Relativitätstheorie

Wissenschaft Philosophie & Ethik
#1

Hallo,
da ich gerade auf dem Philosophischen Trip bin, hier noch eine Frage, die mir während meiner Schulzeit im Physikunterricht im Kopf rumgeisterte.
Ich verstehe zwar die Relativitätstheorie von A. Einstein nicht, aber ich weiß, dass ein wesentlicher Punkt dieser Theorie der ist, dass ein Körper (oder Materie allg.) sich niemals schneller als das Licht bewegen kann (also max. rund 300’000 Km/s).

Vereinfachung
Nun hab ich mir unser Universum ein wenig vereinfacht. Ich stelle mir vor, es gibt nur einen leeren Raum mit zwei Würfeln (Würfel1 und Würfel2) im Stillstand drinnen. Die physik. Gesetztmäßigkeiten sind die selben wie wir sie kennen. Jetzt beschleunige ich einen dieser Würfel (angenommen Würfel1) auf annähernde Lichtgeschwindigkeit.

Nun ist meine erste Frage, welcher der beiden Würfel sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen.
Bisher nahm ich immer an, es sei eine Ansichtssache, also es hängt vom Standpunkt des Betrachters ab. Wenn ich von Würfel2 aus schaue, dann bewegt sich Würfel1 mit der annähernden Lichtgeschwindigkeit. Wenn ich von Würfel1 schaue, dann bewegt sich Würfel2 mit dieser Geschwindigkeit. Stimmt das? Falls ja, stellt sich mir die folgende Frage.

Welchen der beiden Würfel kann ich nun nochmals auf um 300’000 Km/s beschleunigen?
Beide? Dann hätte ich ja den Würfel1 insgesamt auf 600’000 Km/s bescheunigt, also die Lichtgeschwindigkeit übertroffen?
Oder nur Würfel2 in die entgegengesetzte Richtung um 300’000 Km/s beschleunigen? Wodurch wird dann definiert, dass sich der Würfel1 bewegt und nicht der Würfel2, sich also nur noch Würfel2 beschleunigen lässt? Gibt es da eine unsichtbare „Sphäre“ im Universum, die den Stillstand definiert? Von Würfel1 aus betrachtet täte sich Würfel2 außerdem dann mit 600’000 Km/s bewegen.

Meine ganz konrete Frage lautet zusamengefasst: Wie kann die Relativitätstheorie mit diesen recht einfachen Überlegungen in Einklang gebracht werden?

by
Jenson

#2

Moin

da ich gerade auf dem Philosophischen Trip bin,

Stell die Frage noch in Physik, die könnne mehr zu dem Thema sagen.

ein wesentlicher Punkt dieser
Theorie der ist, dass ein Körper (oder Materie allg.) sich
niemals schneller als das Licht bewegen kann (also max. rund
300’000 Km/s).

soweit, so richtig.

Nun ist meine erste Frage, welcher der beiden Würfel sich
mit Lichtgeschwindigkeit bewegen.

Hängt vom Betrachter ab.

Welchen der beiden Würfel kann ich nun nochmals auf um
300’000 Km/s beschleunigen?

ähmmm… du vergisst einen Teil der Einstein-theorie. Raum und Zeit hängen ebenfalls zusammen. D.h. die Zeit vergeht nicht überall gleich, sondern ist abhängig von der Geschwindigkeit. D.h. die Definition Km/s hat auf dem beschleuungigen Würfel eine völlig andere Bedeutung als auf dem anderen.

Anderes klassisches Beispiel:
Auto mit ± Lichgeschwindigkeit unterwegs. Lampen einschalten. Viel schnell verlässt das Licht das Auto ?

Realitv zum Auto mit Lichtgeschwindigkeit, vom Boden aus gesehen auch. Macht keinen Sinn solange man die Zeit als überall gleich ansieht.

also die Lichtgeschwindigkeit übertroffen?

