelsraum anxunehnien haben, qri irri folgeriilcii noch 1)c- yonders - an Hand der Erfahrung - begriindet.

Der beliannte Michelsonversuch mit irdischer Liclitquelle xeigt in einfachster huffassung an, daB die Lichtquanten der irdiichen h3lltqUellen iiiit Lichtgeschwindiglieit relativ ZUP Ercle laufen (nicht, rrlativ zii eiiieni Ather, durcli wplchen die Erde sich hindurchben egte).2) Denientsprechend darf man an- nehmen, daB auch die von andcrcn Hiinnielskiirpern ansgehen- den Lichtquanten in der Niihe dimer HimmelPliorper relativ x u diesrn mit lJiclitgesch~~indigkeit n (glaufcn, und (la13 dips iiuch von den Lichtquanten einer Doppelstel.nkomponente gilt. Die Doppelstcri~beobacl?tungcn3) xeigen niin 'iber, daB di:. Lichtquanten einer ~ o p ~ ~ ~ l s t r r n l ~ o n l p o n e n t e auf dem aller- griiBten Teil ihres M-eges his zur Ertle niclit Lichtgcschwindig- lieit relativ zu ihreni wech~elnd bev egten Ursprungsstern, bondern absolute, von der B e ~ g ~ i 3 g cliesw 8trrns unabhdngige - -~

1) Zwei aiiderc Moglichkeitrii, hesoiiclers in bezug auf Spiegeluiig 1-on Aberrationslicht findet man 111 I f in . It. T o m a s c he k s gleichzeitigcr T - ~ I offentlichnng in diesen Aiinalen betrac htct.

Eine der hier heim Eii~t i i t t 111 deli Ather der Eide aiigeiiommeneii Strahlenkrumaung cntsprechende ICrummnng kann auch beim Weggang tles Sternlichts von dem relativ iuin Urathrr brwegteii Stcin angenommen werden als Folgd der Wcgdttmpfung cler vom Stem stainmenden Quer- bewegung der Lichtquanten im IT] nther. TTr~ln-end abcr dlo Strahlkrummung beiin Eintritt in den Ather der Erde den beobachteten Sternort um den .4bcr.i atioiiswinkel verschirbt, hat dic Strahkrummung heim Weggang \om Stern solche Wlrkung nicht, da Kie veihaltnisrnaeig vie1 zu dicht beim Stern selbst erfolgt ; es fulirt dies anf die schon herrorgehobeiie $bsolutbedeutung der Aberration zuiuck.

2 ) Uber die hirr vorausgesetzte Unwii klichkeit cler Lorentzkoiitraktioii siehe ,,A. u. Ura.", S. 39f.

3) Siehc uber die hier gemeiiiteii ~oppelsternheobaclitungen ,,A. u. IJrtt." R. 32ff., N O auch der irn ohen folgencien atis diwen Beobachtungen gezogenc SchluB bereit? cingehend dargelegt ist.

Cber d i c Lic7ltfortpfEcanxurLy irrL Hirtutieisraum. 97

I .ie~it~e;;chwindigkeit eingehalten hdben mussen. Es muls also [lie Lichtgeschwindigkeit unterwegs, in dem von Ma,t'erie freien Hinimelsrauni, eine Verandernng erlitten haben, und zwar mu13 diese Anderung schon in einem Abstand vom emittierendm Stern eingetreten win, der klein ist gegen den Abstand dcs l)oppelst,erns von tlrr Erdr, . da die Beobachtungeri eine Ab- IJngigkeit dcr Lichtzeiten von der wechselnden Bewegungs- 1 ichtung des St'erns uberhaupt nicht bemerklich niachen.

