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Konstanz von c

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

Konstanz von c

27.09.2008 um 14:30
@ Tyranos

Mastermind: „Wie lässt sich erklären, dass das Licht in jedem Bezugssystem gleich schnell ist?“

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

Das weiß ein Auto auch nicht und bewegt sich dennoch nicht immer mit einer konstanten Geschwindigkeit.


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Konstanz von c

27.09.2008 um 17:01
@OpenEyes

>Nach meinem Verständnis deshalb, weil die LG tatsächlich unendlich ist.

Aber welchen Sinn hat es, dem Licht eine "tatsächliche" Geschwindigkeit von unendlichem Betrag zuzuordnen, wenn diese nicht nachweisbar ist? Sinnvoll ist in einer Naturwissenschaft nur das zu erklären, was man irgendwie direkt oder indirekt feststellen kann. Und das ist nunmal halt c_0.


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OpenEyes
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Konstanz von c

27.09.2008 um 18:09
Für den ruhenden Beobachter ist sie nicht nachweisbar, für den bewegten schon:

Machen wir ein Gedankenexperiment:

zwei Raumschiffe beschleunigen gleichzeitig in der gleichen Richtung bis 0,9 c. Dann schaltet das eine den Antrieb ab und das andere beschleunigt weiter. Was geschieht?

Der Beobachter im jetzt nicht mehr beschleunigenden Raumschiff sieht das andere Raumschiff weiter beschleunigen - bis 0,9 c, er ist ja jetzt der "ruhende". Der Beobachter am Startpunkt der beiden sieht das eine Raumschiff sich konstant mit 0,9c weiterbewegen und das andere unglaublich langsam weiter gegen 0,999c beschleunigen.

Der Beobachter im weiterbeschleunigenden Raumschiff (der andere hat ja bei 0,9c aufgehört zu beschleunigen) sieht den anderen sich beschleunigt entfernen, und zwar mit der Beschleunigung die sie am Beginn des Experimentes hatten. Er überschreitet alsu nach seinen Messungen bald die LG und beschleunigt weite bis 1,98 LG.

Und Du kannst das Experiment nun mit einer beliebigen Anzahl von Raumschiffen wiederholen, jeder konstant weiterfliegende sieht alle weiter beschleunigenden so als wäre er selbst der ruhende Ausgangspunkt. Und alle weiter beschleunigenden addieren wieder 0,9c zu ihrer bisherigen Geschwindigkeit.

Nebstbei, ich warte (_ernsthaft_) noch immer auf einen der mich in der Luft zerreisst :)


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Konstanz von c

27.09.2008 um 18:58
@OpenEyes:

Also ich bewege mich z.B. relativ zur Erde mit 0.9 c, und ein anderes Raumschiff bewegt sich relativ zu mir mit 0.9 c, in derselben Richtung. Zur Erde jedoch bewegt er sich nicht mit 1.98 c, sondern mit 0.99......c.
Und? Wo wird dann jemand unendlich schnell?
Würde ich das unendlich so fortsetzen, dann würden die Relativgeschw. der Raumschiffe untereinander und zur Erde nie c überschreiten.
Kann er gar nicht, denn das würde bedeuten, das Licht der Erde erreicht ihn gar nicht mehr.


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Konstanz von c

27.09.2008 um 19:42
Geschwindigkeiten werden geometrisch und nicht einfach addiert.

Also los geht’s, v1= c und v2 = c, wir wissen es kann nur c rauskommen.

vsum= (v1 + v2) * x

1 = (1 + 1) * x daraus folgt x = 0,5schreiben wir also

1 = (1 + 1) / 2 und nun Ersetzen wir 2 durch 1 + 1,

denn es ist klar, das unten immer eine 1 stehen muss also

1 = (1 + 1) / (1 + 1),

einfacher geht’s nimmer. :)


Mal wieder Geschwindigkeiten einsetzen:

vsum = (v1 + v2) / (1 + 1)

Bei ganz kleinenGeschwindigkeiten muss aber nur 1 unten stehen, also muss eine 1 gleich 0 werden.

vsum = (v1 + v2) / (1 + 0)

schreiben wir mal:

vsum = (v1 + v2) / (1 + x)

Wir wissen nun das wenn v1 = c ist, muss x = 1 sein so wie auch wenn v2= c ist. X ist v1 * v2


Wir erhalten:

vsum = (v1 + v2) / (1 + v1 *v2)

v immer in c gemessen.


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Tyranos
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Konstanz von c

27.09.2008 um 21:29
@nocheinPoet

Das weiß ein Auto auch nicht und bewegt sich dennoch nicht immer mit einer konstanten Geschwindigkeit.