Das „geht“ auch, Stichwort: Tunneln. http://de.wikipedia.org/wiki/Überlichtgeschwindigkeit

cu

#3

Hallo Jenson

Vereinfachung
Nun hab ich mir unser Universum ein wenig vereinfacht. Ich
stelle mir vor, es gibt nur einen leeren Raum mit zwei Würfeln
(Würfel1 und Würfel2) im Stillstand drinnen. Die physik.
Gesetztmäßigkeiten sind die selben wie wir sie kennen. Jetzt
beschleunige ich einen dieser Würfel (angenommen Würfel1) auf
annähernde Lichtgeschwindigkeit.

Du machst einen grundsaetzlichen Denkfehler: Du gehst, ohne dass du
es merkst, immer noch davon aus, es koenne eine absolute Bewegung,
also eine gleichfoermige Bewegung relativ zum Universum geben. Die
Wuerfel sind nicht im Stillstand im Universum und auch nicht in
Bewegung, sondern alles was sinnvoll ist, ist ihre Bewegung relativ
zueinander zu betrachten. Gehen wir also davon aus, die Wuerfel
befaenden sich selben Bewegunszustand, d.h. ihre
Relativgeschwindigkeit sei null. Dann kommt die Beschleunigung des
Wuerfels mit der Nummer 1.

Nun ist meine erste Frage, welcher der beiden Würfel sich
mit Lichtgeschwindigkeit bewegt.
Bisher nahm ich immer an, es sei eine Ansichtssache, also es
hängt vom Standpunkt des Betrachters ab. Wenn ich von Würfel2
aus schaue, dann bewegt sich Würfel1 mit der annähernden
Lichtgeschwindigkeit. Wenn ich von Würfel1 schaue, dann bewegt
sich Würfel2 mit dieser Geschwindigkeit. Stimmt das?

Ja.

Falls ja,stellt sich mir die folgende Frage.

Welchen der beiden Würfel kann ich nun nochmals auf um
300’000 Km/s beschleunigen?
Beide? Dann hätte ich ja den Würfel1 insgesamt auf 600’000
Km/s bescheunigt, also die Lichtgeschwindigkeit übertroffen?
Oder nur Würfel2 in die entgegengesetzte Richtung um 300’000
Km/s beschleunigen? Wodurch wird dann definiert, dass sich der
Würfel1 bewegt und nicht der Würfel2, sich also nur noch
Würfel2 beschleunigen lässt? Gibt es da eine unsichtbare
„Sphäre“ im Universum, die den Stillstand definiert? Von
Würfel1 aus betrachtet täte sich Würfel2 außerdem dann mit
600’000 Km/s bewegen.

Der Ausgangspunkt fuer die 2. Beschleunigung ist, dass wir 2 Wuerfel
haben, die sich mit knapp c voneinander fortbewegen. Jeglicher
Beschleunigungsversuch wird daran nichts aendern. Dabei denkt man
immer daran, dass der Beobachter, der die Geschwindigkeit misst,
relativ zu einem Wuerfel in Ruhe ist, z.B. dass er auf ihm sitzt.
Versucht er diesen Wuerfel dann auch noch zu beschleunigen, dann wird
sich dieser ebenfalls mit c von ihm fortbewegen, genau wie der andere
Wuerfel. Das bedeutet aber nicht, die Relativgeschwindigkeit der
Wuerfel waere 2c, sondern diese ist ebenfalls nur c, wovon sich der
Beobachter ueberzeugen kann, wenn er sich wieder auf einen der beiden
Wuerfel setzt und von dort die Geschwindigkeit des anderen misst.

Also nochmal kurz: Wirf einen Ball in die eine Richtung, und einen
anderen in die andere. Die Relativgeschwindigkeit dieser beiden
Baelle wird c nicht uebersteigen, selbst dann nicht, wenn sie mit
knapp c von dir fortfliegen.
Gruss, Tychi

#4

Moin

Hallo

da ich gerade auf dem Philosophischen Trip bin,

Stell die Frage noch in Physik, die könnne mehr zu dem Thema
sagen.

Ja, philosophie und die anderen Naturwissenschaften hängen oft miteinander zusammen, soweit ich weiß.

ein wesentlicher Punkt dieser
Theorie der ist, dass ein Körper (oder Materie allg.) sich
niemals schneller als das Licht bewegen kann (also max. rund
300’000 Km/s).

soweit, so richtig.