Da wir (frunde gefunden ha.ben, jecleni Atom seinm eigenrn :it'her zuzuschreiben. den es in seiririn Inntxn und in seincv Timgehung niit sic11 triigt, wonach aiich jeder niaterielle Kdrper, auch die Erde und jeder Stern, seinen eigenen Xther hat, der ihn wie eine vemaschen begrenzte htniosphkrr umgibtl), war es fiir uns natiirlich, snzunehmen, clak; dieser -Lther das Medium ist, in wlchem tliGs vom Stern emittierten 1ieht.- quanten iiiit der Ilichtgeschmindigkeit' c laufen. Denii dieser :ither ruht relativ x t m Stern, so da,B dann seine Lichtquanten ti uch relativ zu ihrn mit Lichtgesch-windiRli-eit laufen, wie es (.!er Michelsonversuch in bezug auf dit Lichtquanten der Erde gezeigt hat.

r Vorstellung aus erscheint os leicht verst,%ndlich, tiaPJ die vom Stern weglsufenden Lichtquanten schlieBlich, wenn sit: in Raume komrnen, wo der &her des Sterns fast verschwinclet , ihre Geschwindigkeit relativ zu dem doyt vorhan- tlenen, nicht mehr zu tlem Stern gehorigen und nicht, mit ihiii hewegt'en Medium einrichten, wodurch sie iinabhangig von clm Etwugungen des Stc+rns w i d , wie es den Doppelsternbeoll- :icht#ungen entspricht. Unscre bisherige Kenntnis tles ebrn gedachten Mediums, clas tiiese fern von allen materiellen Massen a bliegenden Himmelsriiume erfullt , ist allerdings nahezu ?: 1111 ; 5ie besteht aber doch darin, (la13 die Doppelsternheobachtungen tlas Da.sein eines solchen, tine bestimmttb, einheit'liche, voii fiewegungen ferner Hinirrtelskorper unabhang:ige Lichtgeschwin- tligkeit schaffenden Mediums aneeigen. Ich ha,be dieses, (lit: writen Hiininelsr%unie erfullcnde Medium U r 2, t her gmannt.') . _ _ _ ~ ~

1) Siehe ,,A. u. Era.", S. 19. 2) Wie grol3 dic Lichtgeschwindigkeit im UrBtlier ist, wisseri wir

in der Tat nicht; niir daC sie einheitlich, namlicli fiir die verschiedeneii Bahnpunkte und die diesen zugehiirigen verschiedenen Bewegung;,- richtungen eincr Doppelsternkomponente nicht verechieden ist, dies vei-

Aunalen der Pbynik. IV. Fulge. 73. 7

98 P. Lenaru.

Die ,innahme eines solchen Mediums, das mBer den1 :ither no& vorhanden und das a,llverbreitet ist, erscheint mch mhe- liegend, wenn man die Gravitation als verniittelte Fernkraft betrachten will; denn der iither, tvelcher d ie Plektromagnr- tischen Kraftfelder (und soinit auch die Lichtquanten) aus- macht, lrann schwerlich zuglcich Vermittler dor Gruvitation sein schon deshalb, weil ebon dieser Ather selbst der Gravitation unterworfen erschaint, soba,ld er Trager von E n q i e ist,, die in allen ihren Formen der Gravitat4ion untprworfen erscheint.1) Wie dem auch sei und wenn auch die Rolle, welche wir hier dem Urather in bezug auf die Lichtgeschwindigkeit zuschreiben, vielleicht ebensogut dem Gesamtather zugeschrieben xverden konnte, welcher a,ls Summe der zu a,lleii Himmelskorpern in groBeren Abst,iinden gehorigen spiirlichen Bthermengen in den Himmelsraumen a.ngenommen werden lrann2), so bleiben wir (loch schon der Kiirze und Deutlichkeit hallxir bei dem Na.men Uriither fi ir das hier auftretende, von den Bewegungen ein- xcher Himmelskorper nicht merklich IminfluBtc Medium.

