Zeitreise durch Geschwindigkeit

Hallo,

ich habe mich in der letzten Zeit wiedereinmal mit Verhältnissen von Licht und Zeit beschäftigt - grob gesagt: Zeitreisen.

Dazu habe ich einige Artikel mit vielen Zitaten und größeren Ausschnitten aus Büchern, aber auch viele Forenbeiträge gelesen - leider nur wenig gute, die mich weiterbrachten.

Aus diesem Grund erstelle ich einen eigenen Thread, der mir hoffentlich Klarheit bringen wird.



Meine erste Frage bezieht sich auf die Theorie, dass man mit annähernder Lichtgeschwindigkeit einen Zeitraffer auf die äußere Umgebung erlebt - man reist sozusagen in die Zukunft. Wenn man selbst mit Lichtgeschwindigkeit unterwegs wäre, würde sich die Umgebung gar nicht mehr verändern. Mit Überlichtgeschwindigkeit reist man angeblich zurück.

Wieso glauben alle, dass die Lichtgeschwindigkeit der Maßstab ist?

Weshalb behaupten einige, dass Lichtgeschwindigkeit die schnellstmögliche Geschwindigkeit sei?

Von welchen Punkten wird ausgegangen - also wird die Lichtgeschwindigkeit als konstanter Wert ( 299 792 458 m/s ) betrachtet oder gilt dieser nur für einen theoretischen Vakuum und variiert doch unter anderen Umständen? Ich konnte bereits ein Argument deuten, dass nicht das Licht an sich, sondern nur dessen Photonen ausgebremst werden können - da bin ich mir allerdings nicht sicher, ob das nun der Wahrheit entspricht oder nicht.

Zudem habe ich mich auch noch informiert, was denn genau eine Sekunde ist - wurde hier im Forum glaube ich auch schon erwähnt:

"Die Sekunde ist das 9 192 631 770-fache der Periodendauer der dem Übergang zwischen den beiden Hyperfeinstrukturniveaus des Grundzustandes von Atomen des Nuklids 133Cs entsprechenden Strahlung."

Vereinfacht - eine bestimmte Periode eines bestimmten Atoms, wird unter bestimmten, immer gleichen Umständen, gemessen.
Die mir momentan einzig logische Erklärung für eine "Zeitreise", wär der Fakt, dass sich diese besagte Periode durch die Photonen-Verhältnisse verkürzt, bzw. verlängert, was somit auch eine Verkürzung bzw. Verlängerung der Sekunden-Dauer zur Folge hätte.

Nun gehe ich auch einfach mal davon aus, dass es auch andere Atome gibt....und diese haben dann sicherlich auch die gleichen Eigenschaften - bezogen auf das Licht.

Wenn das vom Prinzip korrekt ist, hätte ich es ja schon verstanden. Allerdings weisen zu viele andere Beiträge darauf hin, dass es eben nicht so ist - deshalb bitte ich um Klärung.

Ich möchte hiermit nochmal hervorheben, dass dies kein Thread sein soll, in dem darüber gestritten werden soll, dass dies und jenes nicht möglich sei - auch nicht über die Wahrnehmungen wenn man in der Zeit zurückreist, sondern einzig und allein über die theoretischen Fakten.

MfG

@Stru

Ich glaube der verbreitete Irrtum ist der, dass LG die höchste _erreichbare_ Geschwindigkeit ist. LG ist die höchste _beobachtbare_ Geschwindigkeit.

Wenn Du ein Photon beobachtest und seine Geschwindigkeit relativ zu Dir misst, kommt immer der Wert c heraus. Für das Photon selbst ist seine eigene Geschwindigkeit aber unendlich. Es bewegt sich aber in einem Koordinatensystem (x,y,z,t) welches gegen das des Beobachters um 90° verdreht ist. Die Auswirkung dieser Koordinaten - Drehung beschreibt die Lorentz - Transformation welche ja nur eine Koordinaten - Transformation ist.

