Lichtgeschwindigkeit

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boman

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Hallo Zusammen!
Ich habe mich wieder mal mit der LG beschäftigt und unabhängig von Mathematik und Formeln nur praktische Gedanken in die Überlegungen einfliessen lassen.

Dazu meine erste Frage:
Ist die Relativitätstheorie mit der Praxis vereinbar?
Und nun die Zweite auf der die Erste begründet.
Dazu erst mal ein paar Feststellungen um die LG überhaupt ermitteln zu können:
Im realen Weltraum ist JEDE Geschwindigkeit relativ.
Weil einfach das gesamte Universum in Bewegung ist.
Es gibt keinen absoluten Bezugspunkt.
Es wird also künstlich ein bestimmter Punkt als Ausgangspunkt gesetzt. Hier die Erde. Aber auch dieser Punkt ist real in Bewegung. Wie schnell er sich bewegt kann man nicht sagen da eben alles in Bewegung ist. Von der Quelle Erde wird ein Raumschiff gestartet und beschleunigt. Es fliegt von der Erde aus gesehen mit 0,5 c. Die Erde ist bald nicht mehr sichtbar. Nun gibt es keinen Bezugspunkt mehr. Da die Beschleunigung abgeschlossen ist scheint das Raumschiff zu stehen. (Für die Leute im Raumschiff) Für den Erdbeobachter (mit Fernrohr) entfernt sich das Schiff weiterhin. Da das Raumschiff die Geschwindigkeit ohne Bezugspunkt Erde nicht mehr messen kann, kann das Raumschiff doch annehmen es ruht.
Oder, wie kann man diese bereits beschleunigte Masse messen?
Durch die Trägheit wenn man lenken will?
Mir fehlt da etwas die Vorstellungskraft.

Sonst kann ich ja immer weiter beschleunigen.

Noch eine Frage:
Um welchen Faktor, in Bezug zu den beiden Beobachterpunkten (Erde/Raumschiff), verschiebt sich die Zeit beim beschleunigen?
Denn es macht keinen Sinn als Raumschiff schneller zu werden wenn die Zeit sich dehnt. Im Grunde erreiche ja dann nichts. Denn wenn ich die LG erreichen möchte mache ich das nur um schnell ans Ziel und wieder zurück zu kommen.
Das heißt, wenn die Zeit für das Raumschiff in Bezug zur Erde langsamer wird werde ich von der Erde aus beobachtet gar nicht schneller.
 

UMa

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Hallo boman,
Dazu meine erste Frage:
Ist die Relativitätstheorie mit der Praxis vereinbar?
Ja.
Und nun die Zweite auf der die Erste begründet.
Dazu erst mal ein paar Feststellungen um die LG überhaupt ermitteln zu können:
Im realen Weltraum ist JEDE Geschwindigkeit relativ.
Weil einfach das gesamte Universum in Bewegung ist.
Es gibt keinen absoluten Bezugspunkt.
Es wird also künstlich ein bestimmter Punkt als Ausgangspunkt gesetzt. Hier die Erde. Aber auch dieser Punkt ist real in Bewegung. Wie schnell er sich bewegt kann man nicht sagen da eben alles in Bewegung ist. Von der Quelle Erde wird ein Raumschiff gestartet und beschleunigt. Es fliegt von der Erde aus gesehen mit 0,5 c. Die Erde ist bald nicht mehr sichtbar. Nun gibt es keinen Bezugspunkt mehr. Da die Beschleunigung abgeschlossen ist scheint das Raumschiff zu stehen. (Für die Leute im Raumschiff) Für den Erdbeobachter (mit Fernrohr) entfernt sich das Schiff weiterhin. Da das Raumschiff die Geschwindigkeit ohne Bezugspunkt Erde nicht mehr messen kann, kann das Raumschiff doch annehmen es ruht.
Ja, vollkommen korrekt.
Oder, wie kann man diese bereits beschleunigte Masse messen?
Durch die Trägheit wenn man lenken will?
Mir fehlt da etwas die Vorstellungskraft.
Gar nicht. Für die Leute im Raumschiff ist kein Unterschied zu einem stehenden Raumschiff feststellbar. Abgesehen vom verbrauchten Treibstoff, hat sich nach der speziellen Relativitätstheorie weder die Trägheit noch die Masse für die Leute im Raumschiff verändert.
Sonst kann ich ja immer weiter beschleunigen.
Ja, (solange noch Treibstoff da ist) kann man immer weiter beschleunigen.
Man könnte zur Markierung der Geschwindigkeit etwas über Bord werfen, einen leeren Treibstofftank zum Beispiel.
Und dann noch einmal um 0,5 c relativ zum Treibstofftank beschleunigen (und zwar in die gleiche Richtung wie bisher).

