Wiederlegung der Relativitätstheorie und des Energieerhaltungssatzes

@Twisted_Fate

Es ist ja nicht so, dass ich nicht lesen kann, das Problem ist, ich verstehe es nicht, vielleicht weil ich von der "falschen?" Vorstellung ausgehe, dass sich in einem drei Dimensionalen Raum nichts bewegen kann, ich meine dass dafür die Dimension Zeit noch zusätzlich benötigt wird.

@phil-t.

Ne, du musst dir die Raumzeit als einen Raum vorstellen, in dem sich alles immer gleich schnell bewegt. Diese Geschwindigkeit ist eine Universelle Konstante die für alles im Universum gilt, quasi der Takt nach dem das Universum funktioniert. Das bedeutet, dass der einzige Unterschied, der zwischen Objekten besteht die Richtung ist, in der die Objekte durch die Raumzeit fliegen.

Ein Objekt bewegt sich beispielsweise nur in die sogenannte "Zeitrichtung", das bedeutet, räumlich bleibt es immer an der selben Stelle. Ein anderes Objekt bewegt sich vielleicht schräg durch die Raumzeit, legt also Strecke sowohl in Raum-, als auch in Zeitrichtung zurück.

Da sich beide Objekte gleich schnell durch die Raumzeit bewegen legt das erste Objekt logischerweise mehr Strecke in Richtung Zeit zurück, dafür aber keine Strecke in Raumrichtung.

(Sieh dir das am besten in der Flashanimation an, die ich oben verlinkt habe)

Es gibt da noch einen interessanten Punkt, der sich jetzt auf diese Universelle Geschwindigkeit bezieht:
Wie bereits gesagt bewegen sich alle Objekte gleich schnell durch die RZ, nur die Richtung kann sich ändern. Was ist nun die maximale Geschwindigkeit, die ein Objekt in Raumrichtung erreichen kann?
Diese Geschwindigkeit ist genau jene Geschwindigkeit, die sich ergibt, wenn das Objekt sich nur noch in Raumrichtung bewegt, also quasi genau senkrecht zur Zeitachse fliegt. Dann wird quasi die gesamte Geschwindigkeit für "Raum" benutzt, für Zeit bleibt nichts mehr übrig.

Die Geschwindigkeit, die man bei solchen Objekten beobachtet ist die Lichtgeschwindigkeit. Es ist die Geschwindigkeit, die sich ergibt, wenn ein Objekt sich genau in Raumrichtung bewegt, aber nicht mehr in Zeitrichtung.
Das bedeutet jetzt ferner: Eine Uhr, die ja die Strecke im Zeitrichtung misst, wird immer 0 Sekunden anzeigen, wenn sie sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegt, weil ja keine Zeit zurück gelegt wird.
Außerdem: Nichts kann schneller als Licht sein. Wie auch. Alles ist gleich schnell, nur die Richtung ist variabel. Wenn sich etwas geradewegs durch den Raum ausbreitet dann wird die gesamte Geschwindigkeit bereits für zurückgelegten Raum verwendet. Mehr gibts nicht.

Hier nochmal für die, dies nicht gesehen habe:
http://www.adamtoons.de/physics/relativity.swf

Superwichtig, wer das verstanden hat hat keine Probleme mehr mit der Relativitätstheorie. Am besten erstmal ohne Gravitation ansehen.

mojorisin schrieb:Statische Felder sind per Definition ruhend! Himmel Arsch, wieso lest ihr nicht wenigstens mal einmal ein Grundlagenphysikbuch, da sind dann teilweise auch Versuche zum selbermachen drin. Wenn sich ein Elektron bewegt ist es nicht mehr statisch sondern dynamisch das nennt man dann Elektrodynamik. Die Elektrostatik ist ein Grenzfall der Elektrodynamik. Die Zeitabhängigkeit wird dann absichtlich vernachlässigt in den mathematischen Modellen.

Normalerweise sollte man sich auf so eine sinnlose Diskussion gar nicht einlassen aber man kann doch so etwas auch nicht unkommentiert stehen lassen

Entweder hast Du keine Ahnung (was ich nicht glaube) oder Du bewegst dich mittlerweile argumentativ auf so dünnem Eis, dass Du wirklich nach jedem rettendem Strohhalm greifst, so unsinnig er sein mag. :(

Ein statisches elektrisches Feld soll bloß ein fiktives mathematisches Konstrukt sein? :'(

Da ist wohl das elektrostatische Feld der Erde wohl auch nur fiktiv?

http://www.brieselang.net/images/elektrostatisches-Feld-der-Erde.png

HYPATIA schrieb:Superwichtig, wer das verstanden hat hat keine Probleme mehr mit der Relativitätstheorie. Am besten erstmal ohne Gravitation ansehen.