Schau die den (ziemlich ausführlichen und ziemlich Mathematik - behafteten) Artikel

Wikipedia: Lorentz-Transformation

an, vielleicht hilft Dir das etwas weiter.

@ShortVisit
Können Objekte eine Geschwindigkeit erreichen die höher als die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum ist?
Ich dachte aufgrund der dafür aufzuwendenden Energie sei das unmöglich.

@ShortVisit

Danke für die Antwort. Jetzt habe ich zumindest eine Bestätigung.

Die Wikipedia-Beiträge habe ich mir auch schon ziemlich intensiv durchgelesen - leider finde ich sie überhaupt nicht auf den Punkt gebracht.
Ich habe zwar keine Probleme mit Formeln aller Art - ich finde sie sogar sehr hilfreich - allerdings fehlt mir bei solchen Mengen einfach Fachwissen.

Ich informiere mich hier nur nebenbei, weil es mich einfach interessiert. Daher möchte ich erstmal Antworten auf meine oben genannten "Grund-Fragen" haben. Was ich letzten Endes als wahr anerkenne, wird sowieso mir überlassen bleiben, aber ich denke, dass ich das bis zu einer bestimmten Grenze auch ohne 100e Formeln hinbekommen werde.

Ich hoffe das klingt nicht nach Faulheit - es ist eher meine Art und Weise, gewisse Dinge zu begreifen ;)

@emanon

emanon schrieb:Können Objekte eine Geschwindigkeit erreichen die höher als die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum ist?
Ich dachte aufgrund der dafür aufzuwendenden Energie sei das unmöglich.

Ist es auch :D
Aaaaber: Wir reden hier immer von der beobachteten Geschwindigkeit relativ zum Beobachter (und daher auch von der höchstmöglichen Geschwindigkeit der Informations - Übertragung.

Lasst mich @Stru @emanon mal versuchen,das an Hand eines fiktiven Beispiels erklären, wie ich das verstehe (kein Anspruch auf absolute Wahrheit :) )
Stellt Euch vor, ein Raumfahrer fliegt mit 99,9999% c an der Erde vorbei in Richtung Proxima Centauri (rund 4 Lichtjahre entfernt) und in diesem Moment startet ein Beobachter auf der Erde und der Pilot des Raumschiffes eine Stoppuhr. Nehmen wir ferner an, die beiden Beobachter (der auf der Erde und der im Raumschiff könnten den jeweils anderen ohne Zeitverzögerung beobachten)
Für den Beobachter auf der Erde läuft die Uhr des Raumschiffpiloten extrem langsam und für diesen die Uhr des Beobachters auf dere Erde ebenso.

Tatsächlich ist eine solche direkte Beobachtung unmöglich, weil die beiden sich in unterschiedlichen Koordinatensystemen befinden.

Ok, für den Beobachter im Raumschiff ist seine Geschwindigkeit um ein Vielfaches höher als c. Er stellt fest, dass er von der Erde zum Proxima Centauri bloss wenige Stunden braucht (sein Uhr läuft jahr sehr viel langsamer als die des Beobachters auf der Erde...) und die Entfernung ist nun mal 4 Lichtjahre. Da er in wenigen Stunden ankommt muss er also unheimlich schnell sein.

Hmm - tut sie das wirklich? Der Raumschiffpilot sieht ja aus seinem Koordinatensystem auch die Uhr auf der Erde viel langsamer laufen. Und zwar um den gleichen Faktor, den der Beobachter auf der Erde misst.

Wenn der Pilot also Proxima Centauri erreicht sind auf seiner Uhr ein paar Stunden vergangen, _nach seinen Beobachtungen_ aber auf der Erde ebenfalls - und nicht vier Jahre. Der Beobachter auf der Erde aber hat auf seiner Stoppuhr 4 Jahre drauf.

Das ist doch ein totaler Widerspruch!