Nach der speziellen Relativitätstheorie wird sich dann der Treibstofftank mit 0,5 c vom Raumschiff entfernern.
Für den Erdbeobachter (mit Fernrohr) entfernt sich der Treibstofftank ebenfalls mit den urspünglich 0,5 c von der Erde.
(Für einen (offentlich nur hypothetischen) unglücklichen zurückgelassenen Beobachter auf dem Treibstofftank würde sich sowohl die Erde als auch das Raumschiff mit 0,5 c entfernen, allerdings in entgegengesetze Richtungen.
Vom Raumschiff entfernt sich die Erde nun aber nur mit 0,8 c. (Wert nicht gerundet!)
Für den Erdbeobachter (mit Fernrohr) entfernt sich das Raumschiff auch mit 0,8 c.

Grüße UMa
 

Orbit

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UMa
Warum ist eigentlich das 'Relativistische Additionstheorem von Geschwindigkeiten', welches Du hier anwendest, immer noch ein THEOREM? Konnte es noch nicht bewiesen werden?
Orbit
 

Ich

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Wiki:
Innerhalb eines wissenschaftlichen Systems ist ein Theorem eine Aussage, die logisch abgeleitet aus den Axiomen eines Systems durch Anwendung eines Beweises gewonnen und bewiesen wurde. Dabei wird diese Aussage aber auch manchmal als Lehrsatz verstanden.
 

boman

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Hallo boman,


Vom Raumschiff entfernt sich die Erde nun aber nur mit 0,8 c. (Wert nicht gerundet!)
Für den Erdbeobachter (mit Fernrohr) entfernt sich das Raumschiff auch mit 0,8 c.

Grüße UMa

Jetzt wird es kompliziert. Also das Raumschiff beschleunigt um weitere 0,5c (Aus der Sicht des Raumschiffinsassen).
Wie kann es sein, dass der Erdbeobachter nur eine Steigerung von ca. 0,3c misst?
Denn das angepeilte Ziel (ich habe vergessen es vorher zu erwähnen:D) kommt dem Raumschiffinsassen um die Zeit einer Steigerung von 0,5c schneller entgegen. Er braucht mit 0,5c eine Stunde um anzukommen.
Wenn diese Stunde für den Erdbeobachter nun länger werden würde hat er ja gar nicht um 0,5 c beschleunigt. AUCH NICHT AUS DER SICHT DER RAUMSCHIFFINSASSEN.
 

Orbit

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@ Ich
Hätte erst im Wicki nachschauen sollen, bevor ich meine Frage stellte, was ich normalerweise auch tue. Dort steht am Schluss des Artikels, aus dem Du die Definition kopiert hast, auch der Grund, warum ich diese Frage stellte:
In der Praxis der Veröffentlichungen ... tritt nämlich auf, dass nicht aus Axiomen logisch abgeleitete und bewiesene Aussagen als Theoreme bezeichnet werden, sondern beliebige Lehrsätze, die nur z.B. innerhalb einer experimentellen Prüfung eines Systems gewonnen wurden.
Orbit
 

Ich

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...der Grund, warum ich diese Frage stellte
Achso, so weit hab ich gar nicht gelesen, weil ich das Theorem nur so kannte.
Was ich erst vor ein paar Jahren gelesen habe und interessant fand (aber sicher auch schon erwähnt habe): dass der Energieerhaltungssatz deswegen Satz heißt, weil er einer ist. Irgendwie hab ich vorher mir nicht so bewusst gemacht, dass er tatsächlich beweisbar ist.
 

aveneer

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Hallo boman,

die Differenz zwischen 0,3c und 0,5c entsteht durch die Zeitdialtation (ZD). Einfacher verständlich wird es vielleicht wenn du davon ausgehst, dass das Raumschiff von der Erde gestartet ist, dann hat das Raumschiff „real“ nur um 0,3 c beschleunigt und die 0,5c entstehen als Messergebnis aus der ZD – Ihre Uhr tickt langsamer und somit „kommt das Licht in einer Sekunde t‘ weiter“ als bei uns. Die Strecke wird dadurch verkürzt.