Also irgendwie passt das nicht zu dem was ich so im Sinn hatte.
c ist immer konstant. Ein Auto kann für kurze Zeit auch konstant sein, muss es aber nicht. Und wenn du mit c an der Erde vorbeifliegst, dann heißt es nicht, dass man zu jedem Photon sich in Ruhe befinden würde. So war der Gedanke dahinter.
-----------------------------------------
@mastermind

Wo wird dann jemand unendlich schnell?

Alles was sich mit der Lichtgeschwindigkeit bewegt, für den vergeht keine Zeit, das bedeutet für denjenigen, dass er einfach gar nicht mehr merkt, dass er überhaupt eine Strecke zurückgelegt hat. Aus der Sicht des Reisenden, war dieser mit einer unendlichen Geschwindigkeit unterwegs.


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OpenEyes
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Konstanz von c

27.09.2008 um 21:44
@Tyranos:

Exakt, genau was ich die ganze Zeit erklären will..


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Konstanz von c

27.09.2008 um 21:55
@ Tyranos

Mastermind: „Wie lässt sich erklären, dass das Licht in jedem Bezugssystem gleich schnell ist?“

Tyranos: „Na ja das Licht kann ja nicht wissen zu wem du dich mit v = 1/2 c bewegst. Ist zwar bisschen billig erklärt, aber für den Anfang müsste es reichen.“

NeP: „Das weiß ein Auto auch nicht und bewegt sich dennoch nicht immer mit einer konstanten Geschwindigkeit.“

Tyranos: "Also irgendwie passt das nicht zu dem was ich so im Sinn hatte. C ist immer konstant. Ein Auto kann für kurze Zeit auch konstant sein, muss es aber nicht. Und wenn du mit c an der Erde vorbei fliegst, dann heißt es nicht, dass man zu jedem Photon sich in Ruhe befinden würde. So war der Gedanke dahinter."

Ich weiß nicht was Du im Sinn hattest, aber wenn Du sagst, das das Licht nicht weiß wie schnell man sich in Bezug zu diesem bewegt und das als Erklärung für die Konstanz des Lichtes nutzen willst, dann ist es so kein Argument, denn das gilt eben genau ebenso auch für ein Auto.

Also im Grunde hast Du nicht wirklich irgendeine Erklärung geliefert.


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Konstanz von c

27.09.2008 um 22:03
Es bringt einen nicht wirklich weiter weiter, wenn man von falschen Annahmen ausgeht. Die Annahme, Geschwindigkeit wäre nur eine Eigenschaft, die ein Körper in drei Dimension besitzt ist eben falsch.

Der Vektor liegt in vier Dimensionen. Betrachtet man nur drei davon, wird man es wohl nicht verstehen können.

Der Vektor in der Raumzeit ist für alles immer konstant c. Auch für ein Elektron. Nur liegt eben der Vektor eines Elektrons da dieses eben eine Masse hat nicht parallel zu dem Vektor eines Photons.

Der Vektor des Photons liegt immer ganz im Raum und somit ist die Geschwindigkeit eben c. Ein Elektron das relativ in Ruhe ist, hat einen Vektor der nur in der Zeit liegt. Beide stehen im rechten Winkel zueinander. Wenn nun das Elektron sich relativ zu einem anderen Elektron bewegt, dann dreht sich der Vektor. Nur ist es eben so, das er nie ganz im Raum liegen kann, weil sonst der Impuls des Elektrons unendlich werden würde.


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Konstanz von c

29.09.2008 um 21:50
Das sind zwar Erklärungen dafür, warum es Zeitdilatation usw. gibt, aber dennoch nicht dafür, dass Licht sich konstant mit c bewegt, im Bezug auf alles und jeden (was Ruhemasse hat).
Oder es fehlt einfach die erleuchtende Schlussfolgerung.
Die plausibelste Erklärung hat bisher OpenEyes gegeben, dass Licht eigentlich unendlich schnell ist, aber wir es "nur" mit ca. 300000 km/s wahrnehmen.
Da fehlt zwar jegliche Erklärung, warum das so sein soll, aber es ist wenigstens mal ein Ansatz.


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Konstanz von c

30.09.2008 um 00:51
Wie verhält sich eigentlich die konstante Lichtgeschwindigkeit zur Expansion?
Wenn sich der Raum ausdehnt müssen sich doch auch die Konstanten verändern, oder?
Ich bin auf diesem Gebiet ein Leihe, deshalb klärt mich bitte auf.


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OpenEyes
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Konstanz von c

30.09.2008 um 00:54
@mastermind:

"Also ich bewege mich z.B. relativ zur Erde mit 0.9 c, und ein anderes Raumschiff bewegt sich relativ zu mir mit 0.9 c, in derselben Richtung. Zur Erde jedoch bewegt er sich nicht mit 1.98 c, sondern mit 0.99......c.
Und? Wo wird dann jemand unendlich schnell?
Würde ich das unendlich so fortsetzen, dann würden die Relativgeschw. der Raumschiffe untereinander und zur Erde nie c überschreiten.
Kann er gar nicht, denn das würde bedeuten, das Licht der Erde erreicht ihn gar nicht mehr."

die 0,999999 sind die _beobachtbare_ Geschwindigkeit, nicht die tatsächliche. Die Beobachter sehen die Geschwindigkeit (und auch Ausdehnung) des anderen durch so etwas wie einen vierdimensionalen "Zerrspiegel".