Wenn demnach die von fernen Sternen lionimenden I k h t - quanten mit Lichtgeschwindigkeit rehtiv zum Uriit1Lc:r zu uns heranlaufen, so war es bis vor kurzeni noch eine off~i ie Rage, ob sie dime Geschwindiglceit bis zur Ertlr hin beibshalten oder ob sie bei Eintritt' in den dthrr der Erde ihre Geschtvindig- keit von neucm andern und etwa Licht,geschwindigkeit re1at.i~ zu dieseni Ather, also auch zur Ertle annehmen. Diese Fragt-11 ist jetzt durch ,4usfUhrung des Michelsonversuchs mit Yixstern- licht beantwortet, worden und sie ist in letzterem Sinne m t - rchieden, wodurch xvir eben m r Yoranstellung dos ohen Iw-

Iiiirgen die Beobachtungen. 1)och ist es nach den weitel, iintrii folgeiidcii cberlegungen - Lichtbrechung in1 materiefreien ltauni Iwtreffend nicht, wahrscheinlich, dal3 die Lichtgeschwindigkeit, Ijeini i'bergans rani

-4thcr des Sterns in den Urather mehr als nilr urn die Relat,ir~ep:.hwindi,~- keit des Sterns zum Uriither geiindert wird.

1 ) Siehe ,,A. u. Ura.'', S. 47. 8 ) Geht man hierauf ein, so nahert man sich der yon Hrn. Gelirokr

bevorzugtm Auffassung der Bberration (s. Drudes Optik, 3 . dufl. 1912 und D. Phys. Ges. 1918, 8. 165 ti. 1919, S. 67). Sieht man a h r tlen Ur- iither ais Vermittler der Gravitation an, so muB er aiich in den H.iiurnen als vorhanden angenoinmen werden. die gleichzeitig den Ather cler oin. zelnen materiellen Khrper enthalten. Wir nehmen hiw ~~ his zii weitewr Belehrung dnrch die Erfahrung - dm TRtztere an.

C b e y dic: Lachtjortp flanxung im Hinunzelsraum. 99

trachteten allgemeinen Sa t'zes iiber die Liingsbewegung der Lichtquanten berecht,igt wurden.1) Es laui'en also im Ather der Erde alle Lichtquanten irgendwelchen Ursprungs relat,iv z i i diesem Athcr mit, der Lichtgeschwindigke:it - ~ 2 ) ~ ehenso aucli it.lle Lichtquanten im Bereiche eines mderen Gestirns relativ zum dortigen At'her ; von Gestirn zu Gestirrv clagegen herrsclit Lichtgeschwindigk~it relat'iv zum Ur5t licr.

Lichtbrechu7cg in[, k'thei,. - Die Geschuc.indig$eit~Bnd(?ru~i~ der Lichtquanten beim Uhergaiig ron einem Athrr in mdprcm, relativ 211 ersterem in Strahlrichtung bewegten 8t.her mid3 niit riner Richtungsa,nderung dcs St,rahls analog der Brcciiung in materiellen Medien verbunden sein, wenn die Grcnzschicht schief znm St8rahlc stelit'. ES folgt (lies nach tlcm Huyghens - schen Prinzip. Wegen der Allmahlichlreit~ tlrs Gbergangs ist, diese Brechung in (iestdt einw Strahlenlrrunimnjr~ zu erwnrtcm. Da der wirksame Brechungsexponent c / ( c -- ZL) ist, wiin u die in dm Strahlrichtung genommene Konipoiirnte dt>r Rrhtiv- geschwiridigkrit ist , so wurde dic Ablenlriing hci rinem Einfxlls- winkel i'on 450 et,wa 20" bet'ragen, wenn u \-on der GrOBt! t1t.r pla.netarischen Geschwindigkeiten ist, (80 lim/sec). Dicser untrr tler Anna,linie einer scha,rfen ~ t h r g r e n z e berncliiiet,e 1ilei110 Winkel w%rc wold ( 1 s HiichstmaR der hl)lenlrungen, clic hei Relativgesohwindiglieitell der angenonimenen (:rijRe eintreteii kijnnten. Die Verwaschenheit der ~ ~ t ~ l i c ~ ~ g r e i ~ z c muB die Ah- lenkungen wesent,lich kleiner machen, untl es sintl euch bei heliebig scliiefereni Einfa,ll keine griilSPreii Winkel zu rrwarten, (1% die hei der Brrechnung dcr 20" eingesetzt,e gmiztt (k~scli\viii- digkeit,sdifferene u nicht zur Gelt'ung kommeii Bann, wn i i eine .'ihheratmosphare nur st,reifend durclilauf~n wird.