Nun ist meine erste Frage, welcher der beiden Würfel sich
mit Lichtgeschwindigkeit bewegen.

Hängt vom Betrachter ab.

Welchen der beiden Würfel kann ich nun nochmals auf um
300’000 Km/s beschleunigen?

ähmmm… du vergisst einen Teil der Einstein-theorie. Raum und
Zeit hängen ebenfalls zusammen. D.h. die Zeit vergeht nicht
überall gleich, sondern ist abhängig von der Geschwindigkeit.
D.h. die Definition Km/s hat auf dem beschleuungigen Würfel
eine völlig andere Bedeutung als auf dem anderen.

Anderes klassisches Beispiel:
Auto mit ± Lichgeschwindigkeit unterwegs. Lampen einschalten.
Viel schnell verlässt das Licht das Auto ?

Realitv zum Auto mit Lichtgeschwindigkeit, vom Boden aus
gesehen auch. Macht keinen Sinn solange man die Zeit als
überall gleich ansieht.

also die Lichtgeschwindigkeit übertroffen?

OK da würde sich die Zeit bei dem bewegenden Objekt krümmen.
Aber trotzdem kann ich ja ein Objekt nie schneller als das Licht bewegen. Von welchem Betrachtungspunkt aus gesehen?
Oder ist die Zeitkrümmung so einflussreich, dass ein Objekt, das von der Erde aus Lichtgeschwindigkeit erreicht hat, nie schneller fliegt (vom Betrachtungspunkt Erde aus gesehen), obwohl ich, wenn ich das Objekt weiter beschleunige, bis ich aus der Sicht des alten Bewegungszustandes des Objektes das Objekt nochmals um 300’000 Km/s beschleunigt habe?

Oje das klingt vielleicht kompliziert. Ich hoffe du hast verstanden was ich meine.

Anders ausgedrückt: Ich stelle meinen Betrachtungspunkt so ein, dass das Objekt, obwohl es von der Erde ausgesehen 300’000 Km/s fliegt, stillsteht, also der Betrachtungspunkt bewegt sich 300’000 Km/s weiter. Von diesem neuen Betrachtungspunkt aus beschleunige ich nun um 300’000 Km/s in Richtung von der Erde weg. Und trotzdem würde die Zeitkrümmung so wirken, dass Erde und das Objekt sich nicht schneller als 300’000 Km/s bewegen, während sich der Betrachtungspunkt von eben 300’000 Km/s von der Erde wegbewegt und das Objekt sich ebenfalls 300’000 Km/s vom Betrachtungspunkt aus weg bewegt.
Klingt auch nicht viel einfacher, aber bessere Beschreibungen fallen mir für das, was ich sagen will, nicht ein. Kann man so die Theorie und meine Überlegungen in Einklang bringen?

Das „geht“ auch, Stichwort: Tunneln.
http://de.wikipedia.org/wiki/Überlichtgeschwindigkeit

cu

danke für deine Antwort.
Jenson

#5

Hallo Tychi,

danke für deine Antwort. Ich glaube, ich habe es soweit kapiert. Auch wenn in meinem Kopf das ganze irgendwo als unmöglich abgestempelt wird. Rein logisch macht es Sinn, wenn man eine Zeitkrümmung in betracht zieht. Aber bring das mal meinem Denken bei. Ich merke, ich bin hier einfach davon ausgegangen, dass die Zeit immer konstant bliebe, ist sie aber nicht. Naja das ist ziemlich kompliziert.
Wie da einer dahinter kommen konnte? Ich weiß es nicht :smile:

by
Jenson

[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]

#6

c + c = c !(?)
Hallo,

ich versuch mal zu erklären wieso ein Objekt,das im Bezugsysstem 1 mit c unterwegs ist, von einem Bezugssystem 2 aus, indem Bezugssystem 1 selbst mit c unterwegs ist, nicht die Geschwindigkeit 2c hat, wie man klassisch erwarten würde, sondern ebenfalls nur c.

