Lichtgeschwindigkeit

[pi_quer_7c07fc]

Hi,

habe ein paar Sachen aufgeschnappt u. hoffe jetzt auf Erklärung.

1. Nichts kann schneller als Lichtgeschwindigkeit fliegen. Dümmlich naiv gefragt… wieso nicht? Heisst das wenn ich annährend Lichtgeschwindigkeit fliege u. mit ner Taschenlampe in Flugrichtung leuchte seh ich nichts? Was passiert wenn ich in die entgegengesetzte Richtung Leuchte? Wuerde ich dann Einfach von dem Punkt abdem ich das Licht einschalte ein Schweif hinter mir her ziehen der in die andere Richtung mit der Geschwindigkeit v=Vmeins-Vlicht? Oder wuerde das dann auch wieder mit 300.000 km/s in die andere Richtung machen?

2. Weglängenkontraktion bei Reisen nahe Lichtgeschwindigkeit. Mal ganz abgesehen davon das ich nicht verstehe wie ein Weg kuerzer werden kann folgendes. Heisst das wenn ich nahe Lichgeschwindigkeit fliege das ich den Eindruck habe das 100m bspw nur 20m sind? Und wenn das so ist kann ich dann sagen nach V=l/t das die Zeit im selben Maß verkuerzt wird? Mit anderen Worten ich fliege Nahe lg u. der einzige Unterschied zwischen mir u. einem stehenden Beobachter ist das ich Weg u. Zeit als kuerzer empfinde? V muss doch in jedem fall gleich bleiben?!?!
   Habe in diesem Zusammenhang auch noch irgend was von Galileotransformation gehoert. Hat das was damit zu tun u. was ist das?

Und als ob das noch nicht genug Dämlichkeiten von mir wären…

Mir wurde gesagt das eine gewisse Masse in gewissem Maß den Raum kruemmt. Ist es das was ich mir unter einer Weglängenkontraktion vorstellen kann? Kann ich einfach sagen die Energie die ich in die Beschleunigung gesteckt habe und nach E=mc2 in eine Masse umrechne ist fuer die Weglängenkontraktion verantwortlich?

So ich denke das war genug Unsinn von meiner Seite.

PS: Bitte nicht gleich zerreißen! Hab absolut keine Ahnung von dem ganzen Zeugs.

[Der_Ren_15678c]

Hallo,

habe ein paar Sachen aufgeschnappt u. hoffe jetzt auf
Erklärung.

ich würde dir empfehlen erst mal „Eine kurze Geschichte der Zeit“ von Stephen W. Hawking zu lesen, der beschreibt so ziemlich alles was du wissen willst. Eine Antwort hier wäre etwas zu umfangreich.

Cu Rene

[Cheatah_30b008]

Hi,

1. Nichts kann schneller als Lichtgeschwindigkeit fliegen.

es sei denn, es war bereits schneller. Sowas entzieht sich aber unserer physikalischen Beobachtungsmöglichkeit

Dümmlich naiv gefragt… wieso nicht?

Weil der Energiebedarf zur Beschleunigung gegen „Ende“ bis ins Unendliche steigt. Allgemein übliche Erklärung: Mit steigender Geschwindigkeit wirst Du immer schwerer (e=m*c², also wächst Deine Masse m um die Energie e geteilt durch die Konstante c²), so daß Du eben mehr Kraft aufwenden mußt, um noch schneller zu werden.

Oder wuerde das dann auch
wieder mit 300.000 km/s in die andere Richtung machen?

Ja - weil sich sowohl km als auch s verändern. Das (ruhemasselose) Licht ist aus jeder denkbaren Sicht immer exakt gleich schnell.

Wobei ich noch die stille Hoffnung habe, daß das durch die Heisenbergsche Unschärferelation relativiert wird

2. Weglängenkontraktion bei Reisen nahe Lichtgeschwindigkeit.
   Mal ganz abgesehen davon das ich nicht verstehe wie ein Weg
   kuerzer werden kann

Das ist keine Schande - sowas ist eben schwer vorzustellen

Heisst das wenn ich nahe
Lichgeschwindigkeit fliege das ich den Eindruck habe das 100m
bspw nur 20m sind? […]

Ja, grob gesehen.

