Überlichtgeschwindigkeit kann doch nicht sein.


Die Relativitätstheorie basiert auf dem Relativitätsprinzip von Galileo. Hier ist Raum, Fragen zur Relativität zur diskutieren.

Myon

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Beitrag Sa 19. Mär 2016, 16:17

Überlichtgeschwindigkeit kann doch nicht sein.

A
0------------1------------2-------------3-------------4-------------5-------------6--->


Ein Astronaut A fliegt mit fast Lichtgeschwindigkeit geradeaus.

Alle ca. 300.000 km befindet sich ein Stern (0...1...2...3...).

Von außen betrachtet ist er nach 6 Sekunden fast beim Stern Nr. 6 angekommen.

Für den Astronauten vergeht die Zeit aber langsamer; nehmen wir an: halb so schnell.

Dann benötigt der Astronaut auf seiner Uhr im Raumschiff nur ca. 3 Sekunden um
vom Stern 0 bis zum Stern 6 zu gelangen.

Sehe ich es richtig, dass auch aus Sicht des Astronauten, dieser nicht in 3 Sekunden an einem
6 x 300.000 km entfernten Ort ankommen darf :?:

kurzlebiges Kaon

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Beitrag So 20. Mär 2016, 16:12

Re: Überlichtgeschwindigkeit kann doch nicht sein.

mahado hat geschrieben:A
0------------1------------2-------------3-------------4-------------5-------------6--->


Ein Astronaut A fliegt mit fast Lichtgeschwindigkeit geradeaus.

Alle ca. 300.000 km befindet sich ein Stern (0...1...2...3...).

Von außen betrachtet ist er nach 6 Sekunden fast beim Stern Nr. 6 angekommen.

Für den Astronauten vergeht die Zeit aber langsamer; nehmen wir an: halb so schnell.

Dann benötigt der Astronaut auf seiner Uhr im Raumschiff nur ca. 3 Sekunden um
vom Stern 0 bis zum Stern 6 zu gelangen.

Sehe ich es richtig, dass auch aus Sicht des Astronauten, dieser nicht in 3 Sekunden an einem
6 x 300.000 km entfernten Ort ankommen darf :?:

Das siehst du leider nicht richtig, da aus Sicht des Astronauten ausschliesslich die Längenkontraktion in Bewegungsrichtung maßgeblich ist. Nur aufgrund dieser, kommt er aus seiner Sicht bereits nach ca. 3 Sekunden am Ziel an. Die Zeitdilatation spielt aus Sicht des Astronauten keinerlei Rolle. Für ihn vergeht seine Eigenzeit völlig normal.

Anders sieht das aus Sicht eines bezüglich des Zielsterns ruhenden Beobachters aus. Für ihn gibt es keine Längenkontraktion in Bewegungsrichtung, da er ja bezüglich des Zielsterns ruht. Der Beobachter wird also für die verfrühte Ankunft des Astronauten die Zeitdilatation im System Raumschiff verantwortlich machen.

Info: Ich habe hier lediglich qualitativ und nicht quantitativ argumentiert, da in Abhängigkeit der Relativgeschwindigkeit, der Astronaut den Zielstern auch bereits deutlichst früher erreichen kann. Auf Wunsch können wir das gerne Anhand eines Rechenbeispiels erörtern.

Myon

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Beitrag Mo 21. Mär 2016, 10:44

Re: Überlichtgeschwindigkeit kann doch nicht sein.

Vielen Dank für die Antwort.

Man sagt ja oft, dass die Abstände im Weltall zu groß sind, als dass uns „Aliens“ entdeckt haben könnten.
Aber mit der Zeit-Dilitation könnten Aliens, oder zumindest Roboter in relativ kurzer Zeit große Strecken zurücklegen.

Von uns zum Mittelpunkt der Milchstraße sind es ca. 50 000 Lichtjahre. Aber aus Sicht des Astronauten oder eines Roboters könnte man theoretisch ziemlich schnell zum Mittelpunkt der Milchstraße gelangen und dabei Milliarden von Planeten genauer auf Leben abscannen und diese Informationen zum Heimatplaneten schicken.

Seit ca. 4 Milliarden Jahren existiert Leben auf der Erde. Ich fände es merkwürdig, wenn wir von außerirdischer Intelligenz in dieser langen Zeit noch nicht entdeckt worden sein sollten, zumal lebensfreundliche Planeten schon etwas Besonderes sind, im Universum.

kurzlebiges Kaon

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Beitrag Mi 23. Mär 2016, 17:49

Re: Überlichtgeschwindigkeit kann doch nicht sein.

mahado hat geschrieben:Man sagt ja oft, dass die Abstände im Weltall zu groß sind, als dass uns „Aliens“ entdeckt haben könnten.
Aber mit der Zeit-Dilitation könnten Aliens, oder zumindest Roboter in relativ kurzer Zeit große Strecken zurücklegen.

