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Thema: Frage zur Relativitätstheorie

  1. #1
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    Cool Frage zur Relativitätstheorie

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    Ich weiß zwar nicht ob ich hier richtig bin, aber ich versuchs einfach mal.
    Es geht um die Relativitätstheorie udn damit ja auch um das Universum.

    Laut einsteinscher RT ermittelt sich die Masse eines Körpers aus der Ruhemasse plus der kinetischen Energie (Bewegungsenergie die Ihm zu geführt wurde).
    Ein Körper mit 1 Tonne Masse wird auf die Geschwindigkeit von 100.000 KM/s beschleunigt und bewegt sich dann mit dieser Geschwindigkeit gleichförmig. So ist die Masse des Körpers 1 Tonne plus ein Wert der sich aus der Bewegungsenergie ergibt. So weit so gut hab ich das verstanden.

    Das Problem sehe ich aber in der Bestimmung des Ruhebezugpunktes.
    Worauf will man die Bewegung des Körpers festlegen, dazu benötigen wir einen Punkt der absoluten Ruhe. Die Geschwindigkeit relativ zu diesem Punkt kann ermittelt werden und somit seine Masse bestehend aus seiner Ruhemasse plus der kinetischen Masse (Bewegungsanteil der Masse).

    Aber haben wir einen solchen absoluten Ruhepunkt? Ich kenne keinen.

    Nehmen wir mal an man könnte das Licht dazu verwenden. Hier wird ja auch definiert in der RT, dass je näher man der Lichtgeschwindigkeit kommt, desto mehr Masse hat der Körper aufgrund seiner Bewegung und desto mehr Energie muss man aufwenden.

    Da das Licht immer die gleiche Geschwindigkeit hat laut RT könnte man ja die Geschwindigkeit des Körpers im Vergleich zur Lichtgeschwindigkeit messen. Aber die Lichtgeschwindigkeit ist ja experimentiell immer nur gleich gross messbar also kann hier auch nicht weiter helfen.

    Kann das jemand erklären?
    Geändert von TinyTiger (13.11.2005 um 10:58 Uhr)

  2. #2
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    中山
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    Hallo TinyTiger,

    Hoffe du weisst was Lichtkegel, Raumzeit und Weltlinien sind. Wenn nicht einfach nochmal Fragen.

    Das ist mal wieder das altbekannte Zwillingsparadoxon. Die Lösung ist dass ein bewegter Beobachter durch seine Geschichte gegenüber einem ruhende Ausgezeichnet ist. Er hat nämlich zuvor Beschleunigt und wie wir wissen ist eine Beschleunigung etwas absolutes. Durch die Beschleunigung verläuft die Weltlinie des beschleunigten Beobachters gekrümmt. Davor verlief sie wie die des anderen ruhenden Beobachters parallel zur Zeitachse, doch durch die beschleunigung, biegt sich sich von der Zeit achse weg. Wenn der beschleunigte Beobachter nun umkehrt und zum ruhenden Zurückkehrt, dann bildet die Weltlinie des beschleunigten Beobachters mit der des ruhenden ein Dreieck (wenn man mal die Kurven durch scharfe Kanten ersetzt). Aufgrund dessen dass der eine Beobachter Beschleunigt hat, muss er den beiden Katheten des Dreiecks entsprechen. Der ruhende Beobachter der Hypothenuse. Und hierbei kann die Weltlinie des ruhenden Beobachters nur parallel zur Zeitachse verlaufen, sonst könnte das ganze Dreieck ja aus dem Lichtkegel rausragen und das geht ja nicht.
    Du siehst also, dass man keinen Fixpunkt braucht um festzulegen, dass sich ein beobachter Bewegt und der andere ruht. Die Festlegung ist rein geometrisch und beruht im Grunde darauf dass in der Raumzeit eine Richtung namens Zeit ausgezeichnet ist.

  3. #3
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    Danke für die Antwort, da muss ich mal noch etwas mehr lesen zu und vor allem verstehen

    Aber wie löst sich das Problem dahingehend, das sich ja das gesamte Beobachtunggebilde mit allen Vorgängen (relatives Universum) ja bereits selbst mit schon annähender Lichtgeschwindigkeit bewegt. Wäre dies der Fall, dann könnte ja Überlichtgeschwindigkeit aufgrund der lokalen Bewegung erfolgen. Ja ich weiss das geht nicht laut RT aufgrund der erhöhten Masse des kinetischen Körpers. Die RT konnte bisher nicht wiederlegt werden, aber wodurch wird dies den logisch sichergestellt ?