Ja, die vielen Dimensionen, unheimlich verwirrend,
und Dank Einstein wissen wir: es gibt mehrere Dimensionen

jeremybrood schrieb:Ein statisches elektrisches Feld soll bloß ein fiktives mathematisches Konstrukt sein? :'(

Da ist wohl das elektrostatische Feld der Erde wohl auch nur fiktiv?

Versuch zu verstehen was er meint, das ist ein wichtiger Punkt. Statische Felder sind der stationäre Zustand eines Systems, das unendlich lang unverändert ruhen würde. Das bedeutet, es ist die Isolation eine bestimmten unveränderlichen Anteils der echten Lösung. Sie ist dahingehend ein Anteil der Realität, der aber für bestimmte Sachverhalte als ausreichende Näherungs-Lösung verwendbar ist.

Oder anders gesagt: Ein Elektron kann niemals ein stationäres Feld haben, weil es unendlich viel Zeit braucht um ein solche auf zu bauen. Aber der Grenzwert für t gegen unendlich ist die sogenannte Stationäre Lösung, die man guten Gewissens als Näherung verwenden kann, wenn das System lange genug still stand.

Und dann zu deinem Punkt:
Und natürlich können sich elektrostatische Felder auch bewegen,
liegt nämlich alles im Auge des Betrachters.

Nein, NIEMALS. Das ist eine der wenigen Sachverhalte, wo die Lorentztransformation unverzichtbar ist. Elektromagnetische Felder müssen relativistisch betrachtet werden, sonst kommt es schon bei den kleinsten Geschwindigkeiten zu haarsträubenden Widersprüchen und Verletzungen der Energieerhaltung und der Kausalität.
Ein stationäres elektrisches Feld wird im Auge eines anderen Betrachters überhaupt kein elektrisches Feld mehr sein.

Einsteins Arbeit über die RT hieß nicht umsonst "Zur Elektrodynamik bewegter Körper". Das ist eine, wenn nicht das Kernthema der Relativitätstheorie. Auch wenn dir das in keiner Sendung jemals gesagt wurde...

HYPATIA schrieb:Zur Elektrodynamik bewegter Körper

Klar, bei der Elektrodynamik gehts um die Elektrodynamik und nicht um die Elektrostatik. :o)

Statische Felder sind der stationäre Zustand eines Systems, das unendlich lang unverändert ruhen würde. Das bedeutet, es ist die Isolation eine bestimmten unveränderlichen Anteils der echten Lösung. Sie ist dahingehend ein Anteil der Realität, der aber für bestimmte Sachverhalte als ausreichende Näherungs-Lösung verwendbar ist.

Das elektrostatische Feld der Erde ist eine Näherungs-Lösung für was ?

Und warum "unendlich lang"? Ist eine Stunde nicht genug? :)
Mal ganz davon abgesehen, dass ein elektrisches Feld das sich von A nach B bewegt, ist erstmal
weiterhin ein elektrostatisches Feld. Erst durch das Wechselspiel von elektrischen und magnetischen Feldern entsteht ein dynamisches Feld - elektro-magnetische Wellen,
die sich dann mit c ausbreiten

@jeremybrood

jeremybrood schrieb:Und warum "unendlich lang"? Ist eine Stunde nicht genug? :)

Ein elektrisches Potential ist immer vom Raum abhängig und von der Zeit.

Das heißt: Du kannst an der position x,y,z zum Zeitpunkt t ein Potential messen. Das Potential ist ein Skalarfeld das abhängig ist von dem Ort und der Zeit.

http://www.mp.haw-hamburg.de/pers/Vassilevskaya/download/m2/va/scalar-1.pdf

Speziell auf Seite 5 steht:

Φ(x,y,z) --> stationäres feld
Φ(x,y,z,t) --> instationäres Feld

D.h. ändert sich ein Feld nicht mit der Zeit ist es stationär. Nun das gibt es in der Realität nicht weil sich alles mit der Zeit ändert. Aber: Felder können als quasistationär angenommen werden wenn die Änderung sehr klein ist. Man kann dann die Änderungen mit der Zeit vernachlässigen und allgemein werden dann die Rechungen leichter, vor allem in der Vektoranalysis da man dann z.B nur noch mit dem Gradienten und Laplace-Operator rechnen muss.

jeremybrood schrieb:Mal ganz davon abgesehen, dass ein elektrisches Feld das sich von A nach B bewegt, ist erstmal
weiterhin ein elektrostatisches Feld.

