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Konstanz von c

77 Beiträge, Schlüsselwörter: Physik, Licht, Lichtgeschwindigkeit, Relativitätstheorie

Konstanz von c

25.09.2008 um 23:37
Wie lässt sich erklären, dass das Licht in jedem Bezugssystem gleich schnell ist?
Dass, wenn z.B. jemand mit v=0 relativ zur Erde ist, sich das Licht relativ zu ihm mit c bewegt, aber wenn ich v = 1/2 c relativ zur Erde habe, sich das Licht für mich immer noch mit c relativ zu mir bewegt?
Das ist nämlich der Punkt, warum ich die Relativitätstheorie nicht verstehe. Die Formeln, die sich dann daraus ableiten, sind mir schon klar. Aber es ist, wie zu sagen, dass zwei Linien sich nicht schneiden, wenn sie parallel sind, ohne vorher definiert zu haben, was die Begriffe "Linien" und "parallel" bedeuten.

Danke


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Konstanz von c

26.09.2008 um 00:11
Euklids Fünftes Postulat:

Wenn sich zwei Linien mit einer dritten schneiden, so dass auf der gleichen Seite zwei Winkel entstehen, die zusammen kleiner als zwei rechte sind, so treffen sich die beiden Linien, wenn man sie ins Endliche verlängert auf der Seite, auf der zwei Winkel entstehen, die zusammen kleiner als zwei rechte sind.
"Parallel" wird also nicht zur Erklärung benutzt, es wird erklärt mit hilfe von Begriffen, die bereits vorher erklärt oder als allgemeinbekannt voraus gesetzt wurden.

Analog was nun die Konstanz von c betrifft: Die ist Grundlage aber nicht Folge, zumindest ist bisher keine schlüssige physikalische Theorie erarbeitet worden, in der die Lichtgeschwindigkeit und ihre Konstanz aus noch grundlegenderen Sachverhalten abgeleitet wird.

CU m.o.m.n.


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Konstanz von c

26.09.2008 um 11:26
@memyselfandi:

Also muss ich das entweder herausfinden (^^) oder mich damit abfinden?


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buddel
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Konstanz von c

26.09.2008 um 11:30
die parallelen schneiden sich im unendlichen

ich habe das immer so verstanden,
dass das universum zwar unendlich ist
aber doch eine sphärische form hat

und auf einer kugel gibt es faktisch keine parallelen

buddel


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Konstanz von c

26.09.2008 um 11:45
@buddel:
Naja darum geht es hier ja nicht, war ja nur ne Analogie. ;)

@MeM....:
Wäre es legitim, zu sagen, gerade weil es Längenkontraktion gibt (u. Zeitdilatation), ist das Licht immer mit c relativ zu mir unterwegs, also sozusagen das Ganze umzukehren: Anstelle zu sagen, weil das Licht sich immer mit c bewegt, egal wie schnell ich bin, leiten sich daraus die Lorentztransformationen ab, sage ich dann, weil es diese Lorentztransformationen gibt, ist das Licht immer mit c relativ zu mir unterwegs?
Klingt aber wie ein Zirkelschluss...


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OpenEyes
ehemaliges Mitglied

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Konstanz von c

26.09.2008 um 12:34
In etwa. Nach meinem Verständnis ist c ja nur die höchste _beobachtbare_ Geschwindigkeit, weil nach der Lorentz-Transformation Zeit- und Raumkoordinaten mit zunehmender Relativgeschwindigkeit ineinander übergehen. Tatsächlich kannst Du in einem hypothetischen Raumschiff unendlich lange mit 1g beschleunigen, dann wird bloß Deine Zeitkoordinate (für einen ruhenden Beobachter) zu einem Teil der Raumkoordinaten. Für Dich selber ändert sich in _deinem_ System nichts, Du beobachtest nur Veränderungen im "ruhenden" System (dem System, welches im Verhältnis zu Deinem in Ruhe war als Du zu beschleunigen begonnen hast)

Das bedeutet, dass es sehr wohl unendlich hohe Geschwindigkeit gibt, das Licht ist, von den Photonen aus gesehen unendlich schnell, wir sehen es aber nur mit c.
Diese Überlegung würde auch die Quantenverschränkung erklären, da partikel mit unendlicher Geschwindigkeit gleichzeitig an allen Punkten ihrer Bahn sind.

