Kann Zeitdilatation Schmelzen verhindern?


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

Myon

Beiträge: 97

Registriert: Fr 21. Mär 2014, 13:00

Beitrag Sa 6. Aug 2016, 18:11

Kann Zeitdilatation Schmelzen verhindern?

Ein Tennisballgroßer Schneeball fliegt an der Erde vorbei und dann weiter knapp an der Sonne vorbei.

In Sonnennähe sind 1000 Grad Celsius. Deshalb müsste der Schneeball verdampfen.


Meine Frage lautet nun:

Wenn ein Schneeball mit fast Lichtgeschwindigkeit sehr nahe an der Sonne vorbeifliegen würde, könnte dieser dann seinen Aggregatzustand beibehalten :?:


Zur Erläuterung:

Von unserem, sagen wir mal ruhenden System aus betrachtet (Erde + Sonne) fliegt der Schneeball selbst bei fast Lichtgeschwindigkeit Minuten lang durch eine extreme Hitze. Und währenddessen hat der Schneeball genug Zeit um zu schmelzen.

Aber aus Sicht des Schneeballs bleibt für diesen die Zeit ja fast stehen. Der Schneeball „sieht“ die Sonne selber vielleicht nur für 1 Millionstel Sekunde (wegen der Zeitdilatation). Im Schneeball können sich die Atome oder Kristalle fast nicht von der Stelle bewegen.

Ist es möglich, dass trotz Minuten langer extremer Hitze der Schneeball nicht schmelzen wird, wenn er sich nur schnell genug bewegt :?:

Anti-Neutron

Beiträge: 921

Registriert: So 16. Jan 2011, 18:11

Beitrag Mo 8. Aug 2016, 12:05

mahado hat geschrieben:Ist es möglich, dass trotz Minuten langer extremer Hitze der Schneeball nicht schmelzen wird, wenn er sich nur schnell genug bewegt :?:

Hallo mahado,

eine interessante Frage, die sich aber meiner Meinung nach über die erhöhte Energie im Ruhesystem des Schneeballs (Blauverschiebung des Sonnenlichtes) beantworten lässt. Die übertragene Energie auf den Schneeball müsste damit unabhängig vom Beobachter sein.
Freundliche Grüße, B.

Myon

Beiträge: 97

Registriert: Fr 21. Mär 2014, 13:00

Beitrag Di 9. Aug 2016, 10:57

Re: Kann Zeitdilatation Schmelzen verhindern?

Bedeutet dies, der Schneeball wird schmelzen :?:

Beim langsam fliegenden Schneeball würden die Sonnenphotonen die Atome im Schneeball zum schnelleren Bewegen anregen.
Bei einem Schneeball der mit fast Lichtgeschwindigkeit fliegt, können sich die Atome aber fast nicht bewegen, weil die Zeit im Schneeball fast stillsteht.

Vielleicht werden die Sonnenphotonen einfach ohne Energieabgabe am Schneeball reflektiert, wenn sie „merken“, dass sie keine Energie-Wechselwirkung mit dem Schneeball machen können :?

kurzlebiges Kaon

Beiträge: 408

Registriert: Di 8. Jun 2010, 22:05

Beitrag Di 9. Aug 2016, 11:59

Re: Kann Zeitdilatation Schmelzen verhindern?

mahado hat geschrieben:Bedeutet dies, der Schneeball wird schmelzen :?:

Beim langsam fliegenden Schneeball würden die Sonnenphotonen die Atome im Schneeball zum schnelleren Bewegen anregen.
Bei einem Schneeball der mit fast Lichtgeschwindigkeit fliegt, können sich die Atome aber fast nicht bewegen, weil die Zeit im Schneeball fast stillsteht.

Vielleicht werden die Sonnenphotonen einfach ohne Energieabgabe am Schneeball reflektiert, wenn sie „merken“, dass sie keine Energie-Wechselwirkung mit dem Schneeball machen können :?

Es wäre doch recht abenteuerlich anzunehmen, dass man einen Körper mit hinreichend hoher Relativgeschwindigkeit nicht erhitzen kann.

Anti-Neutron

Beiträge: 921

Registriert: So 16. Jan 2011, 18:11

Beitrag Di 9. Aug 2016, 13:01

mahado hat geschrieben:Vielleicht werden die Sonnenphotonen einfach ohne Energieabgabe am Schneeball reflektiert, wenn sie „merken“, dass sie keine Energie-Wechselwirkung mit dem Schneeball machen können :?

Das ist schon ziemlicher Unsinn.

Ich hatte doch beschrieben, dass die Anzahl der Photonen im System des Schneeballs gleich bleibt. Die Energie dieser Photonen ist im System des Schneeballs sogar höher, als im Ruhesystem der Sonne.