Wenn wir annehmen, die _tatsächliche Geschwindigkeit der Photonen wäre unendlich dann ist jede endliche Geschwindigkeit dagegen absolut bedeutungslos und von jeder endlichen Geschwindigkeit aus gesehen wäre sie gleich. Auf grund der Verzerrung kann sie aber nur als c beobachtet werden.


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Konstanz von c

30.09.2008 um 11:41
@ mastermind

Licht ist nicht unendlich schnell, es hat nur keine Eigenzeit. Wie gesagt, alles bewegt sich mit c durch die Raumzeit.


@ OpenEyes

Geschwindigkeit ist Strecke durch Zeit, verändert sich die Zeit so ändert sich auch diese.

Ein Photon ist nicht unendlich schnell. Für ein Photon mag es keine Zeit geben, welche vergeht und auch keine Strecke welches es zurücklegen kann. Aber das bedeutet nicht, das ein Photon sich unendlich schnell bewegt.

Es ist nicht einfach mit dem Unendlichen zu rechnen und diese auch wirklich zu verstehen. Ein unendlich schnelles Photon wäre in der Lage überall zur selben Zeit zu sein.


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OpenEyes
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Konstanz von c

30.09.2008 um 12:48
@nocheinPoet:

"Es ist nicht einfach mit dem Unendlichen zu rechnen und diese auch wirklich zu verstehen. Ein unendlich schnelles Photon wäre in der Lage überall zur selben Zeit zu sein."

Genau darauf will ich ja hinaus, das wäre ein Ansatz für die Verschränkung. Ein unendlich schnelles Teilchen ist auf allen Punkten _seiner Bahn_ gleichzeitig und daher mit einem anderen Teilchen, das sich auf der gleichen Bahn bewegt auch gleichzeitig an allen Punkten der Bahn. Wenn die beiden Teilchen sich nun noch gegenseitig beeinflussen können dann tun sie das in Nullzeit, egal an welchen Punkten der Ban wir sie beobachten.

Ausserdem, jede noch so endlich kleine Energiemenge würde genügen um ein Teilchen mit Nullmasse auf unendliche Geschwindigkeit zu bringen.

"Ein Photon ist nicht unendlich schnell. Für ein Photon mag es keine Zeit geben, welche vergeht und auch keine Strecke welches es zurücklegen kann. Aber das bedeutet nicht, das ein Photon sich unendlich schnell bewegt."

Aus der Sicht des Photons wohl schon - seine Zeit steht still. Natürlich läuft das auf eine Division durch Null hinaus - beliebige endlich kleine Strecke in Nullzeit ergibt unendliche Geschwindigkeit, und das ist mathematisch nicht definiert. Wenn wir aber nicht stillstehende Zeit annehmen sondern eine, die um einen ungeheuer grossen Faktor verlangsamt ist kommen wir auf sehr hohe Geschwindigkeiten. Die Schwierigkeit liegt darin dass wir immer unterscheiden müssen zwischen den Messwerten des Beobachters und denen des bewegten Systems. Wenn man das schafft verschwindet auch das Zwillingsproblem - ein Beobachter auf der Erde sieht die Zeit in einem fast lichtschnellen Raumschiff extrem verlangsamt, aber _der Beobachter im Raumschiff beobachtet das gleiche an der Erde_. Wenn die beiden einander wieder treffen sollten sie also immer noch gleich alt sein, für beide war die Zeit in gleichem Mass verlangsamt.

Wie schon gesagt bloss eine Hypothese, aus der Überlegung geboren dass die Lorentz-Transformation die Auswirkung der Drehung der Koordinatensysteme zweier gegeneinander bewegter Inertialsysteme beschreibt, diese Beschreibung aber eine Projektion des vierdimensionalen Geschehens auf unsere Dreidimensional erfassbare Welt darstellt.


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Konstanz von c

30.09.2008 um 16:16
@ OpenEyes

Genau darauf will ich ja hinaus, das wäre ein Ansatz für die Verschränkung. Ein unendlich schnelles Teilchen ist auf allen Punkten _seiner Bahn_ gleichzeitig und daher mit einem anderen Teilchen, das sich auf der gleichen Bahn bewegt auch gleichzeitig an allen Punkten der Bahn. Wenn die beiden Teilchen sich nun noch gegenseitig beeinflussen können dann tun sie das in Nullzeit, egal an welchen Punkten der Bahn wir sie beobachten.