Es sollte auf da,s Hest,ehen oder Nichthesteheri solchrr .\blenkungen bei astroriomischen Messungen geachtet werden. I)ie Ablenkung konntc 1)Aspirlsweise 1wi ~in~eiii von tlr-r Erde

1 ) Siehe die ausfiihrlichr Diskussion bri Bu tlolf Toinasc,hek, .%str. Nachr. 6261 und in der gleichzeitigen Abhandluiig in diescii Ann.

2) Hiernach wiirde eiii positiver Ausfall des Michrlsonverenches bei qenugend schnell relat.iv zur Krde bewvegten? Apparat. zn emarten sein ,,siehe ,7A. u. Urii.", 8. 38ff.). h i d e r scheineii der Diirclduhrung drs Ver- suches, die eineii weitereti wichtigen Schritt in der esperimentellen Er- forschung des Athers bedeuten n-iirde, grab Schivirr'i:rkcit cn rntpegen- zustehrn.

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1 00 1’. Lmard.

ill18 beobttohtseten Fixstern wirksam werden, weiu sein Liclit rxzsntariech in tien Xther dos geniigend xchnell ;&solut bewegt gcctlnc?ht.en f3onnensydems einfiillt., wenn also etwa tier Licht - strtbhl in Richtung der Erdbahntangente verliiuf t.1) Eili itaderer Fall moglichen Wirkmnwerdens der gedachtcn Ah- knkimg wiSe die Beobachtung eines Fim terns exsentrim11 tliirch die ~tliwhiille einex in der Gesicht.slinie befindlichen iirdwm Fixs ternsystems, das Eigenbewegung in der Cfesichts- liiiir ha.t. EFI kijnnte cltbnn die At.herhullc wie eine Schlierc wirlten, rlicx je nach der Bewegungsrichtung optisoh dunner oder dichter d s die Umgebung sidi verhielte, ode^ wit? einc. flwhe lint 1 1-erwischen begreute konvcsc: beziehlich konkaw l,inw, voii der sber jeweils n u ein ltleiiiss prismitischw k’liicheiielemt~nt zur Benutzung gelangt.

Auch eiiw geringe diffuse Zuriickwerfuiig von Licht bei xolchen die Lichtpschwindigkeit T-crt idernden 0 bergiingen liiinrite stattfindeit.

l i z t e n s i t ~ h n b n a ~ ~ ~ ~ ~ s nb Pose mi. Gra~tat~~~~nc;i.rlcuNg dr:v LichtquelZc. Eine besondoro Rage besteht noch in bemg ;iuf die $chwtw+ cler IJicMqunnten. DitS solohe bpsteht, unct mar nach &&ti.be der &fassp der ~JiChtqUtUIttm ?n -= E/c2 == h ~ / c 2 ist ansunehnlen, nachdem die 8chwcrr als Rige~- &aft von Euergiomassen uberhaupt erkannt ist., und die be; Sonnenfinsternissen beobttchtete Lichtsblenkung ttm fionneu- nt nd k a m als expr*rimenteller Na.chweis soloher Schwerewirkung :ii!gcsehen werden, wie oben bereits angegoben wurde. Diew Lichtstrablablenkung ist eine Querwirkung der Schwiw auf die Lichtquanten, da die Rictitung der Schwc&rttft senkmcht zmn Lichtst.rashl st.eht. Es ist aber noch die Friige offen, ob: Imisithlich in welcher Web, e k e L&n@wirkang von Schwa- krtift anf die Lichtquanten statthat. Eine soldie Wirkung miiI3te Rich 1x4 I’ichtquanfen zeigen, die von einem genugentl