Naja, und wenn etwas sich im Verhältnis zu Dir unendlich schnell bewegt ist jede endliche Geschwindigkeit die Du hast im Verhältnis dazu unendlich klein und macht daher für Deine Messungen keinen Unterschied.


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Konstanz von c

26.09.2008 um 14:38
@OpenEyes:
Das ist alles zwar sehr verworren, aber ergibt irgendwo im Nebel auch Sinn für mich. :)
Ich steig noch nicht ganz dahinter, aber so ansatzweise verstehe ich, was du meinst. Du gehst also vom Bezugssystem Licht aus?
Jedoch, wenn das Licht vom Licht aus gesehen unendlich schnell ist, warum sehen wir es dann gerade mit ~300000 km/s ?
Und was genau meinst du mit, Zeit-und Raumkoordinaten gehen mit zunehmender v ineinander über?
Danke


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OpenEyes
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Konstanz von c

26.09.2008 um 16:30
Ok, ich versuch's mal so gut ich kann:

Wir leben in einem vierdimensionalen Kontinuum, in dem die Position eines Punktes bestimmt ist durch die Koordinaten x, y, z und t (Länge, Breite, Höhe und Zeitpunkt).
Jede dieser Richtungen steht auf alle anderen drei normal (im rechten Winkel). Wir können uns das nicht vorstellen, da unsere Sinne nur drei Dimensionen erfassen können, mathematisch ist das aber relativ leicht modellierbar.

für zwei Beobachter welche sich zueinander in Ruhe befinden sind nun diese Koordinatenachsen parallel, x von Beobachter 1 ist parallel zu x von Beobachter 2 und so fort.
Sobald sich die beiden Beobachter relativ zueinander bewegen, sind die Koordinaten nicht mehr parallel sondern verdrehen sich gegeneinander, und zwar umso mehr je schneller die Bewegung ist. Achtung, hier ist die Rede von den Koordinaten, die ein Beobachter am System des anderen beobachtet, es dreht sich also nicht wirklich, der Beobachter sieht es bloss so (stell es Dir einfach vor wie wenn Du in einen Zerrspiegel schaust)Durch diese scheinbare Drehung sieht der Beobachter beim anderen transformierte Koordinaten, ein Teil der Zeitkoordinate (der Zeitpunkt) wird vom Beobachter als Raumkoordinate gesehen (dies ist die Zeitdilataion) und Teile der Raumkoordinaten sieht der Beobachter als Zeitwerte (daher die Verkürzung bei hohen Geschwindigkeiten.
Halten wir nochmals fest: Das sind nur beobachtete Phänomene, der Beobachtete wird nicht wirklich kürzer oder flacher, der Beobachter sieht es bloss so.
Die Lorentz-Transformation berechnet nun einfach die Auswirkung dieser Drehung und geht dabei davon aus, dass bei LG die Drehung 90° beträgt - dann ist die beobachtete Längenkoordinate 0 und die Zeitkoordinate unendlich, d.h. der Beobachtete hat keine Länge mehr und seine Zeit steht still. (wieder nur für den Beobachter, der Beobachtete merkt davon nichts).