Galileotransformation

Passe.

Mir wurde gesagt das eine gewisse Masse in gewissem Maß den
Raum kruemmt.

Die herkömmliche Physik spricht von „Gravitation“

Ist es das was ich mir unter einer
Weglängenkontraktion vorstellen kann?

Vielleicht auch das Gegenteil davon.

Ich habe in unserer kleinstädtischen Bücherei mal eine Comic-Reihe „Anselm Wüßtegern“ (o.s.ä.) fleißig konsumiert. Da wurden solche Themen recht anschaulich dargestellt. Anschließend kann man zwar nicht unbedingt in physikalischen Begriffen reden; aber es stellt sich immer wieder (bei etwas weniger populärwissenschaftlichen Texten) der Aha-Effekt ein.

PS: Bitte nicht gleich zerreißen!

Warum auch? Das waren sehr vernünftige Fragen. Der einzige, der hier zerrissen wird, bin ich, weil meine Antworten wahrscheinlich tüchtig falsch waren

Cheatah

[Oliver_a32c43]

Hallo Incitatus.

1. Nichts kann schneller als Lichtgeschwindigkeit fliegen.
   Dümmlich naiv gefragt… wieso nicht?

Weil die Masse eines Partikels mit seiner Geschwindigkeit steigt und bei Lichtgeschwindigkeit („c“ genannt) gegen unendlich geht, d.h. daß man letztendlich eine unendlich hohe Energie bräuchte, um auf c zu beschleunigen.

Heisst das wenn ich
annährend Lichtgeschwindigkeit fliege u. mit ner Taschenlampe
in Flugrichtung leuchte seh ich nichts?

Nein. Die Lichtgeschwindigkeit ist ja immer konstant, nur
würde dir die Welt sehr merkwürdig vorkommen: die Dinge an denen du vorbeifliegst, sind in der Flugrichtung gestaucht (Lorentzkontraktion), Uhren gehen langsamer (Zeitdilation) und Ereignisse, von denen du weißt, daß sie eigentlich gleichzeitig stattfinden, sind für dich zeitversetzt.

Dies alles folgt aus der speziellen Relativitätsthoerie (SRT), die besagt, daß die Zeitkoordinate mit deinem Bezugsystem genauso verwachsen ist, wie die 3 Raumkoordinaten. Willst du die SRT verstehen, musst du das verinnerlichen. Der Rest ist dann nur konsequentes umrechnen, was über die sogenanne „Lorentztransformation“ geschieht. Die oben genannte Effekte sind dann einfach nur Ergebnisse dieses Umrechnens.

Was passiert wenn ich
in die entgegengesetzte Richtung Leuchte? Wuerde ich dann
Einfach von dem Punkt abdem ich das Licht einschalte ein
Schweif hinter mir her ziehen der in die andere Richtung mit
der Geschwindigkeit v=Vmeins-Vlicht? Oder wuerde das dann auch
wieder mit 300.000 km/s in die andere Richtung machen?

Die Lichtgeschwindigkeit ist immer konstant! Also egal in welche Richtung du leuchtest und egal in welchem Bezugsystem du die Lichtgeschwindigkeit misst, immer erhälst du den Wert: c=300.000km/s. (ungefähr). Diese Feststellung war überhaupt erst der Auslöser zur Aufstellung der SRT.

2. Weglängenkontraktion bei Reisen nahe Lichtgeschwindigkeit.
   Mal ganz abgesehen davon das ich nicht verstehe wie ein Weg
   kuerzer werden kann folgendes.
   Heisst das wenn ich nahe
   Lichgeschwindigkeit fliege das ich den Eindruck habe das 100m
   bspw nur 20m sind?

Exakt das heißt das! Allerdings hast du nur nicht den Eindruck, sondern die 100 m sind TATSÄCHLICH nur noch 20 m (jedenfalls für dich)

Und wenn das so ist kann ich dann sagen
nach V=l/t das die Zeit im selben Maß verkuerzt wird?
Mit anderen Worten ich fliege Nahe lg u. der einzige Unterschied
zwischen mir u. einem stehenden Beobachter ist das ich Weg u.
Zeit als kuerzer empfinde? V muss doch in jedem fall gleich
bleiben?!?!