Nur wenn du dich in dem Inertialsystem der bewegten Ladung befindet, dann ist es per Defintion wieder sationär.

Das andere macht keine Sinn weil:
Eine Bewegung von A nach B ist eine Geschwindigkeit:
Eine Geschwindigkeit ist Strecke/Zeit.

Wie du siehst kann man die Zeit hier eben nicht vernachlässigen, das macht keinen Sinn, sonst erhälst du keine sinvolle Aussage wie schnell bewegt sich die Ladung von A nach B.

@HYPATIA

Du scheinst Dich ja auch außerhalb Deines Fachs (Elektrophysik?) sehr gut auszukennen. :)

Habe da noch eine Frage bezüglich zum Relativitätsprinzip, das ja besagt, dass in jedem Inertialsystem die gleichen Naturgesetze gelten. Worauf genau gründet sich die Annahme? Klar, es ergeben sich logische Paradoxien wenn wir in einem bevorzugtem Inertialsystem Bewegungen zulassen, die (v)> c sind, aber könnte man sich nicht dennoch einen Bereich vorstellen, indem dies zwar dennoch gilt, aber in dem dann z.B. die schwache Wechselwirkung nicht existiert?
Vielleicht ist die Frage blöd, aber ich bin immerhin ein Laie, der noch viel lernen möchte. :)

Also falls es sich mit unendlicher Geschwindigkeit ausbreiten würde, was ich aber schön komisch fände, weil müsste man das nicht nachweisen können...?,

Und es keine Actio, Reactio gäbe, woher kommen dann sie dann, und wieso existieren sie überhaupt...? Das wäre ja dann total wiedersprüchlich...?

@Mr.Dextar
Warum denkst du dass andere Naturgesetzte gelten? Man nimmt die Systeme um tjo ehm zb Geschwindigkeiten anzuschreiben. (Zug-Bsp. oä.). Und dass passiert alles unter Rahmenbedingungen.

@Radix
achso wenn das so ist nützt dir die herleitung der formel ja nicht allzuviel
es kann sich nunmal auch etwas im raum fortbewegen und nicht in der zeit
es ist halt so , wie man das erklären soll ist schwierig, aber es ergibt sich eben aus dieser formel
bei LG vergeht für den reisendn keine zeit und da die LG konstant ist

@Pumpkins

Das war ein Beispiel, um zu verdeutlichen, was ich meinte. ;)

mojorisin schrieb: Aber: Felder können als quasistationär angenommen werden wenn die Änderung sehr klein ist.

Zum einen - das elektrische Feld der Erde ist eindeutig ein statisches elektrisches Feld
(und ein sehr starkes noch dazu, 100 V/m bis 30 kV/m)
Elektrostatisches Feld der Erde
Wikipedia: Elektrostatisches Feld der Erde

Zum anderen - das Feld der Erde ist statisch, obwohl sich die Erde um die Sonne und
um das Zentrum der Galaxie bewegt (und damit natürlich auch das elektrische Feld).
Die Umlaufgeschwindigkeit um das Galaxiezentrum beträgt 320 km/s.
Wikipedia: Kosmische Geschwindigkeiten
Woran man gut sehen kann, dass Bewegung auf ein elektrostatisches Feld kein
Einfluß ausübt, solange dieses Feld nicht mit Magnetfeldern wechselwirkt, die sich in
eine andere Richtung bewegen.


http://wiki.htlpinkafeld.at/wiki/images/1/1d/Feld-2.jpg

@jeremybrood

jeremybrood schrieb:Zum einen - das elektrische Feld der Erde ist eindeutig ein statisches elektrisches Feld
(und ein sehr starkes noch dazu, 100 V/m bis 30 kV/m)
Elektrostatisches Feld der Erde

Trotzdem ist das "elektrostatische" Feld nicht konstant gleich, es ist einfach eine zulässige vereinfachte Annahme vor allem deswegen da wir auf der Erde sitzen und uns nicht relativ zu dem "elektrostatischen" Feld bewegen..

Aber ich werde jetzt nicht mehr weiter die physikalische Verwendung der Wörter "Statik" und "Dynamik" auseinanderklamüsern.
Wikipedia: Elektrostatik
Wikipedia: Elektrodynamik

Die Elektrostatik als Spezialfall der Elektrodynamik beschäftigt sich mit ruhenden elektrischen Ladungen und ihren Feldern.

