scheinbare Überlichtgeschwindigkeit
hi Beth
Etwas Vergleichbares hat man tatsächlich schon mal beobachtet. Quasare stiessen Radiowolken aus, die sich mit einer scheinbaren Überlichtgeschwindigkeit von dem Quasar wegbewegten.
Eine mögliche Erklärung liegt darin, das sich diese Objekte mit angenäherter Lichtgeschwindigkeit auf uns zu bewegen. Man muss sich das so vorstellen: Wir gehen von uns als Bezugssystem aus, betrachten uns also in Ruhe… das Objekt wird von dem Quasar ausgestossen und bewegt sich mit angenäherter Lichtgeschwindigkeit fast genau auf uns zu, mit einer sehr geringen Winkelabweichung. Das Licht und die Radiostrahlung, welches dieses Objekt während des gesamten Prozesses aussendet kommt nun wg der endlichen Lichtgeschwindigkeit sozusagen zeitlich verdichtet bei uns an, da die elekromag. Wellen (Photonen)einen immer kürzeren Weg zurücklegen müssen…
D.H. als Projektion (!) sieht es so aus, als würde dieses Objekt sich seitlich mit Überlichtgeschwindigkeit fortbewegen.
Abgekupfert aus KIPPENHAHN: Licht vom Rande der Welt, 348 S, Stuttgart 1984.
Quark, Dort bewegt sich NICHTS, keinerlei Materie oder Photonen.
Aber wie sieht es mit der Information aus?
Stell dir eine Kreis mit Radius R vor udn
lasse eien Lichtquelle mit c rotieren. Die Photonen legen nur
den Weg R zurück. Ansonsten würdest du sie in eine Spirale
zwingen. Dies setzt aber wieder ein Medium voraus, das die
Photonen mitreist. Gibts nicht. Das Photon bewegt sich nicht
auf einer Kreisbahn sondern immer noch geradlinig.
Damit hast Du schön erklärt, warum sich nur das Licht in dieser Anordnung nur mit Lichtgeschwindigkeit bewegt (und das meinte ich auch in meinem Posting). Daraus folgt aber nicht, daß der Lichtfleck sich nicht mit Überlichtgeschwindigkeit bewegt (das kann er nämlich) und es erklärt erst recht nicht, warum man auf diese Weise keine Informationen mit Überlichtgeschwindigkeit übertragen kann (was der Relativitätstheorie wiedersprechen würde.)
Jeder nicht-beschleunigte Beobachter misst die gleiche
Ruhemasse. Wenn du z.B. ein Elektron mit v=0.99c von außen
betrachtest, dann misst du eine enorme Masse. Würdest du aber
auf dem Elektron draufsitzen, dann würde es sich für dich
nicht bewegen und du würdest die normale Ruhemasse des
Elektrons messen. Deine Längen- und Zeitskala wären aber
gegenüber dem außenstehenden Beobachter völlig verändert, so
dass die dv=0.01c, die von außen gesehen noch zu v=c fehlen,
für dich aussehen als würde noch dv=c fehlen. [Das muss ich
selber 2-mal lesen].
Selbst wenn ich das 20-mal lese, verstehe ich es noch nicht.
Wenn ich das Elektron von aussen betrachte, bin ich nicht beschleunigt und messe eine „enorme Masse“. Wenn ich draufsitze bin ich auch nicht beschleunigt und messe „die normale Ruhemasse“ Ganz oben saget Du aber, dass beide Beobachter dasselbe messen wuerden.
Marcus
Dann existiert Licht also nicht sobald es das Vakuum verlassen
hat, weil es in Glas, Wasser oder sonstwas eintauchte und
somit langsamer als c wurde? Bei Austritt aus dem Medium
werden dann die Photonen neu geboren?
Das ist der Punkt, an dem meine simple Erklärung scheitert. In
optisch dichten Medien tritt das Photon in Wechselwirkung mit
der Materie und kann so trotz seiner geringeren
Geschwindigkeit weiter existieren. Diese Wechselwirkung ist
ohne Quantenmechanik aber nicht mehr zu erklären.
Na, dann eben mit Quantenmechanik… :-]
Im Ernst, ueber einen Versuch dieser Erklaerung (ohne besagten Ballast) wuerde ich mich sehr freuen.
Marcus
Ganz oben sagte ich, dass jeder nicht-beschleunigte Beobachter die gleiche Ruhe masse misst. Der außenstehende Beobachter misst ja nicht die Ruhemasse, wenn das Elektron mit v=0.99c an ihm vorbeifliegt. Wenn er weiß, dass die Geschwindigkeit des Elektrons v=0.99c ist, dann kann er aus der gemessenen Masse allerdings die Ruhemasse berechnen. Sein Ergebnis würde das gleiche sein wie das, was ein Beobachter auf dem Elektron messen würde.
Gravitationswellenteleskop zu bauen. Das könnte nicht nur neue
Informationen über derartige Ereignisse liefern, sondern man
wüßte auch, an welchen Punkt des Himmels man die optischen
Teleskope richten müßte um eine Supanova von der ersten
Sekunde an zu beobachten.