Prinzipiell mußt du beim transformieren an drei Dingen denken: Längen, Zeitspannen, Gleichzeitigkeit. Merken kannst du dir das, wenn du dir zum Beispiel ein 100m langes Raumschiff denkst, daß jede Sekunde hell aufleuchtet. Wenn dieses Raumschiff nun mit fast c an dir vorbei fliegt, siehst du:

Ein 50m langes Raumschiff, daß alle 2 Sekunden am Heck zu leuchten beginnt und daß dieser Leuchtschimmer bis zum Bug ausbreitet.

Habe in diesem Zusammenhang auch noch irgend was von
Galileotransformation gehoert. Hat das was damit zu tun u. was
ist das?

die Gal.transformation geht davon aus, daß die Zeit für jeden gleich verläuft. Also die klassische Trans. zwischen zwei Systemen.

Gruß
OLIVER

[Metapher]

Galilei- und Lorentztransformation
Hi Incitatus

ich hatte in diesem thread hier:

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

mal eine kleine Einführung in die Grundlagen der Speziellen Relativitätstheorie (wo die endliche Lichtgeschwindigkeit eine entscheidende Rolle spielt) und (im selben thread) der allgemeinen Relativitätstheorie (wo u.a. die Gravitation als Raumkrümmung interpretiert wird) geschrieben. Da sollten sich Deine Fragen wohl erstmal beantworten.

Mir wurde gesagt das eine gewisse Masse in gewissem Maß den
Raum kruemmt. Ist es das was ich mir unter einer
Weglängenkontraktion vorstellen kann?

Nein. Raumkrümmung hat mit der Längenkontraktion nichts zu tun. Die Längenkontraktion und Zeitdilatation findet auch im massefreien Raum statt (der daher „flach“ ist)

Mit der Galileitransformation rechnet man Koordinaten von einem System in ein anderes um, welches sich relativ zu dem ersten mit einer Geschwindigkeit v bewegt. Du mißt z.B. die Koordinaten x, y, z und die Zeit t einer Turmspitze von deinem Standpunkt (= Koordinatenursprung K) aus und willst wissen, wie die Koordinaten x’, y’, z’, t’ von einem Beobachter aus gemessen werden, der sich in einem Zug befindet (= Koordinatenursprung K’), der mit der Geschwindigkeit u an dir vorbeifährt.

Die Transformation sieht dann so aus:

x = x' + ut'
y = y'
z = z'
t = t'

Dazu kommt noch das Additionstheorem der Geschwindigkeiten (d.h. wenn Du ein mit der Geschwindigkeit v bewegtes Objekt mißt):

v = v' + u

Gilt nun u → c, dann muß man statt der Galileitransformation die Lorentztransformation anwenden:

x = (x' + ut')/√(1-u<sup>2</sup>/c<sup>2</sup>)

y = y'

z = z'

t = (t' + ux'/c<sup>2</sup>)/√(1-u<sup>2</sup>/c<sup>2</sup>)

und die Geschwindigkeitsaddition sieht so aus:

v = (u + v')/(1 + uv'/c<sup>2</sup>)

Mit diesen Formeln kannst Du nun spielen und Du siehst dann die Effekte der Längenkontraktion und der Zeitdilatation wenn du u → c setzt. Und daß nie v > c wird siehst du, wenn du mal u und v’ → c setzt.

Gruß
Metapher

[Matthias_Kattelmann_d2a1c6]

Hi,

habe ein paar Sachen aufgeschnappt u. hoffe jetzt auf
Erklärung.

1. Nichts kann schneller als Lichtgeschwindigkeit fliegen.
   Dümmlich naiv gefragt… wieso nicht?

Hallo
Ich möchte mal meinen Senf zugeben : Im DTV-Lexikon für Physik habe ich gelesen , es ist möglich . Elektronen auf höhere Geschwindigkeit als das Licht zu beschleunigen . Beim Auftreffen solcher Elektronen auf durchsichtigem Material entsteht das sogenannte Tscherenkow-Leuchten oder eine Tscherenkow-Erscheinung , ähnlich einem Überschallknall . Und dies trotz allen anderen Formulierungen bei www .
Die Begrenzung der Lichtgeschwindigkeit gilt also nur für elektromagnetische Wellen . Es ist aber richtig , das der Energiebedarf für solch hohe Geschwindigkeiten enorm ist .