Wir und das Raumschiff messen daher unterschiedliche Strecken, wobei die Streck wenn das Raumschiff von der Erde stammt nicht wirklich verkürzt ist.
Das Problem ist nur, dass man häufig nicht weis, wer wie schnell ist und woher „was“ ursprünglich herkommt. Weil man es nicht weis, nimmt man vereinfacht an – beide sehen es richtig. Was „messtechnisch“ nichts ausmacht, da die Messergebnisse aufgrund von Vmax=c immer der RT entsprechen.

Daher
Ist die Relativitätstheorie mit der Praxis vereinbar?
Ja – denn die RT ist ja aus der Praxis entstanden:
Messung 1:
Vmax= c, unabhängig von der Eigenbewegung - ist gemessen.
Messung 2:
Die physikalischen Beobachtungen in einem IS sind immer identisch, unabhängig von der Eigenbewegung - ist gemessen

Gruß
Aveneer
 

aveneer

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Ich hoffe das boman das schon zuvor gemacht hat und hierdurch seine Fragen erst resultieren. Ansonsten gebe ich dir Orbit natürlich recht – der Wiki-Beitrag ist viel einfacher ;)
Gruß
Aveneer
 

Orbit

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Damit kein Missverständnis aufkommt, aveneer: Es geht nicht um mehr oder weniger kompliziert, es geht um richtig oder falsch. Nur soviel: Es gibt keine Dilatation der Geschwindigkeit.
Orbit
 

aveneer

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Nur soviel: Es gibt keine Dilatation der Geschwindigkeit.
Habe ich auch nicht geschrieben?
Der ein misst 0,3c der andere 0,5c, solange sich jeder als ruhend ansieht.
Gruß
Aveneer
 

Orbit

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Keiner der 3 Beobachter misst 0,3 c. Lies doch den Beitrag von UMa richtig! Die 0,8 c ergeben sich aus dem Additionstheorem:
(0,5 + 0,5)/(1 + (0,5*0,5)) c = 1/1,25 c = 0,8 c
Orbit
 

aveneer

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Entschuldigung (falsch ausgedrückt) bin eigentlich auf boman’s Beitrag #5 eingegangen.
Sprich, man misst einen Zuwachs der Relativgeschwindigkeit von einmal 0,3c (Erde/Raumschiff= 0,8c) und einmal 0,5c (Beobachter auf dem Kanister = 0,5c)
Besser?

Aveneer
 

ins#1

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Hallo boman,

Jetzt wird es kompliziert. Also das Raumschiff beschleunigt um weitere 0,5c (Aus der Sicht des Raumschiffinsassen).
Wie kann es sein, dass der Erdbeobachter nur eine Steigerung von ca. 0,3c misst?

Wegen der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit. Ist schwer zu schlucken, ein anschaulicher Beweis folgt unten.

Denn das angepeilte Ziel (ich habe vergessen es vorher zu erwähnen) kommt dem Raumschiffinsassen um die Zeit einer Steigerung von 0,5c schneller entgegen. Er braucht mit 0,5c eine Stunde um anzukommen.
Wenn diese Stunde für den Erdbeobachter nun länger werden würde hat er ja gar nicht um 0,5 c beschleunigt. AUCH NICHT AUS DER SICHT DER RAUMSCHIFFINSASSEN.