    Mein grundsätzliches Problem ist dabei immer, das das ja alles auch gelten muss, wenn niemand dies beobachtet oder kein Licht da ist. Die RT ist aber immer mit Beobachtung und Kausalität begründet. Zeit aber muss immer da sein, das ist klar.

    Wenn die Antwort zu kompliziert ist, ich kann ja auch selber lesen dazu und irgendwann kapier ich endlich mal die RT.
    Das Beispiel mit den Zeitdreieck ist glaube ich auch in dem Buch "Eine kurze GEschihte der Zeit" enthalten dass ich gelesen und teilweise verstanden habe. Richtig, das ist das selbe ?

    Aber auf jeden Fall danke für die Mühen!
    Geändert von TinyTiger (13.11.2005 um 16:07 Uhr)

  4. #4
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    Zitat Zitat von TinyTiger
    Aber wie löst sich das Problem dahingehend, das sich ja das gesamte Beobachtunggebilde mit allen Vorgängen (relatives Universum) ja bereits selbst mit schon annähender Lichtgeschwindigkeit bewegt.
    Nein, das Universum selbst bewegt sich nicht irgendwo drin, das würde eine übergeordnete Raumzeit erfordern. Es dehnt sich nur aus. Und die Galaxien torkeln auch nur so rum - verglichen mit dem Licht.

    Zitat Zitat von TinyTiger
    Wäre dies der Fall, dann könnte ja Überlichtgeschwindigkeit aufgrund der lokalen Bewegung erfolgen.
    In der RT addieren sich Geschwindigkeiten nicht einfach so.


    Zitat Zitat von TinyTiger
    Mein grundsätzliches Problem ist dabei immer, das das ja alles auch gelten muss, wenn niemand dies beobachtet oder kein Licht da ist. Die RT ist aber immer mit Beobachtung und Kausalität begründet. Zeit aber muss immer da sein, das ist klar.
    Irgendwas muss ja da sein, und wenn es nur Vakuumfluktuationen wären. Ich denke nicht dass leerer Raum exisiteren kann.

    Zitat Zitat von TinyTiger
    Das Beispiel mit den Zeitdreieck ist glaube ich auch in dem Buch "Eine kurze GEschihte der Zeit" enthalten dass ich gelesen und teilweise verstanden habe. Richtig, das ist das selbe?
    Boa, keine Ahnung, hab das Buch gelesen, aber nicht daheim. Find Hawking eh nicht so toll. Spontan kann ich mich an das Dreieck in den Lichtkegeln nur aus "Computerdenken" von Penrose erinnern.

    Zitat Zitat von TinyTiger
    Aber auf jeden Fall danke für die Mühen!
    Bitte immer doch!

  5. #5
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    Hallo Kleiner Tiger,

    mit so großem Geschütz muß man da gar nicht rangehen.

    Die Masse ist gemäß m=m0/wurzel(1-v²/c²) von der Geschwindigkeit abhängig. Das ist alles. Für Beobachter, die sich relativ zueinander bewegen, hat ein bewegtes Objekt unterschiedliche Geschwindigkeiten. Und damit eben auch unterschiedliche Massen. Die Masse ist eben in der Relativitätstheorie nicht mehr eine feste Hausnummer, sondern (wie Zeit und Geschwindigkeit) vom Bezugssystem abhängig.

    Die Frage, welche Masse ein Körper denn nun "wirklich" hat, ist genauso unbeantwortbar wie die Frage nach seiner "wirklichen" Geschwindigkeit. Beide gibts nicht. Die Frage stellt sich nur, wenn man ignoriert, daß es kein ausgezeichnetes Bezugssystem gibt, das einem die "wirklichen" Meßwerte liefert.

    Übrigens ist die relativistische Masse nicht nur Ruhemasse plus kinetische Energie. Wenn Du den Ausdruck für die Masse in eine Reihe entwickelst, bekommst Du
    m=m0+(1/2)m0*v²/c²+(3/8)*m0*v^4/v^4+...
    Da steckt in den ersten beiden Summanden die Ruhemasse und das Massenäquivalent der kinetischen Energie drin. Aber dann sind da noch weitere Glieder.

    Gruß, mike

  6. #6
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    Frage relativ schnell

    Danke für die Antworten, soweit halbwegs verstanden.

    Wenn aber die absolute Masse und Geschwindigkeit nicht feststellbar ist bzw. immer relativ ist und immer vom Beobachter abhängt, wie kann dann sichergestelt werden, dass sich nichts schneller als das Licht bewegt.
    Die Bezugsgröße wäre ja die Lichtgeschwindigkeit zu der man sich annähern kann aber nicht überschreiten kann. Die Lichtgeschwindigkeit ist ja nicht relativ sondern immer konstant und immer für alle gleich schnell messbar im Vakuum.

