Geschwindigkeit Beobachtung raumschiff Schiffes Beobachter Kollaps Insasse

relativitätstheorie und paradoxa

Von: , Frage gestellt am Fr, 31. Aug 2001

die relativitätstheorie wartet ja mit einigen Paradoxa auf.

Mich quält folgende Frage: Ein Raumschiff wird auf knapp unter Lichtgeschwindigkeit beschleunigt, dabei nimmt für einen außenstehenden Beobachter die Masse des Raumschiffes zu und wird sogar beliebig groß, während sie für einen Insassen konstant bleibt ( abgesehen vom Treibstoffverbrauch ).

Angenommen, das Raumschiff wird auf eine Geschwindigkeit beschleunigt, dass seine Masse für einen außenstehenden Beobachter derart groß wird, dass es zu einem schwarzen Loch kollabieren müsste, dann müsste der außenstehende Beobachter doch eigentlich diesen Kollaps auch beobachten, während der Insasse nichts von einem schwarzen Loch weiß, weil für ihn sich die Masse des Schiffes ja nicht geändert hat.

Wie ist dies zu erklären?

12 Antworten zu dieser Frage

  1. Antwort von nach 2 Stunden 0 hilfreich
    Beobachtersystem

    Dasselbe Problem wurde vor kurzem hier schon diskutiert (finde Link dazu grad nicht)

    Die relativistische Massenzunahme zählt nicht zu den sog. Paradoxa der Speziellen Relativitätstheorie (SRT). Ferner ist das black hole eine Lösung der Gleichungen der Allgemeinen RT (ART), die Aussagen machen über den Zusammenhang von Raumkrümmung und Massendichte. Bei dem Kollaps zum black hole kommt es nicht auf die Masse an, sondern auf die Massendichte: Das von der Masse eingenommene Volumen muß den Schwarzschildradius unterschreiten.

    Die Massenzunahme gilt nur für das Beobachtersystem (sog. "Laborsystem"), nicht für das Eigensystem des beobachteten Objektes. Dessen lokale Raumgeometrie bleibt somit von der Beobachtung völlig unberührt.

    Die Massenzunahme spielt außerdem keine Rolle auf Distanz, sondern nur im Falle einer Kollision: Da wäre dann die Gesamtmasse in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit größer als die Summe der beteiligten Ruhemassen. Das spielt ja gerade bei Experimenten in der Teilchenphysik eine Rolle: Deshalb baut man die Beschleuniger. Hierbei geht es vor allem auch um die relativistische Erhöhung des Impulsübertrags. Über die Massendichte sagt das zunächst noch gar nichts aus.

    Außerdem würde ein externer Beobachter eh nicht bei einem Objekt den Kollaps seiner Masse zu einer Singulariät beobachten. Zu beobachten wäre nur der asymptotische (also endlose) Sturz auf den Ereignishorizont (den Schwarzschildradius) zu, wobei dann allmählich jede (Licht-)Information wegen der Zeitdilatation in Richtung unendlicher Wellenlänge hin entschwindet. Den Kollaps zur Singularität gibt es nur im Eigensystem des Objektes.

    Gruß
    Metapher

      • Antwort von nach 4 Tagen 0 hilfreich
        Re^2: Beobachtersystem

        Hi Nina,


        ich hab Deinen Artikel gelesen, toll :-)
        Das Gedankenexperiment, das du beschreibst, finde ich sehr schön arrangiert.

        Ich denke sehr gerne über deratige Fragen nach, nicht zuletzt weil ich mir gut vorstellen kann, dass die Physik in vielen Punkten ganz schön auf dem Holzweg ist.

        Damit will ich nicht sagen, dass die ganzen Formeln falsch wären, aber ich denke, nicht nur die Formeln, sondern auch die anschaulichen Vorstellungen, die man sich von einem an sich unsichtbaren Phänomen macht, sind wichtig, um eine Theorie weiter zu entwickeln.

        Man kann Licht als Welle auffassen und bekommt aus dieser Vorstellung heraus richtige Formeln, die das Verhalten von Licht beschreiben. Trotzdem kann man Licht auch als Teilchen auffassen und bekommt dann ganz andere richtige Formeln. Ein Indiz dafür, dass beide Vorstellungen "falsch" sind. Vielleicht gibt es eine einheitliche Vorstellung davon, was Licht ist, die nichts mit Wellen und nichts mit Teilchen zu tun hat, und die uns zu sehr viel weitergehenden Einsichten über das Licht verhilft.?

        viele Grüße unimportant




        Hi unimportant,

        hier der Link zur Diskussion:

        http://www.wer-weiss-was.de/cgi-bin/forum/showarchiv...

        Ich hab mir das nämlich auch schon mal überlegt ;-)

        Gruß,
        Nina

        • Antwort von nach 8 Tagen 0 hilfreich
          Re^3: Beobachtersystem

          was auch wieder quatsch ist:

          Die Physik ist mit sicherheit nicht auf dem Holzweg, wenn sie Licht als Welle und gleichzeitig als Teilchen umschreibt. Wir Menschen sind in unserem auffassungsvermögen ja beschränkt - wir können uns nur dreidimensionale Obejekte veranschaulichen, leben aber in einem quasi vierdimensionalen Raum. um diesen korrekt zu beschreiben, muß ich eigentlich jeden Prozeß und jede Prozeßgröße aus zwei verschiedenen Blickwinkeln beschreiben.