Nein, ist es nicht. Die beiden befinden sich in komplett unterschiedlichen Raum/Zeit Kontinua, ihre Zeitabläufe sind nicht miteinander vergleichbar und sie können einander nicht mit einer Informations - Geschwindigkeit vergleichen, die höher ist als c. Und sobald die Zeit abgelaufen ist, die es mit c braucht um die Entfernung Erde - Proxima Centauri zurückzulegen sieht der Beobachter im Raumschiff auch wieder die (auf der Erde) tatsächlich vergangene Zeit.

Ich hoffe, ich hab nicht all zu viel unverständliches Gebrabbel von mir gegeben :D

@ShortVisit
Ich finde die Erklärung gut und ich glaube auch etwas verstanden zu haben. :D
Finde ich sehr interessant, von dem Standpunkt habe ich es noch nicht betrachtet.
Ich werd bei Gelegenheit mir dazu mal was zu lesen besorgen.
Danke für deine Erklärung.

So in der Richtung habe ich es auch verstanden - dein Beispiel konnte mir zwar jetzt nichts verdeutlichen und war auch etwas verwirrend, aber wenn es ema helfen konnte :P

Aber danke trotzdem für die Ausführlichkeit.

Hängt das denn nun mit der "Häufigkeit" der Lichtbestrahlung zusammen? Oder hat das doch ganz andere Gründe?

@Stru

Stru schrieb:Wieso glauben alle, dass die Lichtgeschwindigkeit der Maßstab ist?

Weil das Michelson-Morley-Experiment gezeigt hat, dass sich Licht immer gleich schnell in Relation zum Beobachter bewegt, egal wie schnell sich der Beobachter selbst bewegt. Was nach der klassischen Physik und dem Hausverstand keien Sinn machte, aber Realität sicht nunmal Hausverstand aus.

Das hat sich ja keiner einfach so ausgedacht, weil ihm gerade langweilig war.

@MareTranquil

MareTranquil schrieb:Weil das Michelson-Morley-Experiment gezeigt hat, dass sich Licht immer gleich schnell in Relation zum Beobachter bewegt, egal wie schnell sich der Beobachter selbst bewegt. Was nach der klassischen Physik und dem Hausverstand keien Sinn machte, aber Realität sicht nunmal Hausverstand aus.

Das hat sich ja keiner einfach so ausgedacht, weil ihm gerade langweilig war.

Wenn Du annimmst, das die LG für den bewegten Beobachter unendlich ist und der "ruhende" auf Gund der Lorentz - Tarnsformation eben nur c sehen kann dann wird schon ein Schuh daraus. Unendlich +/- eines beliebig grossen endlichen Wertes bleibt immer unendlich, Das könnte auch die Quanten - Verschränkung erklären: Etwas, das unendlich schnell ist, ist an jedem Punkt seiner Bahn gleichzeitig....

Reine Fantasie. Take it with a grain of salt :D

@ShortVisit

Wo habe ich denn angenommen, die LG wäre für den bewegten Beobachter unendlich?

Die LG ist immer c, egal ob von einem ruhenden oder einem bewegten Beobachter aus betrachtet.

MareTranquil schrieb:egal ob von einem ruhenden oder einem bewegten Beobachter aus betrachtet

Jeder Beobachter ruht in seinem Bezugssystem ;)

@MareTranquil

Also ich habe mir das Experiment mal näher zu Augen geführt.

Soweit ich es verstanden habe, besagt es nur, dass Licht unter bestimmten Voraussetzungen länger braucht, um eine Strecke zu bewältigen. Außerdem lese ich in einigen Berichten, dass es widerlegt - in anderen jedoch, dass es bestätigt wurde.


Naja, nun gehe ich mal davon aus, dass dieses Experiment eine richtige Schlussfolgerung hat:

Gibt es eine ernsthafte These, die besagt, weshalb die Lichtgeschwindigkeit der Maßstab sein soll?

Das hört sich nämlich so an, als wenn man behauptet, dass wenn jemand über diesen Zebra-Streifen geht, alle Autos in Reichweite deaktiviert werden.