Heisst das wenn ich

annährend Lichtgeschwindigkeit fliege u. mit ner Taschenlampe
in Flugrichtung leuchte seh ich nichts? Was passiert wenn ich
in die entgegengesetzte Richtung Leuchte? Wuerde ich dann

Das ist wohl etwas schwierig im ganzen , ich nehme an , manche Sachen sind relativ , manche absolut , es gibt auch Theorien über andersartige Zeitabläufe(A.Einstein) usw. .Habe ich jetzt aber keine Lust zu .

Einfach von dem Punkt abdem ich das Licht einschalte ein
Schweif hinter mir her ziehen der in die andere Richtung mit
der Geschwindigkeit v=Vmeins-Vlicht? Oder wuerde das dann auch
wieder mit 300.000 km/s in die andere Richtung machen?

2. Weglängenkontraktion bei Reisen nahe Lichtgeschwindigkeit.
   Mal ganz abgesehen davon das ich nicht verstehe wie ein Weg
   kuerzer werden kann folgendes. Heisst das wenn ich nahe
   Lichgeschwindigkeit fliege das ich den Eindruck habe das 100m
   bspw nur 20m sind? Und wenn das so ist kann ich dann sagen
   nach V=l/t das die Zeit im selben Maß verkuerzt wird? Mit
   anderen Worten ich fliege Nahe lg u. der einzige Unterschied
   zwischen mir u. einem stehenden Beobachter ist das ich Weg u.
   Zeit als kuerzer empfinde? V muss doch in jedem fall gleich
   bleiben?!?!
   Habe in diesem Zusammenhang auch noch irgend was von
   Galileotransformation gehoert. Hat das was damit zu tun u. was
   ist das?

Und als ob das noch nicht genug Dämlichkeiten von mir wären…

Mir wurde gesagt das eine gewisse Masse in gewissem Maß den
Raum kruemmt.

Das ist ebenfalls sehr schwierig und hauptsächlich Theorie , vermute ich . Man kann damit vieles sehr einfach erklären .

Ist es das was ich mir unter einer

Weglängenkontraktion vorstellen kann? Kann ich einfach sagen
die Energie die ich in die Beschleunigung gesteckt habe und
nach E=mc2 in eine Masse umrechne ist fuer die
Weglängenkontraktion verantwortlich?

So ich denke das war genug Unsinn von meiner Seite.

PS: Bitte nicht gleich zerreißen! Hab absolut keine Ahnung von
dem ganzen Zeugs.

MfG
Ich hoffe , ich konnte was beitragen
MfG
Matthias

[Metapher]

Tscherenkow-Strahlung
Hi Matthias

habe ich gelesen, es ist möglich. Elektronen auf höhere
Geschwindigkeit als das Licht zu beschleunigen … Und
dies trotz allen anderen Formulierungen bei www .

Was für andere Formulierungen bei www?
Die Lichtgeschwindigkeit c’ ist in Materie c’ bewegen. v > c geht nicht.

Zur Erklärung siehe:
http://www.wer-weiss-was.de/cgi-bin/forum/showarchiv…

Die Begrenzung der Lichtgeschwindigkeit gilt also nur für
elektromagnetische Wellen .

Nein, die gilt für alle materiellen Körper und für alle Informationsübermittlungen.

Gruß
Metapher

[Anonym]

Exakt das heißt das! Allerdings hast du nur nicht den
Eindruck, sondern die 100 m sind TATSÄCHLICH nur noch 20 m
(jedenfalls für dich)

So würde ich es auch formulieren. Wenn du mit dem Maßband nachmessen würdest (was allerdings in der Praxis etwas schwierig werden dürfte), dann würdest du wirklich 20m messen.

Die Frage war allerdings nach dem Eindruck , den man dabei hat. Dann allerdings ist die Antwort eine ganz andere. Um die Frage anders zu formulieren: was würde man mit eigenen Augen in einem relativistischen Raumschiff sehen?

