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Das Warp-Antrieb Paradoxon RSS

129 Beiträge, Schlüsselwörter: Universum, Warp, C Grenze

zur Rubrik (Wissenschaft)AntwortenBeobachten5 BilderSuchenInfos

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Das Warp-Antrieb Paradoxon

14.12.2011 um 13:45



Naja man müsste ja nur immer kleine Wellen hervorkrümmen und immer darüber "steigen"
ja sicher ist alles Theorie aber sollte man genügend Energie haben um den Raum zu krümmen ist man schneller als das Licht von a nach b gekommen ohne sich selbst tatsächlich mit c zu bewegen.. Deshalb fällt das Paradoxon ja weg, da man sich selbst nicht schneller bewegt als c...

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AGS
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Das Warp-Antrieb Paradoxon

14.12.2011 um 16:35

@MareTranquil

Ich zitiere mich mal selbst um dann dank dem studium deiner ausführungen meine frage selber zu beantworten:

AGS schrieb:
Wie ist das etwas besonderes? Wenn er im Moment in dem ich das Licht aufblitzen lasse, direkt neben mir ist, und dann in 1s 100.000km weiter von mir weg ist, hat das Licht doch von ihm aus (er sitzt im Zug) ebenfalls nur 300.000 km zurück gelegt!

Weil das Licht für den Piloten NUR 300.000 km zurück gelegt hat, es aber aus meiner Sicht FÜR IHN 400.000 km weit gelangt sein muss, hat sein Licht „länger“ gebraucht, weil das aber nicht sein kann, muss seine Zeit aus meiner Sicht langsamer gelaufen sein, weil das Licht für ihn nur 300.000 km weit gekommen ist. Wow. Richtig so? Ich hoffe ich kann mir das merken.

Wieso gibt es eigentlich kein Axiom oder keine Hinweise, dass die Zeit ebenfalls immer mit konstanter Geschwindikgeit läuft? Warum muss diese spezielle Relativitätstheorie die „Schuld“ auf die Zeit abwälzen?

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Das Warp-Antrieb Paradoxon

14.12.2011 um 17:58

@AGS
Um weitere Missverständnisse auszuschließen, hier einfach mal ein Bildchen:
tXWeGP Konstanz Lichtgeschw

Wie man sieht, sehen beide den Lichtstrahl 300.000km von sich entfernt, allerdings ist die Gesamtentfernung Beobachter-Lichtstrahl (und genauso Raumschiff-Lichtstrahl) unterschiedlich.

Wieso gibt es eigentlich kein Axiom oder keine Hinweise, dass die Zeit ebenfalls immer mit konstanter Geschwindikgeit läuft? Warum muss diese spezielle Relativitätstheorie die „Schuld“ auf die Zeit abwälzen?

Naja, bis ca. 1900 war das ja ein Axiom, ist ja auch Hausverstand. Dann haben die Herren Michelson und Morley ihr berühmtes Experiment durchgeführt, bei dem rausgekommen ist, dass sich Licht immer genau gleich relativ zum Beobachter bewegt (anders als Schall, der ja sich ja nur mit halber Schallgeschwindigkeit von einem entfernt, wenn man sich selbst auch mit halber Schallgeschwindigkeit unterwegs ist).

Und Herr Einstein hat dann gezeigt, dass es für dieses Ergebnis nur eine mögliche Schlussfolgerung gibt: Nämlich, dass sich die Realität nicht an dieses Axiom und den Hausverstand hält.


Der Vollständigkeit halber: Prinzipiell kann man aus diesem Gedankenexperiment noch nicht zwingend die Relativität der Zeit folgern, da sich statt dessen auch die Längen ändern könnten. In der Tat spielt hier beides mit, und für die exakten Gesetze braucht man weitere Gedankenexperimente.

Wenn du willst, kann ich dir ein weiteres davon vorstellen, und dich gleich zu der Formel für die Zeitdilitation führen. Die Mathemathik dahinter ist nicht schwer. Wenn ich schon dabei bin, hier eine Grundfassung für "The Theory or special Relativity made easy" zu schreiben...


(EDIT) Ich hätte das Bild echt erst mal auf dunklem Hintergrund überprüfen sollen, bevor ichs reinstelle. Nächsten Mal nehm ich dann eben wieder Paint ;)

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Das Warp-Antrieb Paradoxon

14.12.2011 um 19:49

@MareTranquil
Also ich wäre sehr interessiert an der Herleitung der Zeitdilitation :)
Eigtl müssten wir deine ganzen Posts zusammennehmen und irgendwie als FAQ hier im Wissenschaftsforum pinnen :D

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Das Warp-Antrieb Paradoxon

14.12.2011 um 19:54

Zeitdiliation?? Gibts ne gute Doku drüber und Wiki u Google helfen (:

Ich post dann den Link falls sie auch auf Youtube ist ;-)

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AGS
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Das Warp-Antrieb Paradoxon

14.12.2011 um 20:21

@MareTranquil

Ne, versteh ich jetzt überhaupt nicht. Wenn ich das Bild betrachte dann ist das Licht von mir aus für den Piloten 100.000 km weiter geflogen als von meinem Standpunkt. Und weiter kannes nur gelangen, wenn sich die Strecke verkürzt oder wenn die Zeit sich dehnt, so dass das licht für den Piloten mehr Zeit hat. Oder ist das jetzt doch die Lösung und ich habe es verstanden?