Zum anderen - das Feld der Erde ist statisch, obwohl sich die Erde um die Sonne und
um das Zentrum der Galaxie bewegt (und damit natürlich auch das elektrische Feld).
Die Umlaufgeschwindigkeit um das Galaxiezentrum beträgt 320 km/s.
Wikipedia: Kosmische_Geschwindigkeiten
Woran man gut sehen kann, dass Bewegung auf ein elektrostatisches Feld kein
Einfluß ausübt, solange dieses Feld nicht mit Magnetfeldern wechselwirkt, die sich in
eine andere Richtung bewegen.

Ja da kommt das Relativitätsprinzip zu tragen (Für uns ist es "statisch" für die Mondfahrer z.B. wars nicht mehr statisch) @HYPATIA hat es ja schon erklärt. Und physikalisch mach es einfach 0,0 gar keinen Sinn von einem bewegten elektrostatischen Feld zu sprechen.

Ein reales elektrostatisches Feld gibt es aber nicht, da alle physikalischen realen Systeme zeitabhängig sind. Und daher gibt es auch keine unendliche Signalausbreitung. Eine eletrostatisches Feld ist einfach nur ein physikalisches Modell das dann angewendet werden kann wenn die Gültigkeitsbedingungen erfüllt sind. Es ist aber nicht real.

@HYPATIA

Danke für den Link der ist echt genial. Vor allem sieht man schön wie die Eigenzeit immer gleich schnell vergeht egal wie schnell man aus einem anderen Inertialsystem ist. D.h. man sieht nur die Zeit in dem anderen System langsamer vergehen.

Über das mit der Gravitation muss ich noch ein bisschen nachdenken bis ichs verstanden habe.

jeremybrood schrieb:Das elektrostatische Feld der Erde ist eine Näherungs-Lösung für was ?

Für die Gesamtlösung, wenn der dynamische Anteil vernachlässigbar abgeklungen ist.

jeremybrood schrieb:Mal ganz davon abgesehen, dass ein elektrisches Feld das sich von A nach B bewegt, ist erstmal
weiterhin ein elektrostatisches Feld. Erst durch das Wechselspiel von elektrischen und magnetischen Feldern entsteht ein dynamisches Feld - elektro-magnetische Wellen,
die sich dann mit c ausbreiten

Das ist Unsinn. Bitte lies dir mal meinen Blogeintrag zur Feldtheorie durch, da erkläre ich die Grundlagen. Allerdings ohne Lorentztransformationen:

http://www.allmystery.de/blogs/raycluster/grundlagen_der_elektromagnetischen_feldtheorie

Mr.Dextar schrieb:Habe da noch eine Frage bezüglich zum Relativitätsprinzip, das ja besagt, dass in jedem Inertialsystem die gleichen Naturgesetze gelten. Worauf genau gründet sich die Annahme?

In erster Linie mal Erfahrung. Man geht einfach mal davon aus, dass es überall gilt, weil man noch nie was anderes beobachten konnte. Dazu kommt, dass physikalische Gesetze oftmals koordinatenfrei formuliert werden, d.h. sie setzen nicht mal ein beobachtendes Inertialsystem vorraus, um die physikalischen Gesetze zu beschreiben.
Mehr kann ich dir da aber leider nicht sagen.

@jeremybrood
Du hast einfach nicht verstanden, was wir dir sagen wollen. Statische Felder gibt es nicht wirklich. Es gibt nur Bereiche in denen das elektromagnetische Feld näherungsweise stationär ist. Deswegen ist es trotzdem kein neuer Typ von Feld. Es ist nur eine Gedankestütze um bestimmte Dinge leichter berechnen zu können, insbesondere wenn System quasistationär sind. Und weil du dir stationäre Felder als was Eigenständiges vorstellst kommst du zu komplett unsinnigen Schlussfolgerungen.
Ich kann es nicht oft genug sagen, bitte schau dir die Simulationen an, die ich verlinkt habe. Da kannst du eine Ladung mitten in den Raum setzen und siehst dann, wie sich das Feld ausbreitet. Zusammen mit meinem Blogeintrag sollte alles klar werden.

mojorisin schrieb:Das sich in der Elektrostatik Felder unendlich schnell ausbreiten liegt daher nur am mathematischen Modell.

Nicht nur ein mathematisches Modell sondern es ist die Realität -
(die Relativitätstheorie, das ist ein unbewiesene Hypothese)
statische Felder gibt es in der Natur überall - elektrische Felder, Magnetfelder, Gravitationsfelder -
von der Erde, der Sonne, der Galaxis, das ganze Universum ist darauf aufgebaut

mojorisin schrieb:Per Definition heißt "statisch" das das System zeitunabhängig ist, also nicht dynamisch.