Ich bin mir nicht sicher, ob Supernovae wirklich zu
Gravitationswellen fuehren. Denn, alle Massenbewegungen und
-aenderungen, die radial ablaufen, emittieren keine Gravitations-
wellen (die allgemeine Relativitaetstheorie zu Grunde gelegt).
Der Knall muesste also asymmetrisch verlaufen (was durchaus
denkbar ist), um zu einer Gravitationswellenabstrahlung zu
fuehren.
Es werden zwei verschiedene Typen Supernovae gezaehlt.
Noch in Erinnerung sind mir die folgenden beiden Szenarien:
Gravitationskollaps eines alten Sterns, der seinen Energie-
vorrat verbraucht hat und nun aufgrund seiner hohen Masse
nicht zu einem weissen Zwerg kontrahiert, sondern zu einem
Neutronenstern. Hier ist anzunehmen, dass der Kollaps symmetrisch
erfolgt, also keine Gravitationswellen abgibt.
Das zweite Szenario behandelt ein enges Doppelsternsystem,
bestehend aus einem „gewoehnlichen“ Stern und einem weissen
Zwergen. Der Zwerg saugt die Materie vom Nachbarn ab, seine Masse
waechst. Erreicht seine Masse eine kritische Grenze (ca. 1.4
Sonnenmassen), kollabiert er ebenfalls zu einem Neutronenstern.
Bedingt durch den Nachbarn ist zu vermuten, dass der Kollaps
asymmetrisch verlaeuft und dann sehr wohl zu Gravitationswellen
fuehrt.
Noch eine Anmerkung: Gravitationswellen sind eine direkte
Konsequenz der allgemeinen Relativitaetstheorie. Eine Vorhersage,
quasi. Gelingt der Nachweis solcher, waere das eine prima
Bestaetigung fuer die Nuetzlichkeit dieser Modellvorstellung
von der Wirklichkeit. Bisher gibt es nur indirekte Hinweise
auf solche Wellen. Sie betreffen Binaerpulsare, also Neutronen-
sternpaare. Wenn solche einander in engen Bahnen umkreisen,
wirken extrem hohe Beschleunigungen auf sehr hohe Massen in
_nichtradialer_ Weise. Das sind die Voraussetzungen fuer
Gravitationswellenabstrahlungen. Die Folge dieser Abstrahlungen
ist eine Aenderung der Massen, diese fuehrt zu einer
Verkleinerung der Umlaufbahnen. Eine solche Verkleinerung der
Umlaufbahnen aendert die Umlaufgeschwindigkeiten. Und, diese
Geschwindigkeiten wurden (mit Hilfe des Doppler-Effektes)
bei Binaerpulsaren gemessen, genau in der Weise, wie man es bei
Abstrahlung von Gravitationswellen erwarten wuerde. Ein
kleiner Trost bis zum ersten Gravitationswellenteleskop…
Im Ernst, ueber einen Versuch dieser Erklaerung (ohne besagten
Ballast) wuerde ich mich sehr freuen.
Ohne besagten Ballast muß man es sehr stark vereinfachen. Dann stellt sich die Sache so dar:
Die Photonen bewegen sich auch im Medium mit c. Allerdings werden sie ständig absorbiert und nach einer kurzen Verzögerung wieder emittiert. Dieser Vorgang ist allerdings nicht mit Fluoreszenz vergleichbar, die nur bei bestimmten Wellenlängen möglich ist und bei der vor der Emission Qantensprünge stattfinden dürfen. Statt dessen ist das emittierte Photon mit dem absorbierten identisch. Durch diese Zwischenstops (deren Dauer von der Wellenlänge des Lichtes und der Art des Mediums abhängt) benötigt das Photon für den gleichen Weg eine längere Zeit als im Vakuum, obwohl es mit c unterwegs ist. Auf diese Weise ist die Gruppengeschwindigkeit der Wellenfront aller Photonen kleiner als die Lichtgeschwindigkeit ist.
Es gibt auch eine andere Theorien, nach der die Photonen tatsächlich langsamer werden als c, indem sie durch das Higgs-Feld des Mediums in dem sie sich bewegen eine Ruhemasse erhalten. Da ihre Energie dabei konstant bleiben muß, müssen sie logischerweise langsamer werden als c. Nach E=mc2=hf kann man diese formale Ruhemasse sogar berechnen. Diese Theorie ist momentan allerdings nur eine Hypothese, denn das Higgs-Feld bzw. die Higgs-Teilchen stehen zwar nicht im Wiederspruch zur Quantenelektrodynamik, aber sie wurden bisher nicht nachgewiesen.
Ich haette Deine Antwort wohl noch ein 21.mal lesen muessen
Bin eben manchmal nicht so schnell. Fuer Deine Geduld und natuerlich fuer die Antworten selbst gab’s dann noch einen Extrapunkt (*)
Gruss, Marcus