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Das Warp-Antrieb Paradoxon

14.12.2011 um 20:43

@AGS

Doch, genau das ist die Lösung.

Gratuliere ;)

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Das Warp-Antrieb Paradoxon

14.12.2011 um 21:13

@AGS
Die Lichtgeschwindigkeit ist in allen Bezugssystemen gleich, deswegen sieht der Raumfahrer was anderes als der Kerl mit der Lampe.
Ich würde gerne hier einen Bericht über das Myonen-Experiment posten, aber ich finde im Netz nur Verschwörungs- und Esoterik Müll. Da geht es um Elementarteilchen die mit langsamer Geschwindigkeit in 2 Sekunden zerfallen aber in beinahe Lichtgeschwindigkeit wesentlich länger leben.

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Das Warp-Antrieb Paradoxon

14.12.2011 um 21:25

@individualist
Aber jetzt bei dem Beispiel oben muss doch nach einer Sekunde, für den Lampenhalter der Strahl 300.000 km weit weg sein, aber da c sich ja nicht verändert muss ja eigentlich der Strahl vom Raumschiff 200.000 km weit weg sein.
Oder habe ich da jetzt einen dreher drin?

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Das Warp-Antrieb Paradoxon

14.12.2011 um 21:32

@Zenit
Der Lichtstrahl hat für den Raumfahrer eine Geschwindigkeit von 299,8 *10^6 m/s und für dem Lampenmann ebenfalls, es sind zwei verschiedene Bezugssysteme. Für dem Raumfahrer kann das Licht nicht auf einmal schneller laufen, er erfährt eine andere Zeit.

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Das Warp-Antrieb Paradoxon

14.12.2011 um 21:34

@individualist
Aber laut der Darstellung von Mare bewegt sich das Licht doch eigentlich schneller. Also wenn man Logisch denkt.

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Das Warp-Antrieb Paradoxon

14.12.2011 um 21:37

@Zenit
das Licht wird nicht langsamer für den Raumfahrer und es wird auch nicht schneller für den Lampenmann.

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Das Warp-Antrieb Paradoxon

14.12.2011 um 21:37

@horusfalk3

Danke fürs Lob ;)
Ich wollt mir eh schon länger mal das ganze Zeugs zusammenschreiben, um mir auf diese Art die alten Physikkenntnisse wieder aufzufrischen, also ich mach das eigentlich auch für mich selber.
Freut mich aber auch, wenn ich diesen Stoff mal etwas unter die Leute bringen kann.



Und hier wäre die Herleitung der Zeitdilitation. Keine Angst, die Mathemathik dahinter ist nicht tiefergehender als der Satz des Pythagoras, nur muss man die Logik selbst mal in den Kopf kriegen.

Also, man kann mit einem Lichtstrahl, der in Bewegungsrichtung ausgesandt wird, erst mal nicht viel berechnen, da wir nicht wissen ob sich jetzt die Zeit ändert oder die Längen oder beides.
Statt dessen senden wir einen Lichtstrahl senkrecht zur Bewegungsrichtung aus. Denn es gibt keinen Grund, warum in dieser Richtung der Raum ebenfalls gestaucht/gestreckt werden sollte (bzw. zumindest ergibt sich auf diese Art eine in sich stimmige Theorie).

Dazu nehmen wir eine Lichtuhr. Das ist nichts weiter als eine hypothetische Anordnung von 2 gegenüberliegenden Spiegeln, zwischen denen ein Lichtstrahl hin- und herpendelt bzw. unendlich weiterreflektiert wird:

7xzURz Dilitation1

Wenn die Spiegel z.B. 15cm voneinander entfernt sind, braucht der Lichtstahl 1 Nanosekunde für 1x hin- und herpendeln.

Dieses Ding stellen wir wieder in einen Zug. Dieser fährt seht schnell, seine Geschwindigkeit bezeichnen wir mit v_zug.