Das Problem sich die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit vorzustellen liegt darin, dass wir Geschwindigkeiten im Alltag immer relativ zu einem Medium betrachten, es für das Licht aber kein Medium gibt. So breiten sich Schallwellen relativ zur Luft aus, Wasserwellen relativ zum Wasser usw. Was würde nun passieren wenn sich Licht ebenso verhalten würde. Stelle dir dazu ein weit entferntes, rotierendes Doppelsternsystem vor was du von der Seite, der Ekliptikebene, durch ein leistungsfähiges Teleskop betrachtest. Würde das Licht in Abhängigkeit von der Quelle mit konstanter Geschwindigkeitaustreten, würde dich das Licht des Sterns, der sich gerade auf dich zu bewegt, schneller erreichen, als das Licht des selben Sterns, wenn er sich auf seiner Bahn von dir weg bewegt. Mit der Folge, dass das langsamer ausgesandte Licht von dem schnelleren Licht eingeholt würde und du den Doppelstern im "Idealfall" auf beiden Seiten des gemeinsamen Massenschwerpunktes beider Sterne gleichzeitig sehen könntest. Dann hättest du plötzlich ein 3-fach System, oder je nach relativer Geschwindigkeit des zweiten Sterns, gar ein 4-fach System (siehe dazu Doppelstern Animation #2). Oder einfacher ausgedrückt, du würdest zeitweise ziemlich merkwürdige Sachen sehen, die sich nicht mit Keplerbahnen vereinbaren liesen und vielleicht sogar Kopernikus hätten stutzen lassen.

@aveneer:
Worauf Orbit hinaus möchte ist, dass du nicht argumentieren kannst, die +0,3c des einen sind wegen der Zeitdilatation oder der Längenkontraktion beim anderen 0,5c weil du dann einem von beiden einen speziellen Referenzrahmen andichtest (in dem Fall dem auf der Erde), es aber einen solchen nicht gibt. Der Typ im Raumschiff sieht die Uhr auf der Erde ebenso langsamer laufen, als seine eigene - wie auch umgekehrt! Kein Referenzrahmen in einem unbeschleunigten (Inertial-)System ist speziell. Man könnte sogar soweit gehen und sagen, dass das mit 0,5c fliegende Raumschiff ein besseres Inertialsystem sei, als der Mensch auf der schweren Erde, da bei ihm der Spezialfall der SRT weniger erfüllt ist, als im Raumschiff, und die ART bereits mehr Berücksichtigung erfordert. Man muss im Prinzip nur die Konstanz der LG schlucken (das Geschwindkeitstheorem ist dann mit in der Pille), um damit kein Problem mehr zu haben. Als Bonus kommt bei der Verdauung hinzu, dass einem klar wird, dass der arme Kerl mit seinem Raumschiff c nie erreichen können wird, auch nicht im idealisierten Gedankenmodell.

http://www.datasync.com/~rsf1/desit-1s.htm

Gruß
ins#1
 
Zuletzt bearbeitet:

aveneer

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Hi ins#1,
Man muss im Prinzip nur die Konstanz der LG schlucken
Das ist nicht so schwierig, das kann man messen – und somit muss man das akzeptieren.
Der Typ im Raumschiff sieht die Uhr auf der Erde ebenso langsamer laufen, als seine eigene - wie auch umgekehrt!
Das besagt die RT. Gemessen? Ich kenne keine solche Messung – muss ich es akzeptieren?
Ich kenne nur Messungen indem das „real Schnellere/Beschleunigte“ tatsächlich dass mit dem „höheren“ Gamma ist!? (Beschleuniger,Myonen,GPS-Erde)
…weil du dann einem von beiden einen speziellen Referenzrahmen andichtest (in dem Fall dem auf der Erde), es aber einen solchen nicht gibt.
Wie gesagt, alle Ergebnisse zeigen das es nicht so ist-Oder? Wo ist das Objekt mit nahe c, das UNS, tatsächlich wie uns die RT sagt, mit dem höheren Gamma sieht? Das e- im Beschleuniger oder das Myon aus dem All? Auch das Zwillingsparadoxon zeigt mir, dass es ein „Referenzzentrum“ gibt/geben kann, indem die Beobachtung und dessen Interpretation am Ende das „richtige“ Ergebnis liefert.
Man könnte sogar soweit gehen und sagen, dass das mit 0,5c fliegende Raumschiff ein besseres Inertialsystem sei..
Stimmt. Aber man kann das auch theoretisch begründen, aber ich möchte es nicht zu einem GDM-Thread machen (Masse~Beschleunigung):).
Ich würde boman’s Problem aber so lösen, als würde im Raumschiff ein „Zwilling“ von der Erde sitzen. Erst auf 0,5 c und dann auf 0,8c. Denn ich kenne nur Messergebnisse die "diese eingeschränkte" RT auch bestätigen. Die „andere“ Sicht, dass uns der Raumfahrer so sieht als würden wir auf 0,8c beschleunigt worden, ist zwar mathematisch möglich aber – da nicht gemessen – eher spekulativ? Ich weis dass das nicht ganz original A.E. ist, aber die RT-Effekte und deren Berechnungen sind identisch.