Die Antwort ist nicht trivial, da endliche Laufzeit des Lichts, Dopplereffekt, Lorentz-Kontraktion, Abberation usw ein Rolle spielen. Grob gesagt ist das Ergebnis, daß man die Außenwelt nicht wiedererkennen würde. Es entstehen - durch die endliche Laufzeit bedingte Abberation - schlimme Verzerrungen, durch die z.B. der Sternehimmel in Vorwärtsrichtung zusammengeschoben wird. Man sieht Sterne, die eigentlich hinter dem Raumschiff liegen. Auch die Farben von Objekten und Spektren von Sternen sind völlig anders, bedingt durch den starken Dopplereffekt.

Details dazu finden sich auf:
http://www.tat.physik.uni-tuebingen.de/~weiskopf/gal…
http://www.itp.uni-hannover.de/~dragon/stonehenge/st…
http://www.cs.cmu.edu/afs/cs.cmu.edu/project/pcvisio…
http://www.tp1.physik.uni-erlangen.de/~vitzethum/sci… (meine eigene Seite *räusper*)
etc…

Das wichtigste Ergebnis all der oben zitieren Rechnung ist folgendes:

Man kann die Lorenz-Kontraktion nicht SEHEN (*)! Bewegte Objekte erscheinen den Augen des Betrachters verzerrt und gedreht, aber nicht zusammengestaucht. Diese Kontraktion kann man nur feststellen, wenn man die Laufzeit des Lichts (und ggf den Dopplereffekt) herausrechnet.

(*) Merke: SEHEN ist nicht BEOBACHTEN/MESSEN.

Markus

[Gandalf]

Hi Matthias,

in (transparenter) Materie besitzt die Lichtgeschwindigkeit einen Wert, der durch Division der Vakuumlichtgeschwindigkeit c mit dem Brechungsindex des Mediums erhalten wird. In Wasser z.B. ca. 225000 m/s (300000 / 1.333). Elektronen oder andere geladene Teilchen können aber durchaus schneller sein als diese 225000 m/s wenn sie z.B. bei einem Kernprozeß frei werden. Bewegt sich dieses „Überlichtschnelle“ Teilchen in Wasser entsteht besagte Strahlung. Das sie analog einem Überschallknall gedeutet werden kann, wurde ja schon gesagt. Aus dem Winkel der Strahlung kann man übrigens auf die Geschwindigkeit und mithin auf die Energie des Teilchens schließen, worauf die Arbeitsweise eines Zählers basiert.

Gandalf

[Matthias_Kattelmann_d2a1c6]

Hi Matthias,

in (transparenter) Materie besitzt die Lichtgeschwindigkeit
einen Wert, der durch Division der Vakuumlichtgeschwindigkeit
c mit dem Brechungsindex des Mediums erhalten wird. In Wasser
z.B. ca. 225000 m/s (300000 / 1.333). Elektronen oder andere
geladene Teilchen können aber durchaus schneller sein als
diese 225000 m/s wenn sie z.B. bei einem Kernprozeß frei
werden.

Ja , ich hatte nicht genau genug nachgelesen .
Ich vermute aber , das man Teilchen auf schneller als das Licht im Vakuum bekommen kann . Elektronen kann man auch ohne Kernprozesse in einem Beschleuniger sehr schnell bekommen . Meine Theorie ist , das wenn man beispielsweise ein Isotop stark beschleunigt , und dieses dann Elektronen emittiert , diese auch schneller als Licht im Vakuum werden können . Der Nachweis könnte eventuell nicht funktionieren .
Auch der Brechungsindex war schon mal hilfreich .

MfG
Habe damit aber nichts zu tun , rein aus Hobby was gelesen …
Matthias

[Semjon_53e39c]

Oder wuerde das dann auch
wieder mit 300.000 km/s in die andere Richtung machen?

Ja - weil sich sowohl km als auch s verändern. Das
(ruhemasselose) Licht ist aus jeder denkbaren Sicht immer
exakt gleich schnell.

Wobei ich noch die stille Hoffnung habe, daß das durch die
Heisenbergsche Unschärferelation relativiert wird

Wieso stille Hoffnung? Genau das passiert ja auch. Licht kann sich auch im Vakuum schneller und langsamer als c bewegen, und das tut es auch gemäß den Gesetzen der relativistischen Quantenmechnik, Arm in Arm daher wandelnd mit der Heisenbergschen Unschärferelation. Dabei singen sie übrigens keine hohlen Phrasen
Müßig zu erwähnen, daß das nicht für die mit Licht übertragene Information gilt. Die kann sich wohl langsamer, aber nicht schneller als c verbreiten.