Nun haben wir wieder die beiden unterschiedlichen beobachter: Den im Zug und den am Bahnsteig.
Für den Beobachter im Zug ist die Sache einfach: Für ihn fliegt das Photon senkrecht runter und wieder senkrecht rauf, fertig.
Der Beobachter am Bahnsteig sieht aber eine andere Flugbahn: Während der Lichtstrahl rauf- und runterfliegt, bewegt sich aus seiner Sicht ja auch der Zug weiter. Deshalb hat der Lichtstrahl für ihn eine schräge Flugbahn.
(Bis hierhin ists noch genauso, wie wenn der Typ im Zug z.B. eine Münze fallsn lassen würde. Für ihn fällt sie senkrecht runter, für einen äußeren Beobachter fällt sie schief.)

615bMx Dilitation2


So, und an dieser Stelle, und das ist wieder der große Unterschied zur Münze, kommt wieder die Tatsache der konstanten Lichtgeschwindigkeit ins Spiel. (Wir betrachten jetzt nur den Weg abwärts und nicht den zurück aufwärts, sonst kommen viele unnötige 2er in die Formeln). Da der Weg des Lichts für den Bahnsteigsbeobachter länger ist als für den Zugbeobachter, und wir wissen/annehmen, dass senkrecht zur Bewegungsrichtung sich an den Längen nichts ändert, bedeutet dies, dass für den Bahnsteigsbeobachter mehr Zeit vergangen sein muss als für den Zugbeobachter.

Wieviel Zeit genau?
Dazu müssen wir nur die genauen Weglängen ausrechnen.
Für den Zugbeobachter ist es leicht. Die Zeit für ihn beträgt v_innen L/c. Für den Bahnsteigsbeobachter stellen wir ein rechtwinkliges Dreieck auf:

hbHVj2 Dilitation3

Die Zeit, die für den Bahnsteigsbeobachter vergeht, nennen wir t_aussen. Der Zug hat in dieser Zeit den Weg v_Zug*T_aussen zurückgelegt, der Lichtstrahl c*t_aussen (da der Lichtstrahl ja eben immer mit c fliegt).

Laut Pythagoras ergibt sich: L² + (v_zug*t_aussen)² = (c*t_aussen)²

Das löst man mit ein paar Umformungen nach t_aussen auf: (sqrt sthet für "Wurzel aus")

t_aussen = sqrt(L² / (c²-v²) )

Wie bereits oben geschrieben, beträgt t_innen:

t_innen = L/c

Da wir wissen wollen, wie viel langsamer die Zeit innen gebenüber aussen verrinnt, setzen wir die beiden Zeiten in ein verhältnis, und mit etwas Umformen kommt man auf:

t_innen / t_aussen = sqrt( 1 - v²/c² )

Und das, sehr geehrte Damen und Herren, ist die Formel der Zeitdilitation, wie man sie z.B. auch im Wikipediaartikel findet.


Fragen dazu werden gerne beantwortet, aber falls es um die Umformungen geht: Bitte erst selber ausprobieren, dann hat man auch ein Erfolgserlebnis ;)

P.S. der teil hat jetzt irgendwie doch länger gedauert als erwartet...

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Das Warp-Antrieb Paradoxon

14.12.2011 um 21:41

@Zenit
Zenit schrieb:
Aber laut der Darstellung von Mare bewegt sich das Licht doch eigentlich schneller. Also wenn man Logisch denkt.

Genau das ist der Knackpunkt. Wenn man per Hausverstand logisch denkt, bewegt sich das Licht schneller.

Leider verhält sich das Licht in der Realität nicht so. Es ist immer gleich schnell.

Das ist letztendlich der Ausgangspunkt für all die Dinge, die der Hausverstandslogik widersprechen, wie Zeitdilitation, Längenkontraktion oder der Lichtgeschwindigkeit als Obergrenze für alle Geschwindigkeiten.

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Das Warp-Antrieb Paradoxon

14.12.2011 um 21:51

@MareTranquil
Ok ich über denke das noch mal.

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Das Warp-Antrieb Paradoxon

14.12.2011 um 23:47

@smodo
@Zenit
@MareTranquil
@individualist
@AGS
@elPrincipe

Mir fallen da auch 2 Ideen ein.

Erstens: Wenn zwei Raumschiffe mit 0.99c auf einander zufliegen und zusammenstoßen, war das doch ein Zusammenstoß mit nahezu 2 facher Lichtgeschwindigkeit oder?

Zweitens: Was wenn es so etwas wie eine Lichtmauer gibt ( wie die Schallmauer ) und wir es schaffen würden diese zu durchbrechen und danach auf weit mehr als c beschleunigen könnten? Ich weiß, dazu müsste man erstmal c fliegen können, was nach unserem heutigen Wissensstand ja nicht möglich ist.

Was ich noch sagen wollte ist, dass selbst gestandene Wissenschaftler niemals sagen, dass es unmöglich ist auf c zu beschleunigen sondern das es nach unserem heutigen Wissensstand nicht möglich ist. Also fänd ich es gut wenn hier nicht ständig festgelegt wird, es sei unmöglich.