Von uns zum Mittelpunkt der Milchstraße sind es ca. 50 000 Lichtjahre. Aber aus Sicht des Astronauten oder eines Roboters könnte man theoretisch ziemlich schnell zum Mittelpunkt der Milchstraße gelangen und dabei Milliarden von Planeten genauer auf Leben abscannen und diese Informationen zum Heimatplaneten schicken.

Nicht ganz. Aus Sicht des Reisenden liegt das gesamte Universum (zumindest theoretisch) zwar sozusagen "vor der Haustüre", da beliebige Entfernungen zu Lebzeiten zurückgelegt werden können (auch 10 Mrd. Lichtjahre!!!). Bei der Rückkehr ergäbe sich dann aber das Problem (Zwillingsparadoxon), dass keiner mehr da wäre, der die Nachricht in Empfang nehmen könnte. Eine ähnliche Problematik ergäbe sich auch, wenn ein fremdes Raumschiff unseren Heimatplaneten so wie du sagst "abscannen und diese Informationen zum Heimatplaneten schicken" würde.

Hinzu kommt das Energie (Treibstoff)-Problem und die Tatsache, dass den Reisenden sämtliche Strahlung als Röntgen- oder gar Gammastrahlung erreichen würde, was doch recht unerfreulich wäre.

Seit ca. 4 Milliarden Jahren existiert Leben auf der Erde. Ich fände es merkwürdig, wenn wir von außerirdischer Intelligenz in dieser langen Zeit noch nicht entdeckt worden sein sollten, zumal lebensfreundliche Planeten schon etwas Besonderes sind, im Universum.

Ich persönlich glaube eher nicht daran. Übrigens gibt es lebensfreundliche Planeten wie Sand am Meer. Kommt natürlich auch auf die Definition an. Selbst bei Jupiter- und Saturnmonden hält man Leben in einem Meer unterhalb der Eiskruste für möglich. Eben weil diese Monde durch gravitative Einflüsse des Planeten, den sie umkreisen, aufgewärmt werden. Allerdings würden uns diese möglichen Lebensformen wohl kaum besuchen kommen.

Myon

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Beitrag Do 24. Mär 2016, 13:32

Re: Überlichtgeschwindigkeit kann doch nicht sein.

Es ist natürlich klar, dass die Zurückgebliebenen (nicht Reisenden) sehr lange auf Antwort warten müssten.
Aber vom Mittelpunkt der Milchstraße hätte man, seit es Leben auf der Erde gibt (seit 4 Mrd. Jahre), schon 4000 Mal hin und zurückreisen können.
Und wenn eine Zivilisation nur 1000 Jahre weiter ist als wir und ebenso neugierig ist und sich noch nicht selbst zerstört hat, dann kann man zumindest einem Roboter eine solche Reise zumuten .

Interessant finde ich noch folgendes bzgl. Längenkontraktion:

Wenn man schneller auf ein Ziel zurast, dann kommt man nicht nur früher am Ziel an; sondern das Ziel kommt einem auch noch zusätzlich entgegen :idea: .

kurzlebiges Kaon

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Beitrag Fr 25. Mär 2016, 00:29

Re: Überlichtgeschwindigkeit kann doch nicht sein.

mahado hat geschrieben:Es ist natürlich klar, dass die Zurückgebliebenen (nicht Reisenden) sehr lange auf Antwort warten müssten.

Sehr lange ist aber stark untertrieben. :D

Aber vom Mittelpunkt der Milchstraße hätte man, seit es Leben auf der Erde gibt (seit 4 Mrd. Jahre), schon 4000 Mal hin und zurückreisen können.
Und wenn eine Zivilisation nur 1000 Jahre weiter ist als wir und ebenso neugierig ist und sich noch nicht selbst zerstört hat, dann kann man zumindest einem Roboter eine solche Reise zumuten .

Auf uns aufmerksam werden kann man eher erst seitdem wir Signale in Form von elmag Wellen aussenden. Und das tun wir ja noch nicht allzu lange. Hörfunk gibt es z.B. erst seit ca. 100 Jahren. Umgekehrt machen wir ja nichts anderes (SETI-Projekt). Wir suchen nach Signalen.

