Zweifache Lichtgeschwindigkeit?

lernender schrieb:1. Wenn ich im Raumschiff Protonen auf Lichtgeschwindigkeit bringe, dann sind die für den Beobachter kaum schneller als ich. Soweit klar?

Für den externen Beobachter, ja. Da habt ihr beide fast die gleiche Geschwindigkeit.

lernender schrieb:2. Wenn ich die nach vorne abfeuere, haben die für den Beobachter Lichtgeschwindigkeit, denn die sind kaum schneller für ihn als ich. Auch soweit klar?

Nein, sie sind knapp unter Lichtgeschwindigkeit für den externen Beobachter. Die Geschwindigkeit der Protonen ist zwischen der des Raumschiffs und c angesiedelt.

lernender schrieb:3. Wenn die Protonen für den Beobachter kaum schneller als ich sind, dann betrachte ich jetzt seine Sicht, wenn ich die Protonen nach hinten abfeuere. Dann bewegen die sich in meine Richtung und kaum langsamer als ich?

Falsch, die nach hinten abgefeuerten Protonen entfernen sich für den externen Beobachter mit knapp 2c von dir. Siehe Video. Die tatsächliche Geschwindigkeit der Protonen für den externen Beobachter ist wieder fast c, aber im Betrag etwas langsamer als dein Raumschiff.

@HYPATIA
Dann hast Du genau das geschrieben, was ich meine. An Board habe ich dann allerdings ein seltsames Phänomen entweder in der Beobachtung oder in dem Beobachteten.
Denn wenn meine Zeit so langsam vergeht, dann sind diese Photonen im Beschleuniger in eine Richtung extrem schneller als c zu beobachten und in der anderen Richtung beobachte ich sie mit c.

HYPATIA schrieb:Raumschiffe fliegen nicht mit c. In keinem Bezugssystem. Und alle Protonen, die davon wegfliegen sind dann von ihrer Geschwindigkeit her zwischen der Geschwindigkeit des Raumschiffs und c.

Das heißt dann aber auf dem fast c Schiff, beschleunigt der Protonenbeschleuniger die Protonen nicht auf 99,9999991% der Lichtgeschwindigkeit sondern nur um 0.999999991% von c

Das heißt dann aber auch, da gilt dann eine völlig andere unverständliche Physik, wenn man sich weigert die Protonengeschwindigkeit auf die Schiffsgeschwindigkeit voll zu addieren!

Wenn man sie hingegen addiert, können die Protonen das Schiff aber auch mit fast 2c verlassen!

Welche Wahl ist jetzt die bessere?

@lernender
Nein, nein, nein, zum hundertausendsten Mal, nein. Du siehst auf dem Raumschiff beide Protonen in beide Richtungen gleich schnell von dir wegdüsen. Kuk dir das blöde zweite Video an.

@Ashert001

Ashert001 schrieb:Das heißt dann aber auch, da gilt dann eine völlig andere unverständliche Physik, wenn man sich weigert die Protonengeschwindigkeit auf die Schiffsgeschwindigkeit voll zu addieren!

Das passiert nur wenn man sich weigert sich mit der Loretztransformation zu befassen ;)

Der Hinweis jetzt schon zum dritten Mal, oder?

@HYPATIA
Ich mache erstmal Pause. Dass die Protonen für den Beobachter fast c haben und relativ zu mir 2c, das verstehe ich völlig. Aber warum der Beobachter auf dem Raumschiff immer c sieht, das verstehe ich nicht. Vielleicht aber, wenn ich mal abschalte. Hilft oft.

@Ashert001

Lies dir mal in diesem Wikibeitrag das erste Beispiel durch:
Wikipedia: Relativistische Geschwindigkeitsaddition#1. Beispiel

Da ist exakt berechnet was du hier gerade darstellst. Ein Raumschiff mit 0,75 c feuert Protonen ab mit 0,75 c. Resultat für einen Außenstehenden Beobachter ist:

Die Protonen haben danach 0,96c und nicht 1,5 c.

Ashert001 schrieb:unverständliche Physik

Wie gesagt, bloß weil es dir zu kompliziert wird heißt das nicht, dass es falsch ist.