Das hat nichts damit zu tun. Licht ist nicht unendlich schnell, da braucht man auch nicht weiter drauf aufbauen. Nach Deiner Überlegung müssten dann auch alle Photonen über die Raumzeit verschmiert sein.


Außerdem, jede noch so endlich kleine Energiemenge würde genügen um ein Teilchen mit Null Masse auf unendliche Geschwindigkeit zu bringen.


Alles ohne Masse muss nicht auf Geschwindigkeit gebracht werden, es bewegt sich schon mit c.


NeP: „“Ein Photon ist nicht unendlich schnell. Für ein Photon mag es keine Zeit geben, welche vergeht und auch keine Strecke welches es zurücklegen kann. Aber das bedeutet nicht, das ein Photon sich unendlich schnell bewegt.“

Aus der Sicht des Photons wohl schon - seine Zeit steht still. Natürlich läuft das auf eine Division durch Null hinaus - beliebige endlich kleine Strecke in Nullzeit ergibt unendliche Geschwindigkeit, und das ist mathematisch nicht definiert. Wenn wir aber nicht stillstehende Zeit annehmen sondern eine, die um einen ungeheuer großen Faktor verlangsamt ist kommen wir auf sehr hohe Geschwindigkeiten.

Wir können vieles annehmen, aber das macht es nun nicht wahr und richtig.


Die Schwierigkeit liegt darin dass wir immer unterscheiden müssen zwischen den Messwerten des Beobachters und denen des bewegten Systems. Wenn man das schafft verschwindet auch das Zwillingsproblem - ein Beobachter auf der Erde sieht die Zeit in einem fast Licht schnellen Raumschiff extrem verlangsamt, aber der Beobachter im Raumschiff beobachtet das gleiche an der Erde. Wenn die beiden einander wieder treffen sollten sie also immer noch gleich alt sein, für beide war die Zeit in gleichem Masse verlangsamt.

Nein Du vergisst, das der Eine Zwilling beschleunigt wurde, und das macht eben einen Unterschied und somit sind beide auch nicht gleich alt.


Wie schon gesagt bloß eine Hypothese, aus der Überlegung geboren dass die Lorentz-Transformation die Auswirkung der Drehung der Koordinatensysteme zweier gegeneinander bewegter Inertialsysteme beschreibt, diese Beschreibung aber eine Projektion des vierdimensionalen Geschehens auf unsere Dreidimensional erfassbare Welt darstellt.

Es gibt da andere und bessere Wege. :)


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Konstanz von c

30.09.2008 um 18:13
nocheinPoet schrieb:Ein unendlich schnelles Photon wäre in der Lage überall zur selben Zeit zu sein.
und dann wärs hier ziemlich hell


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Konstanz von c

30.09.2008 um 18:43
nocheinPoet schrieb:Nein Du vergisst, das der Eine Zwilling beschleunigt wurde, und das macht eben einen Unterschied...
hmm...

es heisst ja, der sich von der erde wegbewegende zwilling könne zwar (wenn er sich in einem abgeschlossenen kasten befindet) nicht feststellen ob er ruht oder sich mit konstanter geschwindigkeit bewegt

er könne aber eben feststellen ob er beschleunigt wird weil er dann an eine wand seines kastens gedrückt wird

wenn sein kasten sich nun mit einer beschleunigung von 9,81 m / sek quadr bewegt, also mit 1g -

was unterscheidet den dann vom zwilling auf der erde, der ja seinerseits der erdbeschleunigung von 1g ausgesetzt ist und deswegen auf den erdboden gedrückt wird ?


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Konstanz von c

30.09.2008 um 20:42
@zwergnase:
Gute Überlegung!

@thread:
Also es wird hier viel diskutiert. NeP, warum ist es denn dann so, dass c genau 300000 km/s ist, und dass es aus jedem Inertialsystem = c ist?
Du erklärst etwas mit 4D-Raumzeit, aber ich sehe den Link zu meiner Frage nicht. Weißte, die Schlussfolgerung. Vllt. siehst du das als selbstverständlich an, aber ich komm damit nicht zurecht.


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Konstanz von c

30.09.2008 um 21:13
mastermind schrieb:...warum ist es denn dann so, dass c genau 300000 km/s ist...
c ist exakt 299.792.458 m/s

da kommt auch kein rattenschwanz plus/minus mehr

c ist eine gemessene konstante und durch relativistische effekte bleibt sie konstant

warum sie ausgerechnet diesen betrag hat (wert spielt ja keine rolle, c kann man auch in yard pro monat angeben...) weiß ich nicht, ich könnte mir jedoch vorstellen, das sie von der stärke der elektromagnetischen ww abhängt

ergo in universen mit "anders starken" wechselwirkungen, einen höheren bzw. niedrigeren betrag aben könnte


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