    Weiterhin ist dann ja auch nicht die Ruhemasse ermittelbar, da die Bewegung nicht festellbar ist. Irgendwie will mir dieses Relativitätsprinzip nicht so richtig zur Lichtgeschwindigkeit passen. Naja ich hab ja noch einige Jahre um schlauer zu werden!

    Bei dem Universum oben habe ich mich falsch ausgedrückt, hier meinte ich nicht das Universum komplett sonder ein eingegrenztes Beobachtungsuniversum. Also zum Beispiel 3 Objekte inklsuive eines Beobachtungspunktes als abgeschlossenes Universum.

    Die Idee zu dem Problem kam mir, als ich mir dachte, dass ja die Erde sich um die Sonne bewegt. Die Sonne aber selbst ja auch in Bewegung ist und die Galaxie auch und so weiter. Es gibt irgendwie keinen Bezugspunkt und alles ist relativ. Beziehungsweise man muss sich einen Bezugspunkt definieren, welcher aber auch in Bewegungs sein kann. Woher weiss aber der Raum, dass man sich nun langsam der Lichgeschwindikeit nähert und eine Erhöhung der Geschwindigeit nun auf einmal mehr Energie kostet ?

    Ich hätte mal Physik studieren solln, dann wüsste ich das jetzt!

    Geändert von TinyTiger (14.11.2005 um 09:33 Uhr)

  7. #7
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    @TinyTiger:
    Du kannst dir ja mal Beitrag 22 in diesem alten Thread durchlesen:

    http://www.astronews.com/forum/showt...0&page=3&pp=10

    Das Hilft bestimmt ein bisschen weiter. Und wie gesagt, die Krümmung der Weltlinie ist das entscheidende. Durch die Beschleunigung sind die Beobachter nicht mehr alle Gleichberechtigt. Beschleunigung ist nämlich absolut. Und zwar nicht wie Newton glaubte weil es einen absoluten Raum gibt, sondern weil es eine absolute Raumzeit gibt. Auf die können sich alle einigen. Genau darum geht es in dem Beitrag!

  8. #8
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    m0 ist die Masse, die man mit einer Messapperatur mißt, welche sich relativ zu dieser Masse in Ruhe befindet.

    Alternative:

    m0 ist die kleinste Masse für ein Objekt, die eine Messapperatur in beliebigem Bewegungszustand, feststellen kann.
    Das heißt wenn ich alle Relativgeschwindigkeiten des Messapperates zum Objekt durchlaufe und jeweils die Masse bestimme, wird die kleinste Masse in der Messreihe die Ruhemasse sein.


    Diese Definitionen von m0 sind lorentzinvariant und liefern daher in jedem Inertialsystem (IS) den selben Wert für m0.

    m0 ist ein sogenannter Lorentzskalar unter EIGENTLICHEN Lorentztransformationen. (Diese Transformationen beschreiben keinen Übergang zwischen normalem IS und tachyonischem IS).
    Unter UNEIGENTLICHEN Lorentztransformationen ist die Ruhemasse eine Art Pseudoskalar, das heißt sie kann unter Umständen ihr Vorzeichen ändern bzw. einen imäginaren Vorfaktor i bekommen.

  9. #9
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    Zitat Zitat von Dilaton
    Unter UNEIGENTLICHEN Lorentztransformationen ist die Ruhemasse eine Art Pseudoskalar, das heißt sie kann unter Umständen ihr Vorzeichen ändern bzw. einen imäginaren Vorfaktor i bekommen.
    Dilaton spricht hier übrigens von diesen Tachyonen die sich in die Vergangenheit bewegen müssten. Sind aber frei erfundene Teilchen, für dessen Annahme es keinen Grund gibt. Im Gegenteil: Es wäre fatal für die Physik wenn es sie gäbe. Es wäre dann nämlich kein niedrigster Energiezustand mehr definierbar. Tachyonen werden daher nur als mathematische Krankheiten nichtfunktionierender Theorien betrachtet. Die Stringtheorie hatte diese Krankheit auch zu beginn ... Sollten diese kosmischen Strings denn nicht auch eine komplexe Masse haben? Das hab ich zumindest mal gelesen. Würde das nicht ein großes Problem für die Quantentheorie darstellen (wegen dem niedrigsten Energiezustand)?

  10. #10
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    Zitat Zitat von Sky Darmos
    mathematische Krankheiten
    .......................................

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