Das macht schon alles Sinn. Niemand verlangt von dir, dass du es auf Anhieb verstehst, das haben sich immerhin Leute ausgedacht, du um einiges schlauer waren als du, als ich, als die meisten hier. Aber spiel dann nicht die beleidigte Leberwurst. Dadurch wirds nicht besser. Wie mojo schon gesagt hat, befass dich mit der Lorentztrafo, dann hast du alles sauber mathematisch dargestellt ;)

@lernender
Nix bewegt sich irgendwo mit 2c. Es sind nur die Geschwindigkeiten der Teilchen im jeweiligen Bezugssystem entscheidend. Und die bleiben sowieso fast gleich bei der Trafo. Der externe Beobachter sieht zwei Protonen. Eins fliegt mit fast c nach links, das andere mit fast c nach rechts. Das gleiche beobachtet auch der Pilot im Raumschiff. Eins mit fast c nach links, eins mit fast c nach rechts. Und das ergibt sich ganz einfach aus der relativistischen Geschwindigkeitsaddition. Und die wiederrum ergibt sich aus der Struktur des Minkowski-Raumes, in dem die Signatur nicht ++++ ist, sondern +++-. Ist halt nunmal so, es ist kein euklidischer Raum ;)

Ashert001 schrieb:Das heißt dann aber auf dem fast c Schiff, beschleunigt der Protonenbeschleuniger die Protonen nicht auf 99,9999991% der Lichtgeschwindigkeit sondern nur um 0.999999991% von c

Es gilt wie schon gesagt die relativistische Geschwimndigkeitsaddition. Für einen außenstehenden Beobachter ist dies der Fall, für jemanden auf dem Raumschiff würden die Protonen aber mit der Geschwindigkeit abgeschossen, auf die sie der Protonenbeschlauniger gebracht hat. Das heißt du siehst die Protonen als Raumschiffbeobachter wie sie mit 99% c wegfliegen, als externer Beobachter würdest du jedoch sehen wie sich die Protonen mit einer Geschwindigkeit zwischen der des Raumschiffs und der Lichtgeschwindigkeit wegbewegen.

http://homepage.univie.ac.at/franz.embacher/SRT/Lorentztransformation.html

Ist vielleicht nicht ganz einfach zu verstehen, aber ich denke damit kommt man im Verständnis etwas weiter.

Hier ist auch nochmal dargestellt, was passiert, wenn man in der Raumzeit seine "Flugrichtung" ändert (was einem Bezugssystemwechsel entspricht):



Das ist nicht das "normale" (galileische) Verhalten, das man so kennt, wenn man sich dreht.

@HYPATIA
Da muss ich mich jetzt auf dich verlassen, weil ich mit höherer Mathematik so meine Probleme habe. Weil hier wird meine Vorstellungsfähigkeit gesprengt. Mehr fiel mir dazu nicht ein.
Die Trafo sehe ich mir aber nochmal an, vielleicht verstehe ich sie ja doch zumindest ein wenig.

@saba_key
@HYPATIA
@intruder
Um sich die Beobachtungen an Board vorstellen zu können, genügt das Additionstheorem wohl nicht alleine. Und das Licht, das mir entgegenkommt, muss ich an Board von der Geschwindigkeit her so beobachten, wie das, was ich nach hinten abstrahle. Diese Annahmen sollten schonmal stimmen.

Jetzt hilft mir nur noch lesen und verstehen.

@praiseway

praiseway schrieb:@saba_key
Aber ich kann dann ja das andere Raumschiff nicht mehr beobachten.

Die Stelle meinte ich, als ich sagte: "Doch, das kannst du."

@HYPATIA

Ich habe einige Einblicke aus der Sicht des Außenbeobachters gewonnen.
Allerdings hat der eine andere Zeit, daher ist es nicht vergleichbar und wirklich:
2c ist rein theoretisch.**

Das ist für mich nicht weiter lohnend.
Das Innensystem ist entscheidend und da gilt weiter c als absolute Geschwindigkeitsobergrenze.
Wenn ich dich richtig verstanden habe, dann auch für "Information".

In unserem Kosmos ist eben einiges relativ, vor allem die Geschwindigkeit (=der Impuls), als eine gemischte Größe der relativen Größen Länge und Zeitdauer.

Außerdem reicht die normale Mathematik für die Betrachtungen, insbesondere wenn System ineinander überführt werden nicht aus.

Normale Mathematik
Euklidsche Geometrie
Minkowski Diagramm
Galilei-Transformation

Höhere Mathematik
(Logik, Mengenlehre)
Lorentz-Transformation
Vektorrechnung

weitere Gebiete der HM:
(Hilbertraum, Hilberttransformation
Laplacetransformation)

Ich bin nicht undankbar.
Mit der Lorentz-Transformation habe ich mich zum Beispiel deshalb nicht beschäftigt, weil sie wohl
im zweiten Teil des Bronstein-Mathematik-Lehrbuchs untergebracht ist, den ich nicht habe.
Außerdem ist natürlich die Darstellung im Bronstein für jeden Nichtmathematiker schon
"kein Zuckerschlecken".
Nicht alles ob ist Teil von HM1/2 an den Universitäten:
Lorentz, Hilberttransformation eher nicht
Laplace eher nicht

Aber ich bin dir jedenfalls dankbar, dass du dir die Mühe machst, immer wieder neue Geduld aufzubringen für Anfänger wie mich.
Die Diagramme sind sehr gelungen.
Allerdings frage ich mich, ob es zulässig ist die Situationaauf den Punktmassen wieder von einer Außenbeobachtung darzustellen?