Interessant finde ich noch folgendes bzgl. Längenkontraktion:
Wenn man schneller auf ein Ziel zurast, dann kommt man nicht nur früher am Ziel an; sondern das Ziel kommt einem auch noch zusätzlich entgegen :idea: .

Im gewissen (sehr phantasievollen) Sinne schon. Zutreffender ist: Längen (also auch Entfernungen) werden in Bewegungsrichtung kontrahiert gemessen. Das ist ja gerade der Grund dafür, dass man früher (Eigenzeit) am Ziel ankommt. Demnach kommt das Ziel also nicht auf einen zu. Die Formulierung finde ich unpassend.

Myon

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Beitrag Sa 26. Mär 2016, 15:22

Re: Überlichtgeschwindigkeit kann doch nicht sein.

Ich hätte noch eine Frage zur Längenkontraktion:

Falls ein sehr schnell fliegender Astronaut einen kugelrunden Erd-Globus (als Andenken ;) ) auf seine Reise mitgenommen hat:

Wird dieser Astronaut selbst, - also mit seinen eigenen Augen -, im Raumschiff diesen ursprünglich kugelrunden Globus in Bewegungsrichtung plattgedrückt wahrnehmen, also nicht mehr kugelrund :?:

Ich

Anti-Proton

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Beitrag Sa 26. Mär 2016, 19:58

Re: Überlichtgeschwindigkeit kann doch nicht sein.

Dann wäre er während der Beschleunigung kaputtgegangen. Wenn wir das nicht annehmen, dann ist er natürlich rund.

kurzlebiges Kaon

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Beitrag Sa 26. Mär 2016, 23:59

Re: Überlichtgeschwindigkeit kann doch nicht sein.

mahado hat geschrieben:Ich hätte noch eine Frage zur Längenkontraktion:

Falls ein sehr schnell fliegender Astronaut einen kugelrunden Erd-Globus (als Andenken ;) ) auf seine Reise mitgenommen hat:

Wird dieser Astronaut selbst, - also mit seinen eigenen Augen -, im Raumschiff diesen ursprünglich kugelrunden Globus in Bewegungsrichtung plattgedrückt wahrnehmen, also nicht mehr kugelrund :?:

Nein. Natürlich nicht, da die Relativgeschwindigkeit zwischen Astronaut und Erde hier Null wäre. Also treten auch keine SRT-Effekte zwischen beiden auf.

Nur wenn er die Erde "zurücklässt", der Astronaut sich also relativ zu dieser bewegt, treten relativistische Effekte auf. Er würde dann eine abgeplattete Erde (Längenkontraktion) messen. Schaut er dann aber wie du sagst "mit seinen eigenen Augen" (das ist kein Messprozess), dann sieht er die Erde immer als Kugel mit allerdings in Abhängigkeit der Relativgeschwindigkeit zunehmend verzerrter Oberfläche.

Das ist eine Retardierungserscheinung, da zum einen das Licht vom bewegten Objekt zum Beobachter eine Weile unterwegs ist und zum anderen, weil der Beobachter das Objekt nie an dem Ort sieht, an dem es sich zum Zeitpunkt der Beobachtung tatsächlich befindet.

Hinzu kommen noch die unterschiedlichen Lichtlaufzeiten weiter auseinanderliegender Punkte des Objektes zum Beobachter. Jeder Punkt des Objektes gehört quasi zu einem anderen Zeitpunkt der Vergangenheit. Daher die Verzerrungen. Unerwarteterweise bleibt dabei aber die Kugelgestalt erhalten. Bei einem quadratischen Objekt wäre das nicht so. Da wäre auch die Aussenkontur verzerrt.

Proton

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Registriert: Sa 12. Jun 2010, 20:08

Beitrag So 27. Mär 2016, 13:49

Re: Überlichtgeschwindigkeit kann doch nicht sein.

mahado hat geschrieben:Falls ein sehr schnell fliegender Astronaut einen kugelrunden Erd-Globus (als Andenken ;) ) auf seine Reise mitgenommen hat:

Wird dieser Astronaut selbst, - also mit seinen eigenen Augen -, im Raumschiff diesen ursprünglich kugelrunden Globus in Bewegungsrichtung plattgedrückt wahrnehmen, also nicht mehr kugelrund :?:

Diesen Effekt der SRT gibt es bei einer Relativgeschwindigkeit zwischen Beobachter und Objekt. Falls es ihn in deinem Szenario (keine Relativgeschwindigkeit) auch gäbe, wäre das für den Astronauten ziemlich schmerzhaft.

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