1) hbachtung von literncn im Meridian zur ,%nnenaufgangp imd Sonnenuntergangszeit kiinnte danach Unstimmigkeiten ergebn, mnn das Somensystem gleichzeitig in dcr Ueaichtslinie bewegt ist. \Vahr- nehungcn &ear Art mnd in der Tat kiinlich verirffentlicht worden (R. H. Tucker, Lick Oh. Bull. Nr. 330, Apr. 1922; C. D. Pcrrinc. Astr. Naehr. 214, 22, Juli 1921). Ob aie die hier gedachte Deutung zr- lassen, wilre bei planm2iBiger Fortsetzung der Beobbtungen von Chi ohrn msdmndergewtatm Chichtspiinkten aurr za entacheiden.

t h r die Lichtfortpflumw~g im Hi4,i.qii.olsraz. 1 ()I

gpJ3en Gravitationszentrum, w k der Sonne, ibusgesasntlt wcrd~k, und es seien hier nsch bisheriger Kenntnis vorhaiideno Xig- lichkeiten nllher betrachtet..

Die Aussendung erfolge d t der 1 , i ch t~ r~ohw~i~ i ig i t c ydativ zum leuchtenden Gr:ivitationsxentruni ; die Ma.sse ders Jfitzhren sei M, der h d i u s R, die Gravitatiomkonstante k, die Maw des Lichtquants m, seine kkequenz v. hiiuft clas Tichtquant bis in sehr @ o h Entfernung weg, so findet 1x4 J3estehen von Schwore cles Lichtquants hufhilidimg von potentieller Energie in1 System %me -1Jichtquunt sta tt im Iktrago k&fm/R. Diwe Aufhiiufung niuB ini Sinno dep Xnergiispringipx irgenclwo von einem Verbra.uch yon Energie 1,ugleibt seiu, und man ka.m annehmen, daS es Xnergie des I,ichtcpsnts is&, die verbraucht wird. l l imr TToYbrriuch kann in verwhiedener Weise geedncbt werdea. TVir betrwhten drei vcwschicdene F&Ue hiervon (a, L, 0).

a) Gilt fur die Enegie E einw IJichtquants steta und iiberall E n . Plaiioks Bexiehung E =I hv, so konnte die ver- Iangte Euergieiinderung 6h' = - LAIm/It des I~iiohtqnants in der M'eise stattfinden, d8.tR 6 R = h6v, dso 6v = - I,:;lina/Rlt &d, oder, da nach Ha8xen6hrls B~xi(hii,n E = It =-' mc2,

biK =- . b v -- ( 8) Y B P

Dies ist die von Hrn. Eine tein angegebcme ,,Hotvrr~chieLim~~', ,lie somit auf Grund des soeben befolghn hoohst einfrrchea (:edankengmges ganz ohne Relativit~ts,,th~orie" ahleithar ist.1) Gdtig brancht aber die Ableitnng wid soinit die ,,Rot- verschiebung" keineswegs m min; deiin es ist sehr sweifelhdt. ob die gemachte Annahme, daS die Eiiergk eines Jhhtquante stets umveriinderlich gleich k v bleibe, der Wirlilichkeit ent- spricht . Vielmohr scheint mit zunehmender Deutlichkeit (lie Gleichung E = h v weder eine Eigenschaft tlar Ennrgie nod mch eine Eigenschaft der Lichtquanten clsrxustellen, sonclerxi e k e Eigensohaft von in JJchhwsendung begriffenen Atomen. Wold mag daher die Enorgh des frisch emittierten Jhhtquants 4 Aeich .. hv sein; spiiter aber, nachdem das Lichtquant Ver- iin(1emngen erlitten hak, kann es jeden Beliebigen, voii seiner

1) Dieser Gedankengang iAt auoh bereik in 9,& 11. IM.'', 8. ti&, ailgegeben u-orden.

10% 1 '. Lenard.