Aaaalso: Stell dir ein langes Raumschiff vor, das sich mit c von der Erde aus entfernt. In diesem Raumschiff wird vom Heck aus eine Kanonenkugel mit c Richtung Bug gefeuert.

Mit welcher Geschwindigkeit sieht man nun von der Erde aus die Kanonenkugel fliegen?

Dazu muss man wissen, dass in einem bewegten Bezugsystem nicht nur die Zeit langsamer läuft, sondern, dass es auch verkürzt erscheint. Im Falle des Raumschiffs ist es sogar auf die Länge Null gestaucht. Bug, Heck und Kugel fallen damit zu jeder Zeit zusammen und bilden sowas wie eine eine zweidimensionale Scheibe, die mit c dahin rast. Also bewegt sich die Kugel aus der Sicht der Erde gar nicht innerhalb des Raumschiffes vom Fleck, sondern bewegt sich mit der selben Geschwindigkeit wie das Raumschiff, nämlich mit c.

Also: c + c = c !

Alles klar?

Gruß
Oliver

#7

Hallo

Ich will noch einen Kommentar loslassen:
Ich greife das Beispiel auf, dass jemand 2 Baelle in entgegengesetzte
Richtungen wirft, z.B. beide mit 40 km/h. Dann bewegen sich die
Baelle mit 80 km/h voneinander weg. Warum ist dann aber z.B.
0.9c+0.9c

#8

Unfug
Hallo

Dazu muss man wissen, dass in einem bewegten Bezugsystem nicht
nur die Zeit langsamer läuft, sondern, dass es auch verkürzt
erscheint. Im Falle des Raumschiffs ist es sogar auf die Länge
Null gestaucht. Bug, Heck und Kugel fallen damit zu jeder Zeit
zusammen und bilden sowas wie eine eine zweidimensionale
Scheibe, die mit c dahin rast. Also bewegt sich die Kugel aus
der Sicht der Erde gar nicht innerhalb des Raumschiffes vom
Fleck, sondern bewegt sich mit der selben Geschwindigkeit wie
das Raumschiff, nämlich mit c.

Also: c + c = c !

Diese letze Schlussfolgerung ist Unfug. Oben leitest du her dass die Geschwindigkeit der kanonenkugel null ist. Wenn dass Raumschiff mit c an der Erde vorbeifliegt, dann gilt von der Erde aus gesehen

c+0=c

Sitzen wir im raumschiff, dann ist natürlich die Geschwindigkeit des Raumschiffes 0 aber die der Kanonenkugel c. Es folgt

0+c=c

Fliegen wir mit halber Geschwindigkeit am Raumschiff vorbei, dann gilt

C/2 + C/2 = c

Einsteins Theorie ist mathematisch föllig konsistent. Du hast den fehler gemacht, die Lichtgeschwindigkeit des Raumschiffes vn der Erde aus gesehen nämlich c zu der Geschwindigkeit der Kugel von raumschiff aus gemessen , wiedrum c, zu addieren. nach der Realativitätstheorie darf man aber nur Geschwindigkeiten innerhalb eines Bezugssystems Adddieren. Ich kann nur nochmals sagen: Lesene, Lesen, Lesen und danch Lesen. Und ventuelle wenn man dann nochmals und nochmals gelsesen hat und überlegen was man behaupten möchte. Aber die Behauptung erst dann rausposaunen, wenn man ihre Begründung kennt.

Viele Grüße
Martin

#9

Irrtum
Hi Martin

Oben leitest du her dass die Geschwindigkeit der kanonenkugel null ist.

Nein, die Längenausdehung in Flugrichtig ist null. Die
Geschwindigkeit ist c.

Oliver hat das schon richtig erklärt.