          Nicht nur Licht hat wellen und teilcheneigenschaften, das gilt für alle teilchen, also auch protonen und elektronen ( siehe elektronenmikroskop!)

    • Antwort von nach 4 Tagen 0 hilfreich
      Re: Beobachtersystem

      Hi Metapher, Dasselbe Problem wurde vor kurzem hier schon diskutiert (finde
      Link dazu grad nicht)

      Die relativistische Massenzunahme zählt nicht zu den sog.
      Paradoxa der Speziellen Relativitätstheorie (SRT). Ferner ist
      das black hole eine Lösung der Gleichungen der Allgemeinen RT
      (ART), die Aussagen machen über den Zusammenhang von
      Raumkrümmung und Massendichte. Bei dem Kollaps zum black hole
      kommt es nicht auf die Masse an, sondern auf die Massendichte:
      Das von der Masse eingenommene Volumen muß den
      Schwarzschildradius unterschreiten.

      O.K. hier hab ich wohl falsche Voraussetzungen gemacht, da aber
      das Raumschiff in seinem Volumen nicht zunimmt, seine Masse aber schon - für einen außenstehenden Beobachter - nimmt für diesen doch auch die Massendichte zu und wird beliebig groß. Die Massenzunahme gilt nur für das Beobachtersystem (sog.
      "Laborsystem"), nicht für das Eigensystem des beobachteten
      Objektes. Dessen lokale Raumgeometrie bleibt somit von der
      Beobachtung völlig unberührt.

      Ja, aber wenn ich beobachte, dass eine kritische Massendichte überschritten wird, dann erwarte ich doch einen Kollaps zu sehen - mir egal, was der Beobachter, der sich relativ zum Raumschiff in Ruhe befindet, beobachtet - und wenn ich den nicht sehe, dann Frage ich mich, was diese große und sehr dichte Masse gegenüber einer anderen großen und sehr dichten Masse auszeichnet, die tatsächlich kollabiert. Oder kollabieren Massen nur dann zu einem black hole, wenn sie in JEDEM Beobachtersystem eine überkritische Massendichte besitzen? Die Massenzunahme spielt außerdem keine Rolle auf Distanz,
      sondern nur im Falle einer Kollision: Da wäre dann die
      Gesamtmasse in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit größer als
      die Summe der beteiligten Ruhemassen. Das spielt ja gerade bei
      Experimenten in der Teilchenphysik eine Rolle: Deshalb baut
      man die Beschleuniger. Hierbei geht es vor allem auch um die
      relativistische Erhöhung des Impulsübertrags. Über die
      Massendichte sagt das zunächst noch gar nichts aus.

      Außerdem würde ein externer Beobachter eh nicht bei einem
      Objekt den Kollaps seiner Masse zu einer Singulariät
      beobachten. Zu beobachten wäre nur der asymptotische (also
      endlose) Sturz auf den Ereignishorizont (den
      Schwarzschildradius) zu, wobei dann allmählich jede
      (Licht-)Information wegen der Zeitdilatation in Richtung
      unendlicher Wellenlänge hin entschwindet. Den Kollaps zur
      Singularität gibt es nur im Eigensystem des Objektes.

      Also mit der Beobachtung des asymptotischen Sturzes wäre ich schon zufrieden.

      Gruß unimportant

    • Antwort von nach 8 Tagen 0 hilfreich
      Re: Beobachtersystem

      Bei dem Kollaps zum black hole kommt es nicht auf die Masse an, sondern auf die Massendichte:
      Das von der Masse eingenommene Volumen muß den
      Schwarzschildradius unterschreiten.
      Das ist ok. Außerdem würde ein externer Beobachter eh nicht bei einem
      Objekt den Kollaps seiner Masse zu einer Singulariät
      beobachten. Zu beobachten wäre nur der asymptotische (also
      endlose) Sturz auf den Ereignishorizont (den
      Schwarzschildradius)
      hä? bist du dir sicher, daß das korrekt ist? was hat der schwarzschildradius mit dem ereignishorizont zu tun? kollabieren wir alle und ich weiß wieder mal nix davon?

      zu, wobei dann allmählich jede (Licht-)Information wegen der Zeitdilatation in Richtung
      unendlicher Wellenlänge hin entschwindet. Den Kollaps zur
      Singularität gibt es nur im Eigensystem des Objektes.

      Gruß
      Metapher

      • Antwort von nach 8 Tagen 0 hilfreich
        Schwarzschildradius

        was hat der schwarzschildradius mit dem ereignishorizont zu tun?
        Der Radius des Ereignishorizontes ist der Schwarzschildradius, jedenfalls bei nichtrotierenden Black Holes (bei rotierenden gibt es zwei Horizonte).



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