Fre ytienz v ganz unabhiingigen Energieinhalt trnriehnienl) . so d:di inan keinehwegs berechtigt ist auf dem ganzen Wep des von der Sonne ablaufenden Lichtquants niit E = I t T meitei- ziirwhnen, wie es geschehen ist .2)

I ) ) Mali kann auch versuclicn, die Liclitqu,\ntrn al:, gr- $1 orfene Massen von unverandcrlichrr GroBe wz anzunehmen w w das schon Lap lace getan hat (nsturlicli ohnr unsere Vor- stellung vom Iichtquant xu hesitzm).3) Es wird daiin di I,ichtgcschminiligl~~~it c vc~i;inderlich: der Zn-w~iclis von pu- t(mtic1ler Energie k M n ~ / R ist lrompciirirrt (lnrch T'rrlust vou l&Ct;whrr Kiiergie, +o daB d(rn c 2 / d ) = w( c?c ~

won:ich ~ I

!b) ,

Die benutzte Annahme, claB dus I d i t q u m t in seiner I,#ngsricl-ttung iiur nls t8r&ge Masse sich rcrhalte und eine anderr (;eschwindiglieit a,nnehme nls die, n&hr~ iliin a,ls Wellanznp ziikornmt , nkrnlich die Jlichtgeschwindigltcit c wlatiy zani ;ither in wclchom cs liiuft, ist, sber nach dem _Qusfall de- Michelsonversuchs mit Fixste,rnliclit sehr unwihrscheinlich geworden, i d ma.n diirfte ddiw den1 Folgmdrii Ciedankei i -

gang sich zuwenden, der bis jetzt ~ i i i l m l c n nrit ~illri voi'- 1iitndenc.n Erfahrung ubereinst'inimt. ______

1) Vgl. hierzu eine der vorhergehendcn Eu Btwtcn, die \.erti tidcriunge:l drr Lichtquant'cn auf ihirn Wcgen Fctreffend.

2) Rs scheiin dcm Zntrcffen obiger %weifel zu entspiechm. rla il einc cinwandfrci gesicherte Feststellung vo:i ,,Rotverschirbi-n~'' nocl: nicht gelungen ist. Vgl. hierzu ,,A. u. TTrR.", Note 8. 64. 65. Bcstclit kcine R,otverschiebung durch Grsvitationswirbing, so muB in jerlcr Ah- leitung einer solchen Rotverschiebnng etmas falsch sein. Rine der Bb- leitungen - historisch die erste -- ist die der Relat.i~,itiits,,theorie"; nnsert. obige Alrlcitung hat clcn Vorteil der Durchsichtigkeit, monach e j lriclii ist, gegcbcncnfells einen falschen Teil gesondert, ZLI seheii und ihn a w - zuscheidcm. Wir bewirlieii die Ausscheidnng des obcn als fallsch vernmtetcn Teils untcr c) in einer mit aller bishcrigcn Kenntnis gut vereinbarten Weis<. - Was die Relativitats,,theorie" anlangt, so unterliegt sie -~ ,,speziclle.. wie ,,allgerneine" - scbon so vielseitigen Bedenken, da13 dies jetzt kaunl mehr liervorgehoben zu werdon braucht; man ~'$1. a u h r drm i n ..A. 11. LJra:. S. 61 f f . Zusuminengestellten neuordings hesonders (i. v. Glvi c h , ilnti. d . Phys. 72. S. 221. 1923 und \-on gane anrlerer &ite her V o g t h e r i . ..Wohin fuhrt die Relativit.5tsthcoric ?" Leipzig 1923, ebenso tin-ere obi?. Failtstelhmg der Absolut-Dedeutung der Aberra.tiori,

3) 8. ,.A. u. Tiri.'. , Note S. (14.