Gruß
Aveneer
 

ins#1

Registriertes Mitglied
Das besagt die RT. Gemessen? Ich kenne keine solche Messung – muss ich es akzeptieren?

Musst du nicht, aber dann hast du die Relativitätstheorie nicht verstanden. Akzeptieren konnte ich das jedoch erst, als ich mir zum ersten mal Minkowski-Diagramme angeschaut habe. Da du das "drum herum" schon intus hast, langt es vielleicht, wenn du die Diagramme im Artikel gedanklich, oder mit dem Finger auf dem Monitor, entlang gehst.

Auch das Zwillingsparadoxon zeigt mir, dass es ein „Referenzzentrum“ gibt/geben kann, indem die Beobachtung und dessen Interpretation am Ende das „richtige“ Ergebnis liefert.

Ich kann dir nicht folgen. Aber überleg' doch mal, woher dieser oft in völlig anderen Bereichen missbrauchte Spruch "alles ist relativ" kommt. Wenn es ein spezielles IS gäbe, wäre diese Aussage sogar in seiner eigenen Domäne falsch. Mal abgesehen davon dass weder die Lichtgeschwindigkeit, noch die physikalischen Gesetze in einem beliebigen IS "relativ" sind - aber das sagt die Theorie auch nicht aus.

Die „andere“ Sicht, dass uns der Raumfahrer so sieht als würden wir auf 0,8c beschleunigt worden, ist zwar mathematisch möglich aber – da nicht gemessen – eher spekulativ?

Ist sie nicht. Es ist genau das selbe. Beide haben recht.

edit:
aber ich möchte es nicht zu einem GDM-Thread machen
In dem Bereich sind wir bereits :D

Gruß
ins#1
 
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Orbit

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Ich bin mir nicht mehr so sicher, ob UMas Zahlen wirklich stimmen; denn auch für die zweimalige Beschleunigung des Raumschiffes auf jeweils 0,5 c gilt bereits das Additionstheorem:
Erste Beschleunigung: Das Raumschiff beschleunigtvon Null (auf der Erde) bis der Tacho 0.5 c zeigt. Aber diese Geschwindigkeit addiert sich zu Null relativistisch: (0 + 0,5) / (1 + (0.5*0,5)) c = 0,5/1,25 c = 0,4 c.
Von der Erde aus gesehen entfernt sich das Raumschiff also nur mit 0,4 c.
Umgekehrt entfernt sich auch die Erde nur mit 0,4 c vom Raumschiff.
In diesem Moment wird der Kanister mit dem armen Beobachter ausgesetzt, der sich natürlich aus seiner Sicht auch mit 0,4 c von der Erde entfernt - oder die Erde von ihm. Und nun beschleunigt das Raumschiff wieder um 0,5 c. Vom Kanistermann entfernt es sich aber wegen des Additionstheorems wieder nur mit 0,4 c.
Der Kanistermann sieht also sowohl die Erde wie das Raumschiff sich je mit 0,4 c entfernen und addiert diese beiden Fluchtgeschwindigkeiten, weil sie entgegengesetzt sind, zu 0,8 c.
Für das Raumschiff, dessen Tacho inzwischen 1 c anzeigt führt die relativistische Addition der Geschwindigkeiten zum selben Resultat:
(0,5 + 0,5) / (1 + (0.5*0,5)) c = 1/1,25 c = 0,8 c.
Oder?
Orbit
 

aveneer

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@Orbit:
Ich bin mir nicht mehr so sicher, ob UMas Zahlen wirklich stimmen;
Das ist das Problem (denke ich) wenn man relativistische Effekte diskutieren möchte. Ich gebe dir recht; alleine die Aussage 0,5c wirft Fragen auf. 0,5c für welchen Beobachter? Wenn man sagt 0,5c, dann geht man von einem äußeren Beobachter aus – und dann gebe ich dir recht, dann kann die Person im Raumschiff nicht 0,5c messen – und umkehrt. Allerdings gibt es die Möglichkeit das beide 0,5c messen, dann darf allerdings das Raumschiff nicht von der Erde starten……:confused:

@Ins#1:
Akzeptieren konnte ich das jedoch erst, als ich mir zum ersten mal Minkowski-Diagramme angeschaut habe
Das Problem(für mich) beim Minkowski-Diagramme ist, dass man von einem „springenden“ Zeiger ausgeht, denn nur dann kann es dazu führen dass Weltenlinien ins „leere“ führen. Würdest du einen "stetigen" Zeiger verwenden, dann kannst du – oder besser musst du – zu jeder Weltenlinie einen gegenpaart finden, denn das Objekt (der Zeiger) verschwinde nicht! Du findest aber nicht immer denselben Moment, wo beide Zeiger dasselbe machen. Während der eine Tick macht, macht der andere gerade „nichts“ – er bewegt sich nur. Aber er ist da!!!! Du kannst eine Weltenlinie auf ihn ziehen – aber er macht was anders wie das Objekt von dem sie ausgeht.
Nehme ein Pferd und eine Schnecke. Beim Minkowski-Diagramme zieht man Linien immer dann wenn, das Pferd an einer Markierung vorbei kommt und erst wenn die Schnecke an derselben Markierung vorbei kommt, können sie sich treffen – aber das ist falsch du kannst zu jedem Zeitpunkt eine Linie vom Pferd zur Schnecke ziehen. Das ist das gemeinsame „Jetzt“ – ansonsten müsste die Schnecke zwischen den beiden Markierungen „verschwinden“?
ZU alles ist relativ:
Natürlich ist alles relativ! Da wir nicht alle Parameter kennen! Wir Definieren unsere Realität über unsere Messergebnisse. Die können sich aber zu einem andern IS unterscheiden. Da wir nicht wissen wer ein höheres Gamma besitzt, haben wir keine andere Wahl als zusagen – Beide haben recht. Wir können die „Richtigkeit“ nicht belegen. Das bedeutet aber nicht, dass nicht doch einer es „richtiger“ sieht – man kann es nur nicht beweisen! Daher ist alles relativ –denn Messtechnisch haben beide recht- die Messung ist bei beiden richtig!
Aber ich bin mir sicher, wenn etwas einen höheren Gammawert hat, dann ist es schneller bzw. es besitzt eine höhere Masse als wir.
Mal abgesehen davon dass weder die Lichtgeschwindigkeit, noch die physikalischen Gesetze in einem beliebigen IS "relativ" sind…
Wenn deine Atomuhr aufgrund einer größeren Masse langsamer geht, kannst du es nicht messen! Wie auch? Die Atomuhr ist deine Eichung! Wenn sie, wie alles, langsamer geht, dann merkst du es nicht! Das ist Relativität – deine „Grundeinheiten“ verändern sich und somit deine Messung: deine Realtiät. Wenn du und alles um dich herum, sich mit t=0,5 bewegt, weil sich die Physik geändert hat, dann hat sich für dich messtechnisch nichts verändert – Die Physik wäre auch in deinem beschleunigten System gleich! Die Physik ändert sich und keiner kann es Messen, da deine Instrumente ebenfalls verändert sind!
Es ist genau das selbe. Beide haben recht.
Theoretisch ja – aber gemessen wurde es NIE! Der mit dem geringeren Impuls (dazu gehört am Ende auch die Masse! Denn Masse = Anziehung = Beschleunigung = Impulserhöhung) sieht es „richtiger“ – das besagt eben auch die Lösung des Zwillingsparadoxons!
GDM: In dem Bereich sind wir bereits
UPSI !! Ich dachte wir sind noch beim Tellerrand :eek:

Gruß
Aveneer
 
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