Semjon.

[Cheatah_30b008]

Hi,

Wieso stille Hoffnung? Genau das passiert ja auch. Licht kann
sich auch im Vakuum schneller und langsamer als c bewegen,

tja… das alleine „hilft“ aber wenig! Gut wäre es, wenn Materie, die sich nahe der Lichtgeschwindigkeit bewegen würde, plötzlich mal schneller als c wäre… vorausgesetzt, diverse mit "v

[Maitre_7cd873]

Lichtgeschwindigkeit?
Hi Metapher,

du bist Kummer gewohnt, wenn ich wieder mal eine Idee loswerden will.
Es gibt etwas, was mich stoert. Ein Photon hat keine Masse, aber die hoechstmoegliche Geschwindigkeit.
Wenn es aber eine Geschwindigkeit hat, hat es doch wohl Bewegungsenergie. Die muesste aber bei C unendlich gross sein.

Fuer mich waere ein Ausweg aus dem Dilemma, wenn ich die Lichtgeschwindigkeit nicht als Geschwindigkeit ansehe, sondern als Raumausdehnung.
Also: Der Raum dehnt sich in jedem Punkt mit C aus, das Licht bewegt sich relativ zur Raumausdehnung nicht, hat insofern auch keine Bewegungsenergie.

Dies waere auch eine Erklaerung dafuer, dass sich nichts schneller als das Licht bewegen kann, denn es wuerde ja irgendwann den Raum verlassen koennen, da es sich schneller als die Raumausdehnung bewegen wuerde.

Ich warte darauf, dass du meine Theorie mal wieder in Grund und Boden stampfst

Da ich mal wieder fuer 1 Jahr unterwegs bin, und nur ab und zu in einem Cyber Cafe, weiss ich nicht, wann ich wieder online bin.

Gruss Maitre

[Anonym_dccfd98ba8f6]

Hallo Maître,

ich bin zwar nicht Metapher, aber trotzdem möchte ich dazu was sagen:

Es gibt etwas, was mich stoert. Ein Photon hat keine Masse,
aber die hoechstmoegliche Geschwindigkeit.
Wenn es aber eine Geschwindigkeit hat, hat es doch wohl
Bewegungsenergie. Die muesste aber bei C unendlich gross sein.

Und warum? Gemäß der klassischen Formel für kinetische Energie müßte sie null sein: E_kin = 1/2 mc², mit m=0 ist auch E_kin=0.
Für Teilchen wie Photonen und ähnliche zieht man aber besser die Definition über Wellen heran (eben weil man sich nicht im klassischen Bereich befindet, und die Teilchen halt keine Masse haben), und da haben wir dann E=hν (h ist das Planck’sche Wirkungsquantum, ν die Frequenz). Und da kommen wir dann auf einen ganz normalen Zahlenwert.

Ich überlasse es gerne Metapher, das Ganze ausführlicher und schöner darzulegen

Fuer mich waere ein Ausweg aus dem Dilemma, wenn ich die
Lichtgeschwindigkeit nicht als Geschwindigkeit ansehe, sondern
als Raumausdehnung.
Also: Der Raum dehnt sich in jedem Punkt mit C aus, das Licht
bewegt sich relativ zur Raumausdehnung nicht, hat insofern
auch keine Bewegungsenergie.

Das ist dann sozusagen das Inertialsystem des Photons nach relativistischer Betrachtungsweise…

Dies waere auch eine Erklaerung dafuer, dass sich nichts
schneller als das Licht bewegen kann, denn es wuerde ja
irgendwann den Raum verlassen koennen, da es sich schneller
als die Raumausdehnung bewegen wuerde.

Es kommt letztlich auf das Gleiche hinaus, Du wechselst halt nur den Standpunkt.

Ich warte darauf, dass du meine Theorie mal wieder in Grund
und Boden stampfst

So schlimm sind wir doch hier alle nicht

Gruß Kubi