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Das Warp-Antrieb Paradoxon

14.12.2011 um 23:49

@MareTranquil
Ok die Schlussfolgerung, Herleitung und die Formel habe ich verstanden. Auch die Umformung war jetzt kein größeres Problem. Aber der Versuchsaufbau selber ist mir noch nicht ganz klar. Leider bin ich mit den ganzen Begriffen jetzt noch nicht so wirklcih fit weswegen es etwas schwer fällt mein Verständnisproblem zu vermitteln.

Bei dem Beispiel mit dem Raumschiff haben wir ja festgestellt, dass es zu einem Paradoxon kommt wenn sich Licht in der gleichen Richtung ausbreitet wie sich das Raumschiff bewegt und wir einen starren Beobachter einfügen.
Jetzt gehen wir davon aus, dass dieses Paradoxon der Länge nicht auftritt wenn das Licht sich orthogonal zum bewegenden Objekt bewegt. So weit richtig?

Jetzt wählen wir also den Startpunkt des Zuges genau so, dass im Inertialsystem des Zuges Der Lichtstrahl genau einmal die Strecke L zurückgelegt hat? Und da das Licht sich orthogonal zum Zug befindet gehen wir davon aus, dass alle Ereignisse, die im Inertialsystem Zug gleichzeitig geschehen, auch beim Inertialsystem Beobachter gleichzeitig geschehen?
Das wären jedenfalls nach meinem Verständnis genau die Vorraussetzungen damit die Zeichnung zutrifft.

Wenn das jetzt so richtig ist dann habe ich glaube ich den Gedanken verstanden.


Was ich jedoch dann noch nicht verstehe ist: wieso fällt eine Münze für einen äußeren Beobachter schief? Sie müsste ja (da der Zug nicht beschleunigt wird) die gleiche Geschwindigkeit wie der Zug haben undsomit gerade zu Boden fallen. In wie fern ändert sich das bei einem materiellen Objekt für einen Beobachter?


Und aus dem Gedankenexperiment mit dem Zug würde folgen, dass:
Angenommen der Zug fliegt mit Lichtgeschwindigkeit dann wäre die Formel für t_aussen ja nicht definiert, da wir durch 0 teilen würden. Das macht ja auch Sinn weil die Lichtgeschwindigkeit nicht gleichzeitig konstant sein und unterschiedliche Strecken zurücklegen kann. Aber was passiert denn in diesem Fall? Dann würde als Beobachter das Licht gar nicht mehr auf den unteren Spiegel treffen oder?

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Das Warp-Antrieb Paradoxon

14.12.2011 um 23:55

@darcane
Welche Energie Quelle sollte man dafür anzapfen? Weder Kernspaltung noch Lernfusion sind meinem Wissenstand nach stark genug einen Körper so zu beschleunigen.
Zudem haben wir keine Beweise dafür das es etwas gibt was schneller als das Licht ist (auch wenn einige was anderes Behaupten sollten).

Das mit deinem Zusammenstoß ich denke nein, bei solchen Geschwindigkeiten glaub ich nicht mal das es da zu einem zusammenstoß kommt. Schau dir den LHC an, da bewegen sich Protonen üngefähr 27000 mal pro sec im Kreis, der knap 27 km lang ist, dennoch gibt es "nur" wenige Tausend zusammenstöße pro sekunde.

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Das Warp-Antrieb Paradoxon

14.12.2011 um 23:57

@darcane
So lang beide Objekte langsamer als c sind gibt es ja theoretisch kein Problem. Also würden sie sich mit knapp 2 c nähern (meiner Meinung nach). Ich sehe da jedenfalls kein Problem drin.

Was die Lichtmauer angeht:
es gibt zumindest so etwas wie ein Überlichtblitz. Hierzu kommt es weil die Lichtgeschwindigkeit sich in unterschiedlichen Medien unterscheidet. Trifft zum Beispiel ein Photon mit Vakuum-Lichtgeschwindigkeit auf Wasser so wird es stark abgebremst und gibt die überschüssige Energie frei. Kann sein, dass ich bei der Erklärung quatsch erzähle aber jedenfalls gibt es so ein Phänomen.

Auf c zu beschleunigen kann man jedoch erstmal ausschließen. Die Energie um ein Objekt auf c zu beschleunigen würde sehr viel größer sein als wir bereitstellen können. Irgendwo habe ich mal gelesen, dass dafür mehr Energie vonnöten wäre als im Universum potentiell vorhanden ist. Aber in wie weit da was dran ist kann ich nicht beantworten.

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Das Warp-Antrieb Paradoxon

15.12.2011 um 00:01

@Zenit
Einen Beweis vielleicht noch nicht aber was sagst du denn zu den Hinweisen? Hällst du die Neutrinos für "Vorschnell" wie man an so mancher Stelle im Internet lesen darf? :D



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