Korrigiere mich auch bitte, wenn ich in der mathematischen Aufteilung was falsch gemacht habe.
Es geht nur darum, eine Aufstellung der Werkzeuge zu erhalten.
Also ich kann in der Regel das PM-Niveau verstehen (schon lange nicht mehr gekauft), aber nicht das Bronstein-Niveau.
=>D. h. die Diskussion soll immer so sein, dass möglichst eine Veranschaulichung da ist.
Hat nicht jeder den Flow.
Ich weiß noch aus der Oberstufe, dass z. B. die Maxwell'schen* Gleichungen in der Ableitung,
einen Wust ergeben, aber in ihrer ursprünglichen Form stringent und schön aussehen.
Jetzt kommt gleich Romantik ins Spiel. :)

*zum Glück nie mit denen gerechnet, das Thema nur gestreift
**Man könnte z. B. Zeit-Weg-Diagramme miteinander vergleichen, indem man 10 Jahre vom Außensystem auf 100 Jahre im Innensystem "aufzieht".
Allerdings muss man erst definieren, was man eigentlich will, ob dies zulässig ist, und ob man die Diagramme nicht weiter umrechnen muss, um die beiden Kurven auf einem Blatt unterzubringen.

@saba_key
@HYPATIA
@intruder
@Gim
@mojorisin
@Ashert001
@praiseway
Die Frage fand ich sehr interessant, ob man auch relativ 2c beobachten kann, was ja offensichtlich funktioniert.
Was man vom Raumschiff aus allerdings wirklich beobachtet, das übersteigt meine Vorstellung, weil wenn sich Raum und Zeit wegen der Geschwindigkeit ändern, wird man Licht vielleicht nichteinmal als solches wahrnehmen.
Und wie ich entgegenkommende Raumschiffe auf meinem schnellen Raumschiff von der Geschwindigkeit her beobachte, ist auch ein wenig seltsam von meinen Überlegungen her. Denn hier passt das Additionstheorem für die Geschwindigkeit nämlich nicht, weil es dafür nicht gemacht ist (Bezugssystem ist hier nämlich - aus meiner Sicht - der externe Beobachter und auch der auf dem Raumschiff und dann wird es kompliziert). Oder kann das @HYPATIA erklären?
Allerdings ist das auch schon ein wenig OT.

@lernender
Klar passen die Gesetze für die Geschwindigkeitsaddition. Die rechnen dir ganz einfach aus, wie etwas, was du in dem einen Bezugssystem siehst in einem anderen Bezugssystem von statten geht.

Beispiel: Du weißt, dass dass im Bezugssystem des externen Beobachters beide Raumschiffe mit sagen wir mal 0.75c fliegen.

Jetzt willst du in das Bezugssystem des rechten Raumschiffs wechseln. Dieses neue Bezugssystem bewegt sich aus Sicht des alten ebenfalls mit 0.75c nach rechts. Damit kannst du jetzt die Lorentztransformation durchführen. Und dann kommt raus, dass

1) das rechte Raumschiff nun die Geschwindigkeit 0 hat (genau das wollten wir ja erreichen)
2) das linke Raumschiff nun eine Geschwindigkeit von 0.96c hat.

Das kannst du beliebig weiterführen. Du schaust, was passiert in deinem Ausgangs-Bezugssystem und transformierst dann in das gewünschte neue System. Dabei ist wichtig, mit welcher Geschwindigkeit sich das neue System im Vergleich zum Alten bewegt, und wie weit es verschoben ist (das beeinflusst nämlich die Gleichzeitigkeit)

Auf diese Weise springst du zwischen jedem beliebigen Bezugssystem hin oder her. Entscheidend ist aber immer das neue System in den Koordinaten des alten Systems. Es gibt kein übergeordnetes System, das irgend einen Vorrang hat. Alle Beobachter sind gleich gültig. Es ist für den Piloten absolut legitim (eigentlich ist es sogar das einzig Richtige), dass sein Raumschiff still steht und sich nur das andere Raumschiff und der externe Beobachter bewegen.

Also, wenn man mit 0,9c fliegt ist es vielleicht schwer vorstellbar, dass man sich selbst als ruhend betrachtet und dementsprechend alles um sich herum mit 0,9c oder mehr bewegt. Auch die Sonnen und Planeten die an einem vorbeirasen.
Besonders wenn man daran denkt, dass wenn man in einem Auto, Zug oder sonstwas sitzt, dass man sich ja selbst bewegt.