Die RT besagt, dass es keine absolute Geschwindigkeit gibt sondern nur Bewegung eines Systems (z.B. Raumschiff) relativ zu einem anderen (z.B. Erde).
Und damit komme ich zum Zwillingsproblem, von dem ich meine dass es gar keines ist.
Wieso?
Ok, stell Dir vor, Du fliegst mit einem Raumschiff von der Erde fort, und zwar mit einer konstanten Beschleunigung von 10 m/sec². Für einen Beobachter auf der Erde (sagen wir mal Dein Zwillingsbruder) wird deine Beschleunigin immer geringer je näher Du der LG kommst, Du selber mekst aber nichts davon, die Beschleuniging die Du misst bleibt gleich, du wiegst immer noch das gleiche wie beim Start. Aus Deiner Sicht wirst Du einfach immer schneller und überschreitest mühelos die LG, aber für Deinen Zwilling sieht es so aus als nähertest Du Dich immer langsamer der LG, erreichst sie aber nie. Für ihn sieht es so aus als liefe Deine Zeit langsamer und Deine Ausdehnung in Fahrtrichtung würde immer kleiner. Wenn Du nun umkehrst passiert das gleiche, dein Zeiablauf ist langsamer und Du wirst mit zunehmende Geschwindigkeit immer flacher.
Man sollte also annehmen, dass Dein Zwilling, wenn Du zrückkommst viel älter ist als Du.
So ist es aber nicht, auch wenn unzählige populärwissenschaftliche Erklärungen genau das sagen.
Kühne Behauptung? Sicher. Aber überleg mal: es gibt laut RT keine absolute Geschwindigkeit. Das heisst, _Du_ beobachtest an Deinem Zwilling auf der Erde genau dieselben Phänomene - für Dich läuft _seine_ Zeit langsamer und seine Länge wird kleiner. Denk dran - es ist mit keinem Mittel feststellbar, ob Du dich mit nahe LG von der Erde wegbewegst oder die Erde sich von Dir, alle relativistschen Verzerrungen weden beidseitig beobachtet und damit gleicht sich der Effekt aus - kein Altersunterschied also.

So, jetzt werden Andere hier mich auseinandernehmen und das ist gut so - Hypothesen müssen angegriffen werden sonst gibt es keine Verifizierung oder Falsifizierung.


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Konstanz von c

26.09.2008 um 16:41
@mastermind:
mastermind schrieb:Also muss ich das entweder herausfinden (^^) oder mich damit abfinden?
Genau.

CU m.o.m.n.


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Konstanz von c

26.09.2008 um 20:07
@OpenEyes:
Hm....also ich verstehe immer noch nicht, warum sich die Koordinatenachsen "verdrehen" gegeneinander, wenn man sich relativ zueinander bewegt.
Und....damit ist zwar Längekontraktion und Zeitdilatation erklärt, aber nicht, warum Licht sich immer mit 300000 km/s relativ zu jedem bewegt, egal wie schnell er ist.
Dabei war ja mein Problem, dass Licht a) keine Masse hat --> Kann man da die RT einfach so anwenden? Und dann, warum bewegt es sich dann uns gegenüber gerade mit dieser Geschwindigkeit c, warum nicht unendlich schnell?


Nun gut, es gibt aber einen Unterschied bei den Zwillingen:
Es sind nicht beides Inertialsysteme!
Dann kommt man zur allgemeinen Relativitätstheorie, von der ich aber keine Ahnung habe.

LG


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OpenEyes
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Konstanz von c

26.09.2008 um 20:48
"Nun gut, es gibt aber einen Unterschied bei den Zwillingen:
Es sind nicht beides Inertialsysteme!
Dann kommt man zur allgemeinen Relativitätstheorie, von der ich aber keine Ahnung habe."

Warum meinst Du, dass dies nicht Inertialsysteme sind? Laut RT ist jedes in sich abgeschlossene (vom Bewegungsstandpunkt aus) System ein Inertialsystem. Du kannst nicht feststellen ob sich das Raumschiff bewegt oder die Erde samt dem ganzen Universum.

Das auszudiskutieren wäre ein Vorhaben das Physiker, Dich und mich und viiiieeeell Zeit erfordern würde. und letzlich könnte sich dabei herausstellen dass ich total falsch liege.