Wenn man wissen will, ob der Schneeball schmilzt muss man also nur wissen, wie lange der Vorbeiflug dauert und welche Energiemenge dabei übertragen wird. Eine relativistische Rechnung ist da nicht nötig und würde am Ergebnis auch nichts ändern.

Du solltest Dir mal ein einführendes Lehrbuch zur SRT zulegen und dieses dann auch lesen.
Freundliche Grüße, B.

Myon

Beiträge: 97

Registriert: Fr 21. Mär 2014, 13:00

Beitrag Di 9. Aug 2016, 14:22

Re: Kann Zeitdilatation Schmelzen verhindern?

Ok, meine letzte Vermutung bzgl. den reflektierenden Photonen ist natürlich falsch, weil ein Impuls von den Photonen der Sonnenstrahlung wohl immer an den Schneeball abgegeben werden könnte, auch wenn dieser sich mit fast Lichtgeschwindigkeit bewegt. Man muss nicht unbedingt Atome in Schwingung versetzen, um Energie an sie abzugeben. Das ist mir nachträglich eingefallen. Sorry für den „Unsinn“ :|

Aber die Aussage, dass eine relativistische Rechnung nicht nötig ist, erstaunt mich schon.

Der Grund liegt darin, weil wegen der fast Lichtgeschwindigkeit des Schneeballs die Energie im Ruhesystem des Schneeballs extrem hoch ist, und man deshalb auch extrem viel mehr Energie von außen (von den Photonen der Sonnenstrahlung, die sagen wir mal seitlich zur Schneeballbewegungsrichtung auftreffen) benötigen würde, um ihn ganz zum Schmelzen zu bringen, als dies der Fall wäre, wenn sich ein langsamer Schneeball 2 Minuten lang dieser Hitze aussetzen würde.

Der kleine Schneeball, der mit fast Lichtgeschwindigkeit an der Sonne vorbeifliegt, könnte seine Eiskristallstruktur fast vollkommen behalten, auch wenn er 2 Minuten lang durch tausende Grad Celsius fliegt.

Formulierung A:

Ein Schneeball mit fast Lichtgeschwindigkeit braucht im Vergleich zu einem langsamen Schneeball viel mehr Energie von außen, um schmelzen zu können.

Ist diese Formulierung A korrekt, oder bin ich da auf dem Holzweg :?:

Anti-Neutron

Beiträge: 921

Registriert: So 16. Jan 2011, 18:11

Beitrag Di 9. Aug 2016, 17:10

mahado hat geschrieben:Der Grund liegt darin, weil wegen der fast Lichtgeschwindigkeit des Schneeballs die Energie im Ruhesystem des Schneeballs extrem hoch ist, und man deshalb auch extrem viel mehr Energie von außen (von den Photonen der Sonnenstrahlung, die sagen wir mal seitlich zur Schneeballbewegungsrichtung auftreffen) benötigen würde, um ihn ganz zum Schmelzen zu bringen, als dies der Fall wäre, wenn sich ein langsamer Schneeball 2 Minuten lang dieser Hitze aussetzen würde.

Du hast mein Argument noch nicht verstanden.

Ich sage, dass die Photonen, die vom Schneeball absorbiert werden im Ruhesystem des Schneeballs beim Flug in Richtung Sonne mehr Energie haben, als im Ruhesystem der Sonne. Das ist nichts anderes als die bekannte Rot-, bzw. Blauverschiebung bewegter Lichtquellen.

Anders formuliert: Beim Flug in Richtung Sonne kommt die Sonne aus der Sicht des Schneeballs auf den Schneeball zu. Die Sonne erscheint für den Schneeball also blauverschoben. Der Schneeball absorbiert beim Hinflug in seinem Ruhesystem also mehr Energie, als im Ruhesystem der Sonne und schmilzt in seinem System deswegen etwas schneller, als im System der Sonne. Dieser Effekt sollte den Dilatationseffekt gerade kompensieren, so dass es völlig egal ist, von wo aus man rechnet. Entweder der Schneeball absorbiert eine ausreichende Energiemenge und schmilzt am Ort x oder er schmilzt dort eben nicht. Ob man das im Ruhesystem der Sonne oder im Ruhesystem des Schneeballs rechnet ist egal. Bei beiden Rechnungen muss prinzipiell das gleiche Ergebnis herauskommen. Alles andere wäre ziemlich unlogisch und würde wohl auch die Kausalität verletzen.
Freundliche Grüße, B.

kurzlebiges Kaon

Beiträge: 408

Registriert: Di 8. Jun 2010, 22:05

Beitrag Di 9. Aug 2016, 18:48

Re: Kann Zeitdilatation Schmelzen verhindern?