HYPATIA schrieb:Jeder Beobachter ruht in seinem Bezugssystem ;)

Wäre ich ein Photon dürfte ich mich auch als "Beobachter" bezeichnen (ich kann auch die Augen zu machen, dann kann ich nichts beobachten:), in welchem Bezugssystem ruhe ich dann?

@HYPATIA

Stru schrieb:Gibt es eine ernsthafte These, die besagt, weshalb die Lichtgeschwindigkeit der Maßstab sein soll?

Ne, sowas gibts nicht :)... oder doch :)? Empfehlung, ein Studium der mathematischen Physik mit Schwerpunkt ART im Master, dann kann man sich solche Fragen auch selbst beantworten die einem Laien hier unmöglich zu vermitteln sind.

@Stru

Im übrigen ist die Raumzeit auch als Objekt zu begreifen, vgl. Superluminare Expansion, Hybrid-Inflation, oder Supernatural Inflation. Das Higgsfeld ist im Prinzip auch ein Tachyonenfeld, das hat mit c nix zu tun und funktioniert dennoch.

@vvcephei

Ein Photon ist kein Inertialsystem im Sinne der SRT. Demnach kann ein Photon kein Beobachter sein. Im Sinne einer Lorenz-Trafo würde das auch relativ wenig Sinn machen ;)

@vvcephei

Ach, ich kann so einiges begreifen :P

Ich erforsche ja kein "neues" Themengebiet - ich hinterfrage lediglich verschiedene Thesen, dessen Begründungen ich nicht verstehe, bzw. ich misstraue.

Ein Studium könnte mir vielleicht weiterhelfen, vielleicht aber auch nicht - werde dort vermutlich auch nur auf Versuche verwiesen ohne genau auf Hintergründe einzugehen. Nein danke, nicht mein Fall ;)



Ich bedanke mich jedenfalls für die Antworten und belasse es dabei wenn für mich nicht mehr rauskommt :)

Stru schrieb: werde dort vermutlich auch nur auf Versuche verwiesen ohne genau auf Hintergründe einzugehen. Nein danke, nicht mein Fall ;)

Oder auf Deutsch übersetzt: "Ich hab nicht ansatzweise die Qualifikationen für Naturwissenschaften an einer Hochschule"

Naja jedenfalls ist die Frage

Stru schrieb:Gibt es eine ernsthafte These, die besagt, weshalb die Lichtgeschwindigkeit der Maßstab sein soll?

verkehrt herum gestellt. Aus vielen verschiedenen Gründen und Beobachtungen in der Natur erschließt sich, dass die Raumzeit kein euklidischer Raum ist, sondern eine andere Form hat. Welche Form jetzt unser Universum genau hat ist natürlich noch zu klären, aber klar ist, dass die RZ in guter Näherung mal ein Minkowski-Raum ist. Und in einem solchen funktionieren die Dinge ein bisschen anders, als man das aus einem euklidischen gewohnt sein dürfte.

Insbesondere gibt es eine theoretische Geschwindigkeit, die, wenn sie von einem Objekt eingenommen wird, in jedem Inertialsystem identisch aussieht. Diese Geschwindigkeit ist erstmal nichts spezielles und kann beliebig definiert werden. Aber physikalisch hat sie einige Bedeutung.

Die korrekte Frage wäre daher eher, warum Licht sich nun denn genau mit dieser Geschwindigkeit bewegt. Und wenn man sich mit dieser Frage beschäftigt kommt man schnell zu der Folgefrage, warum sich denn nicht alles mit Lichtgeschwindigkeit bewegt, und landen auch schon in den Untiefen des Standardmodells und lustigen Yukawa-Potentialen, Symmetriebrechung und allerlei anderes lustiges Gedöhns.

@Stru

Stru schrieb:Das hört sich nämlich so an, als wenn man behauptet, dass wenn jemand über diesen Zebra-Streifen geht, alle Autos in Reichweite deaktiviert werden.