"Hm....also ich verstehe immer noch nicht, warum sich die Koordinatenachsen "verdrehen" gegeneinander, wenn man sich relativ zueinander bewegt."

Die Koordinaten verdrehen sich nicht, der Beobachter sieht die Koordinaten nur verdreht. Das ist ja die Crux mit dem Verständnis der RT. Die LG ist nicht die höchste _absolute_ Geschwindigkeit, sondern die höchste _beobachtbare_ Geschwindigkeit. Das heisst, auch wenn der Andere unendlich schnell ist, siehst Du ihn nur LG schnell


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doktore_
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Konstanz von c

26.09.2008 um 20:49
licht is doch nich immer gleich schnell..
durch glas zb...


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Konstanz von c

26.09.2008 um 20:57
@OpenEyes:
Ein beschleunigtes System ist eben NICHT ein Intertialsystem, da du ja spürst, dass du dich beschleunigst.
Gut, ja, man sieht nur, dass sich die Achsen verdrehen, auch wenn sie es nicht tun.
Ich meine nur, warum sieht man es dann so?


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OpenEyes
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Konstanz von c

26.09.2008 um 21:02
Das ist ein anderes Kapitel:

Licht im Nicht-Vakuum pflanzt sich so fort, dass immer wieder neue Licht wellen erzeugt werden und damit eine Verzögerung zwischen der Originalwelle und der daraus resultierenden entsteht, daher ist Licht innerhalb von Materie immer langsamer.


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Konstanz von c

26.09.2008 um 21:06
Richtig, Licht interagiert ja mit Materie.


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OpenEyes
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Konstanz von c

26.09.2008 um 21:08
Yepp. Ich muss jetzt in die Falle, bin seit 18 Stunden im Einsatz, see you tomorrow und gute Nacht :)


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Konstanz von c

26.09.2008 um 21:13
ok bis morgen. :)


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Konstanz von c

27.09.2008 um 01:14
mastermind schrieb:Also muss ich das entweder herausfinden (^^) oder mich damit abfinden?
c ist eine gemessene physikalische konstante, sie hat solange bestand, bis etwas anderes gemessen oder bewiesen wird


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Konstanz von c

27.09.2008 um 01:39
@mastermind:
mastermind schrieb:Und....damit ist zwar Längekontraktion und Zeitdilatation erklärt, aber nicht, warum Licht sich immer mit 300000 km/s relativ zu jedem bewegt, egal wie schnell er ist.
Eine Interpretation der RT ist, dass wir uns in einem vier-dimensionalen Raum befinden in de msich alle Teilchen mit Lichtgeschwindigkeit bewegen.

Nach der Lorenzkontraktion in der RT kollabiert damit eine Raumdimension und wird zur Zeitdimension. Wenn wir uns nun durch den Raum bewegen verschieben wir so zu sagen nur die Richtung der 4D-Bewegung, mit den bekannten Kontraktionen als Folge - im Grunde mehr eine philosophische als eine physikalische Erklärung.

Leider erklärt auch das nicht, warum C genau diesen Wert hat, aber immerhin warum er für alle Beobachter gleich ist.

CU m.o.m.n.

CU m.o.m.n.


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Tyranos
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Konstanz von c

27.09.2008 um 13:40
Wie lässt sich erklären, dass das Licht in jedem Bezugssystem gleich schnell ist?

Naja das Licht kann ja nicht wissen zu wem du dich mit v = 1/2 c bewegst. Ist zwar bischen billig erklärt, aber für den Anfang müsste es reichen.;)


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OpenEyes
ehemaliges Mitglied

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Konstanz von c

27.09.2008 um 13:44
Nach meinem Verständnis deshalb, weil die LG tatsächlich unendlich ist. Wir können sie nur nicht als unendlich beobachten weil wir uns in einem anderen Koordinatensystem befinden als die Photonen.
Und gegenüber unendlich ist jede endliche Geschwindigkeit bedeutungslos.


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