Nehmen wir einen Gasbehälter:

Der ferne Beobachter misst für einen vorbeifliegenden Gasbehälter eine Relativgeschwindigkeit sehr nahe c. Die sich beim Vorbeiflug an der Sonne nun erhitzenden Gasmoleküle bewegen sich im Gasbehälter nun schneller und es muss für die Gasmoleküle aus Sicht des fernen Beobachters das relativistische Geschwindigkeitsadditionstheorem angewendet werden.

Das heisst aber natürlich nicht, dass sich die Temperatur des Gases nicht erhöht hat.

Myon

Beiträge: 97

Registriert: Fr 21. Mär 2014, 13:00

Beitrag Mi 10. Aug 2016, 11:58

Re: Kann Zeitdilatation Schmelzen verhindern?

Hallo zusammen,

vielen Dank für die ausführlichen Erklärungen.

Mein Problem war, dass ich dachte, bei einer Geschwindigkeitserhöhung von z.B. 95% auf 99,99% Lichtgeschwindigkeit bringt dies nicht viel mehr bezüglich Blauverschiebung, aber die Zeit im Schneeball läuft überproportional viel viel langsamer ab, - somit von außen betrachten dauert eine Dekristallisation eines Eiskristalls sehr sehr lange.

Bernhard schrieb oben:

„…..Dieser Effekt sollte den Dilatationseffekt gerade kompensieren……“

Wenn dieses Aussage stimmt, dann hat sich mein Problem in Luft aufgelöst. Vielen Dank !

Proton

Beiträge: 581

Registriert: Sa 12. Jun 2010, 20:08

Beitrag Mi 10. Aug 2016, 18:18

Re: Kann Zeitdilatation Schmelzen verhindern?

mahado hat geschrieben:Aber aus Sicht des Schneeballs bleibt für diesen die Zeit ja fast stehen. Der Schneeball „sieht“ die Sonne selber vielleicht nur für 1 Millionstel Sekunde (wegen der Zeitdilatation). Im Schneeball können sich die Atome oder Kristalle fast nicht von der Stelle bewegen.

Aus der Sicht des Schneeballs bleibt für diesen die Zeit nicht fast stehen, sondern aus der Sicht der Sonne. Die Überlegung mit der Zeitdilatation ist der falsche Ansatz, denn was mit einem Objekt physikalisch passiert, hängt nicht davon, sondern von der Wirkung auf dieses Objekt in dessen Eigenzeit ab.

Der Schneeball schmilzt unter dem Einfluss von Wärmestrahlung. Solange die erwähnte Blauverschiebung im uv-Bereich liegt, herrscht Ionisation vor (die ihn womöglich zerstört, weil Bindungen aufbrechen, aber das ist kein Schmelzprozess) und bei noch höheren Energien wird Materie transparent. Das Maximum an Wärmestrahlung sollte der Schneeball mMn während des Vorbeiflugs an der Sonne absorbieren, also in der Phase des Übergangs von der Blau- zur Rotverschiebung. Ob er dann schmilzt oder nicht, hängt von der in seiner Eigenzeit absorbierten Wärmestrahlung ab.
Die Zeit, bis er ein paar Sonnendurchmesser zurückgelegt hat, dürfte zum Schmelzen locker reichen.

Anti-Neutron

Beiträge: 921

Registriert: So 16. Jan 2011, 18:11

Beitrag Mi 10. Aug 2016, 22:52

Timm hat geschrieben:Aus der Sicht des Schneeballs bleibt für diesen die Zeit nicht fast stehen, sondern aus der Sicht der Sonne.

Vorsicht. Das hat mahado schon richtig beschrieben, ganz richtig gemäß der Eselsbrücke: "Bewegte Uhren gehen langsamer". Wenn der Schneeball in der Zeit eines weit entfernten Beobachters ein paar Minuten braucht, so ist die Zeitdauer dieser Reise in der Eigenzeit des Schneeballs entsprechend verkürzt und im Extremfall dann eben bis auf einige Milli-, Micro- oder Nanosekunden.

Das entscheidende Argument ist die Kovarianz der Physik. Wenn der Schneeball schmilzt, dann schmilzt er in jedem System eines jeden Beobachters. Alles andere wäre unsinnig.

Die Frage, ob er schmilzt ist ein ganz anderes Thema, was hier aber erst mal nicht interessiert und auch relativ schwer zu berechnen wäre. Man bräuchte da die genaue Bahn des Schneeballs und müsste dann auch genau berechnen, wieviel Joule an Wärme während des Fluges übertragen wird usw. usw., aber darum geht es mahado ja eigentlich gar nicht.