Mit dem kleinen Unterschied, dass die Konsequenzen der konstanten Lichtgeschwindigkeit - wie Zeitdilitation, Massenzunahme oder Masse-Energie-Äquivalent - nicht nur experimentell bestätigt, sondern vielfach in der Praxis verwendet werden.

Die Bestätigung der berühmten Formel E=mc² findest du beispielsweise in jeder Nuklearwaffe.

@HYPATIA

Nenne es so wie du willst :P Wenn man es so ausdrückt, habe ich nicht einmal eine Eignung für die Regelschule ;)

Ich habe oben bereits grob erklärt, unter welchen Umständen ich in der Lage bin, etwas zu begreifen.
Daher bin ich über Hilfe dieser Art sehr erfreut und dankbar.

Oder auf Deutsch Übersetzt: "Könnt ihr mir bitte die Fragen beantworten, die ich stelle - und nicht umformulieren oder vom Thema abweichen?".

Jetzt erzählt mir bitte nicht, dass es nicht möglich ist, Theorien oder anderes, vereinfacht zu erklären. Wenn ihr es nicht könnt, ist es ja überhaupt kein Problem - der eine kann eben besser begreifen, der andere erklären, es aber selbst nicht verstehen.

Hier nochmal eine letzte Frage - ich hoffe, sie kann beantwortet werden:

Ich sehe diese ganze "Zeitreise" nur als Scheinbild. Gibt es denn eine Aussage, die belegt weshalb man wirklich in der Zeit reist? Wie bereits ganz schon erwähnt - eine Proportionalität zum jeweiligen Lichteinfluss bezogen auf die verhältnismäßige Geschwindigkeit erzeugt in meinen Augen nur eine veränderte Wahrnehmung, sowohl des Betrachters, als auch des Reisenden. Ähnlich wie bei der Ausbreitung von Licht und Schall.
Im Falle einer Über-Lichtgeschwindigkeit, wäre man als reisender, an einem bestimmten Punkt also zuerst da, dann das Licht, dann der Schall.

Man theoretisch also nur so weit in die Vergangenheit reisen, wie man Lichtinformationen "überholt" - hierbei würde es sich allerdings um einen Rückblick, bzw. eine Voraussicht handeln.

@MareTranquil

Dies ist mir bewusst, ich gehe hierbei auch nur von der Theorie, unter idealen Einflüssen aus.
Also keine rechnerische unendliche Masse :P
Ich lasse sogar außer Acht, ob es nun tatsächlich möglich sein soll, schneller als das Licht zu sein - mich reizt eben allein die Frage, was genau passiert, bzw. was beobachtet werden könnte, sowohl vom Reisenden, als auch vom Beobachter - und das natürlich nur in der Theorie.

@Stru

Stru schrieb:Hier nochmal eine letzte Frage - ich hoffe, sie kann beantwortet werden:

Ich sehe diese ganze "Zeitreise" nur als Scheinbild. Gibt es denn eine Aussage, die belegt weshalb man wirklich in der Zeit reist? Wie bereits ganz schon erwähnt - eine Proportionalität zum jeweiligen Lichteinfluss bezogen auf die verhältnismäßige Geschwindigkeit erzeugt in meinen Augen nur eine veränderte Wahrnehmung, sowohl des Betrachters, als auch des Reisenden. Ähnlich wie bei der Ausbreitung von Licht und Schall.
Im Falle einer Über-Lichtgeschwindigkeit, wäre man als reisender, an einem bestimmten Punkt also zuerst da, dann das Licht, dann der Schall.

Dann eine ganz konkrete Antwort:

Diesen Scheineffekt, den du beschreibst, gibt es natürlich, bei Licht genauso wie bei Schall.

Es ist aber ganz etwas anderes als der "Zeitreise"-Effekt, der durch die relativistische Zeitdilitation entsteht. Dieser hat kein Äquivalent beim Schall.

Das, wie du das siehst, ist falsch bzw. beschreibt den falschen Effekt.