Eber die Lichtfortpflanzung im Hammelsraum 103

c) Wir nehmen sowohl die Lichtgeschmindigkeit c irn gleich- lltvcgtcn lither, als auch die Frequenz Y als konstant, m. Die %un:thme der potentiellen Energie iin Sy:,tem Some-Licht- ( p a n t nehmen wir als ausgeglichen an durch einen Verlust on Eigenenergie des Lichtqnants, wie in a). nur ctaB mir diese Nigenenergie nicht dauernd durch h v , sondern durch m c2 bemessen denken, W ~ S unzweifelhaft vollkommen berechtigt ist insofern, als kein AnlaB zu Zweifeln an der Gultigkeit der Hasenohrlschen Beziehung gerade fur den Fell der Licht- energie besteht, von welcher die Brziehung ihrer Herleitung ilnch genominen ist.1) Indert sich die Energie des Lichtquants E = mc2, so kann dies nech unserer Annahine der Konstanz \'on c nur Folge einer Anderung der Masse m des Lichtquantn 4 n , so da13 dE = c26m, und dies ist auch in vollhr Uber- cinstimmung init unserer Vorstellung von der Natur der Masse m, indem dieselbe nur Masse der Eiiergie ist, wonacli in der Tat E und rn einander proportional sein durfm. Wir haben somit nach dem Energieprinzip die Gleichung c2 6 ni - - - liMmlR, und also dmlm = - k N / R c 2 , oder auch

(c)

E;s nahme also die Masse sowie dic 1Snergie tles Licht- quaiits, das ist seine Intensit'at, beim Weglaufen von der Yonnr ab, ohne daB sonst eine Anderung geschioht. Das von der Sonne aufsteigende Lichtquant verhielte Rich demnach etwa wie eine lhkete , insofern, als es irn gufstieg Masse hinter sich lafit, die a'ls Masse der pot'entiellen Energie urn die Sonne sich hauft ; i h s Lichtquant aehrt sich dabei allmiihlich auf.

Doch ist die bisherige Rechnung nur gentihert, (la in1 lusdruck der potentiellen Energie, 1,: Mmli?, ,m als konstent ;:iigrnommrn war. Genau hat n!m die r)iffrrr.nt'ialglF.ichung

wo r ein beliebiger Abstand vom Sonnenmittelpunkt ani Wege tles Lichtquants ist. Das Integral ist

1) Siehe besonclers auch die vereinfachte Herleitung in ,,A. u. Ura:', S. 41 f., am welcher auch hervorgeht, daD die Beziehung unabhangig von der Relativit,Bt~s,,theorie" ist.

15 w o n obigc (+l. c) die Naherung (lurch l i e i h r r ~ r n t ~ ~ ~ c k ~ ~ i i ~ i ~ ~ iiir den Pall 1' = m tlarstellt. Wird Y = CCI, so hleibt auch nacli (lei exakten G1. (c,) immcr noch c 4 n cndlicher Wert \-on 1.;. wwie auch von V E iibrig; da i forth ifende Lichtqumt nehrt sich also niemels vollst6ndig auf. Fiu. unserc Sonnp i.t l, .MI R c2 = 2 * 1 0 4 , und von dirser sehr geringeri (+ud3iJ waw also ~ P P bufierste Verlust an J,ichtintensit~t, der miolg~ drr Schworc tler Lichtquanteii zur verlrehrten Entfernungiyn:~ drat- wBnahn<e noch hinzukiimr. E.; heyteht fur j c t 7: I r ~ i n c ' Au-- -icht, (lit. Wirlrlichkeit in liezug nnf diev, 13rgehnih xi1 Ratr YU ziehen ; doch hahen die hisherigen Beolxirhtnngrn in rler Tat gar kcinr mrrkliche h d e r u n g an den Lichtquanten di.1 Sonne gezeigtl), so dnWl die gegenwirtige Kcnntnis dem Statt- hahen des auch sonst einwiandfreien Falles c) nicht wiclwpricht. Wir Bind demnach auch hier hei Annnhmtl tler olmi xus:liiiil:+n- prfaljt,en Eigenschaften dcr Iiichtqaantcn a n f kriiir \3 idt 1 - hpriiche gestoRen.

Hc ide lbe rg , Radiolog. Institiit, 6. August 1WI.

1) Vgl. uber die vielgesnchte , Rot,rrrsrtricl-~1111~" (lie lmtreffende Sote b i m Falle a).

(Eingegangen 7. August 1923 )