Die Transformation lautet:

v = (u + v’)/(1 + uv’/c2)

mit

v’ = Kugel vom Koordinatensystem „Schiff“ aus gemessen
u = Koordinatensystem „Schiff“ von Erde aus gemessen
v = Kugel von Erde aus gemessen

mit u = c und v’ = c folgt

v = c

mit u = c/2 und v’ = c/2 folgt

v = 0.8 c

Einsteins Theorie ist mathematisch föllig konsistent.

nicht föllig, aber völlig richtig!

nach der Realativitätstheorie darf man aber nur
Geschwindigkeiten innerhalb eines Bezugssystems Adddieren.

Die Lorentz-Transformation hat gerade den Zweck, Transformationen zwischen verschiedenen Koordinatensystemen zu berechnen, die sich gegeneinander bewegen. Innerhalb einunddesselben Inertialsystems gilt die Galilei-Transformation.

Ich kann nur nochmals sagen: Lesene, Lesen, Lesen und danch Lesen.
Aber die Behauptung erst dann rausposaunen, wenn man ihre Begründung kennt.

Eben! Und das gilt in diesem Falle dir :smile:

Gruß

Metapher

1 Like
#10

Hallo Metapher

kannts du mir mal einen Literaturhinweis geben, wo ich nachlesen kannts, wie du auf die 0,8 kommst? Da habe ich wohl noch was nicht richtig verstanden.

Viele Grüße und voarb sielen Dank
Martin

#11

Hi Martin,

ganz einfach: Du setzt in die Formel (die im Posting) für u und v’ die Werte ein (d.h. beide c/2) ein und rechnest damit v aus …

Gruß

Metapher

1 Like
#12

Hallo Metapher,

ah ja ich sehe schon, ich weiss garnicht wie ich zu meinem vermalledeiten Ergebnis gekommen bin. da habe ich wohl nur von der wand bis zur tapete gedacht.

Viele Grüße und Dank
Martin

#13

Hallo

Die Relativitätstheorie wirkt wie eine sich selber gegen jegliche Kritik immunisierende „Untheorie“, deren Anspruch und Durchsetzungskraft u.a. darauf beruht, dass bestimmte formelhafte Redewendungen permanent benutzt werden. Die meistgenutzt ist wohl die folgende: „Aber Fakt ist, dass die RT und die Konstanz der Lichtgeschwindikeit wahrscheinlich das theoretische und experimentell am besten abgesicherte Resultat ist. Die gesamte Physik seit fast 100 Jahren beruht darauf.“

da ich gerade auf dem Philosophischen Trip bin,
Theorie der ist, dass ein Körper (oder Materie allg.) sich
niemals schneller als das Licht bewegen kann (also max. rund
300’000 Km/s).

soweit, so richtig.
Anderes klassisches Beispiel:
Auto mit ± Lichgeschwindigkeit unterwegs. Lampen einschalten.
Viel schnell verlässt das Licht das Auto ?

Realitv zum Auto mit Lichtgeschwindigkeit, vom Boden aus
gesehen auch. Macht keinen Sinn solange man die Zeit als
überall gleich ansieht.

also die Lichtgeschwindigkeit übertroffen?

OK da würde sich die Zeit bei dem bewegenden Objekt krümmen.

Hier sollte bei den Antworten bedacht werden, dass die RT die Logik von Vorschulkindern benutzt: Woher kommen die kleinen Babys? DER KLAPPERSTORCH BRINGT DIE BABYS! Was wäre also operationalisiert eine Zeitkrümmung?

Aber trotzdem kann ich ja ein Objekt nie schneller als das
Licht bewegen.

Zweifellos breiten sich 2 elektromagnetische Felder die sich voneinander weg oder aufeinander zu bewegen mit doppelter Lichtgeschwindigkeit aus. Hier gilt: |c1| + |c2| = 2*c
Anders sieht es bei dem Lichtstrahl aus, der aus einem sich bewegendem Objekt heraus gestartet wird, seine Geschwindigkeit wird „c“ nicht übersteigen, weil die Geschwindigkeit alleine des Lichtes auf „c“ festgelegt ist. Die Rakete könnte bei permanenter Beschleunigung vermutlich schneller werden als die Lichtgeschwindigkeit.

So ist die RT als irrationale Seite der Physik zu betrachten, die immer Recht hat.
MfG Gerhard Kemme