Dabei muss man aber beachten, dass man sich ja konstant bewegt.
In unserer Welt haben wir ja noch die Beschleunigungen etc. die uns Kräfte spüren lassen, wodurch wir den Bewegungseindruck haben.

Stellt euch einfach vor ihr hockt auf eurem Stuhl im Zimmer. Genauso würde sich eine konstante Geschwindigkeit anfühlen.

Die Beschleunigungen werden dann in der speziellen Relativitätstheorie behandelt und lösen zum Beispiel das Zwillingsparadoxon.

@saba_key hat jetzt allerdings etwas erreicht, was ich nicht geglaubt hätte. Denn die Relativitätstheorie ist für mich jetzt doch verbesserungsbedürftig.

1. Die Annahme, dass alles relativ ist, widerspricht meiner Lebenserfahrung. Es gibt ganz sicher ein messbares objektives Bezugssystem. Und in der menschlichen Realität ist subjektiv nicht relativ sondern ein wenig oder stark von Objektivität abweichend (fragt sich nur, was objektiv ist).

2. c ist sehr wahrscheinlich die Maximalgeschwindigkeit relativ zu einem Bezugssystem.
Wenn ich annehme, dass alles relativ ist und c eine Konstante für alle, dann habe ich nämlich ansonsten ein Problem:
Ich bin in einem Raumschiff unterwegs, dass von A in Richtung B fliegt mit 0,5c . Wenn ich jetzt den Lichtstrahl von A nach B genauso schnell sehe, wie den von B nach A, dann habe ich einen materiellen Knick in der Pupille. Denn ein Beobachter mit 0c sieht das von aussen nämlich anders.

@intruder
@HYPATIA
@Gim
Danke fürs Erklären.

@lernender

Zu Punkt 1. Das liegt einfach nur daran, dass du in deinem normalen Leben niemals auch nur an 0,1c rankommst. Weshalb die relativistischen Effekte nicht so erlebbar sind.
Aber es gab ja schon die Atomuhr im Flugzeug deren Zeit langsamer verging.
Und das Myon könnte ohne die Relativität garnicht bis zur Erde kommen.

2. c ist laut heutigem Wissenstand die maximale Geschwindigkeit mit der sich irgendetwas reales (Photonen, Protonen, etc.) fortbewegen kann.
Wegen dem Raumschiff:
Vom Raumschiff aus gesehen sieht die folgende Strecke:

-----------------------------------------------------------------

so aus:

-----------

wenn er nahe an c rankommt.
Die Lichtteilchen die vom Raumschiff aus abgeschossen werden, nach vorne und hinten fliegen gleich schnell vom Raumschiff aus weg.

Von außen, sieht die Strecke gleich aus wie die 1.
Und die Lichtteilchen fliegen auch nach vorne und hinten gleich schnell vom Raumschiff weg. Da sich das Raumschiff aber bewegt, "verfolgt" es sozusagen die nach vorne abgeschossenen Lichtteilchen. Und "flieht" mit > c von den nach hinten abgestrahlten.

@Ashert001

Ashert001 schrieb:Das heißt dann aber auch, da gilt dann eine völlig andere unverständliche Physik, wenn man sich weigert die Protonengeschwindigkeit auf die Schiffsgeschwindigkeit voll zu addieren!

Man nennt diese Physik gemeinhin Relativitätstheorie
Es ist schade dass sie dir unverständlich ist.

Ashert001 schrieb:Welche Wahl ist jetzt die bessere?

Es wäre schon eine Menge geholfen wenn du zur Kenntnisnehmen würdest dass wir in der Physik keine Wahl haben sondern Experimente.

Die Geschwindigkeits addition die dir vorschwebt ist im wesentlichen klassische Mechnanik
Die Theorie ist in sich absolut mathematisch logisch schlüssig.
Und nebenbei wesentlich nachvollziehbarer und anschaulicher als die RT
Es gibt nur diesen einen Schönheitsfehler. Was wir in der Natur beobachten widerspricht ihr.

BEVOR Einstein auf die RT gekommen ist, gab es eine Experiment mit dem Ergebnis dass Lichtgeschwindigkeit in allen Bezugssystemen gleich ist

Das übersetzt sich in die Addition
Lichtgeschwindigkeit Plus irgendeine Geschwindigkeit=Lichtgeschwindigkeit.
Gegen dieses Experiment gab es verständlicherweise einen enormen widerstand.
Aber wie das nun mal so ist in der Wissenschaft wenn eine Aussage stimmt.
Jeder Versuch es zu widerlegen hat es nur noch mehr bestätigt.
Bis man nicht umhinkam den Umstand zur Kenntnis zu nehmen

Offensichtlich ist dann Geschwindigkeitsaddition wie du sie die wünscht keine Option mehr...