Ich erinnere an das Zitat, dass Einstein seine Theorie ursprünglich gar nicht Relativitätstheorie, sondern Invariantentheorie nennen wollte. Um diesen kleinen aber feinen Unterschied geht es hier.
Freundliche Grüße, B.

Proton

Beiträge: 581

Registriert: Sa 12. Jun 2010, 20:08

Beitrag Do 11. Aug 2016, 13:36

Re:

Bernhard hat geschrieben:
Timm hat geschrieben:Aus der Sicht des Schneeballs bleibt für diesen die Zeit nicht fast stehen, sondern aus der Sicht der Sonne.

Vorsicht. Das hat mahado schon richtig beschrieben, ganz richtig gemäß der Eselsbrücke: "Bewegte Uhren gehen langsamer". Wenn der Schneeball in der Zeit eines weit entfernten Beobachters ein paar Minuten braucht, so ist die Zeitdauer dieser Reise in der Eigenzeit des Schneeballs entsprechend verkürzt und im Extremfall dann eben bis auf einige Milli-, Micro- oder Nanosekunden.


Hallo Bernhard,

um Dich nicht mißzuverstehen:

Stimmst Du zu, daß mit der Formulierung "Aus der Sicht des Schneeballs bleibt für diesen die Zeit fast stehen" die Eigenzeit des Schneeballs gemeint ist? Und daß die Eigenzeit nicht fast stehen bleibt, sondern 'ganz normal' vergeht'. Wir haben genau das hier schon x mal diskutiert.

Ferner, daß für das Schmelzen des Schneeballs die in seiner Eigenzeit absorbierte Wärmemenge maßgebend ist?

Und stimmst Du zu, daß bei relativistischer Geschwindigkeit des Schneeballs sein Vorbeiflug an der Sonne gemessen in seiner Eigenzeit nicht Mikrosekunden sondern Sekunden dauert?

Anti-Neutron

Beiträge: 921

Registriert: So 16. Jan 2011, 18:11

Beitrag Do 11. Aug 2016, 14:50

Hallo Timm,

Timm hat geschrieben:Und stimmst Du zu, daß bei relativistischer Geschwindigkeit des Schneeballs sein Vorbeiflug an der Sonne gemessen in seiner Eigenzeit nicht Mikrosekunden sondern Sekunden dauert?

ich denke, ich kann deine Fragen alle zusammen beantworten:

Die Eigenzeit wird von einer mit dem Schneeball mitbewegten Uhr gemessen. Ferner nehme ich eine Uhr U2, die sehr weit von der Sonne entfernt ist. Beide Uhren kann man bei dem Vorbeiflug des Schneeballs an der Sonne miteinander vergleichen.

Ich behaupte, dass die Eigenzeit immer kleiner ist, als diejenige Zeit, welche die weit entfernte Uhr U2 anzeigt.
Ferner behaupte ich, dass man durch Annäherung der Schneeballgeschwindigkeit an die Lichtgeschwindigkeit, die Eigenzeit des Schneeballs beliebig verkleinern kann.
Freundliche Grüße, B.

Proton

Beiträge: 581

Registriert: Sa 12. Jun 2010, 20:08

Beitrag Do 11. Aug 2016, 19:42

Re:

Bernhard hat geschrieben:Ferner behaupte ich, dass man durch Annäherung der Schneeballgeschwindigkeit an die Lichtgeschwindigkeit, die Eigenzeit des Schneeballs beliebig verkleinern kann.

Sollte man hier nicht besser von der Eigenzeit pro zurückgelegte Distanz sprechen? Die Eigenzeit ist beobachterunabhängig, hängt also nicht von irgendeiner Relativgeschwindigkeit ab.

Anti-Neutron

Beiträge: 921

Registriert: So 16. Jan 2011, 18:11

Beitrag Do 11. Aug 2016, 20:37

Timm hat geschrieben:Sollte man hier nicht besser von der Eigenzeit pro zurückgelegte Distanz sprechen?

Ich sehe nicht recht, was das mahado bringen soll.

Die Eigenzeit ist beobachterunabhängig, hängt also nicht von irgendeiner Relativgeschwindigkeit ab.

Korrekt. Man kann hier der Einfachheit halber das Sonnensystem durch einen Minkowski-Raum annähern. Kennt man die Bahn des Schneeballs in diesem Raum, kann man auch die Eigenzeit des Schneeballs berechnen.
Freundliche Grüße, B.
Nächste

Zurück zu Relativitätstheorie und Kosmologie

Wer ist online?

Mitglieder in diesem Forum: DotBot [bot], Google [Bot] und 9 Gäste

cron
Powered by phpBB® Forum Software © phpBB Group
Designed by ST Software for PTF.
Deutsche Übersetzung durch phpBB.de