Du hast ein naives Verständnis von "statisch", statisch heißt nicht orts- und zeitunabhängig
sondern nicht-pulsierend und es wird keine Energie verbraucht.

mojorisin schrieb:Wenn sich ein Elektron bewegt ist es nicht mehr statisch

Ein Elektron das um einen Atomkern herumschwirrt bildet mit dem Atomkern ein statisches Feld
- es wird keine Energie verbraucht, schließlich ist ein Aton kein Perpetuum Mobile :)

HYPATIA schrieb:Das ist Unsinn. Bitte lies dir mal meinen Blogeintrag zur Feldtheorie durch

Schaue ich mir bei Gelegenheit in Ruhe an

@jeremybrood

jeremybrood schrieb:Nicht nur ein mathematisches Modell sondern es ist die Realität -

Wenn sich elektromagnetische Wellen (z.B. Licht) mit unendlicher Signalgeschwindigkeit ausbreiten, dann erklär mir bitte mal wie Brechung funktioniert?
Wikipedia: Brechung (Physik)
Wikipedia: Brechungsindex

jeremybrood schrieb:die Relativitätstheorie, das ist ein unbewiesene Hypothese

Ich habe die Erfahrung gemacht das sie in ihrem Gültigkeitsbereich bisher noch nicht widerlegt wurde. Im Gegenteil die SRT wurde sogar in die Quantenmechanik miteingebaut siehe Dirac-Gleichung.
Wikipedia: Dirac-Gleichung

Die Zweifel die du an der RT hast kannst du aber gerne mal ausführlicher darlegen. Es wäre interessant ob du das nur von jemandem abschreibst oder ob du dir da mal eigene Gedanken gemacht hast. Wo sollen den grundlegende Fehler liegen?

jeremybrood schrieb:Du hast ein naives Verständnis von "statisch", statisch heißt nicht orts- und zeitunabhängig
sondern nicht-pulsierend und es wird keine Energie verbraucht.

1. Ich habe nicht gesagt das ein statisches Feld ortsunabhängig ist, da diese Aussage falsch ist.
Es ist eine Näherung in der die Änderung mit der Zeit vernachlässigt wird.
2. Hat der Unterschied statisch und dynamisch nichts mit "Energieverbrauch" zu tun.
(Energieverbrauch gibt es in der Physik eh nicht, man spricht dann von Energieumwandlung.)
3. Was soll nicht-pulsierend sein? Ein nicht-schwingendes System? Jedes schwingende System ist
natürlich dynamisch. Das heißt aber nicht das jedes nicht-schwingende System automatisch
statisch ist. Eine gleichförmige Bewegung ist nicht-schwingend und trotzdem dynamisch.

Mein Verständis naiv zu nennen find ich aber cool ;) Aber es ist definitv realistischer als deines, denn ich weiss das statische Felder nun mal nicht-real sind sondern nur ein vereinfachtes Modell. Übrigens alle physikalischen Theorien sind nur ein Modell, welche die Realität mehr oder weniger gut beschreiben. Keine heutzutage bekannte Theorie erhebt Anspruch auf Allgemeingültigkeit.

jeremybrood schrieb:Ein Elektron das um einen Atomkern herumschwirrt bildet mit dem Atomkern ein statisches Feld
- es wird keine Energie verbraucht, schließlich ist ein Aton kein Perpetuum Mobile :)

Diese Aussage ist einfach nur völlig falsch (Zum Thema Energieverbrauch hab ich ja vorher schon etwas gesagt). Man kann das auch jetzt nicht in zwei Sätzen auseinanderklamüsern.
Wenn das allerdings so wär dann:
- würde es keine Festkörper geben (z.B. Plastiktüten denn es gäbe keine Van-der-Waals-Kraft, Dipol-Dipol-Wechselwirkungen usw.)
Wikipedia: Van-der-Waals-Kräfte
- bräuchtest du keine Augen, die Photonen würden eh nicht wechselwirken es gäbe eh keine Optik
- Könnten wir hier nicht auf diese Art und Weise kommunizieren
....

Ein Atom ist wirklich alles andere als statisch. Du kannst ja auch mal schauen was der Unterschied ist zwischen der zeitbahängigen und zeitunabhängigen Schrödingergleichung.
In der Tat werden die heutigen Atommodelle (sogar das allen bekannte Bohr'sche Atommodell) mithilfe der Quantenmechanik beschrieben. Aber ich bezweifle das du dich da eingelesen hast. Und das alles hier kurz zu erklären funktioniert einfach nicht.

mojorisin schrieb:Wenn sich elektromagnetische Wellen (z.B. Licht) mit unendlicher Signalgeschwindigkeit ausbreiten, dann erklär mir bitte mal wie Brechung funktioniert?

Elektromagnetische Wellen breiten sich selbstverständlich mit c aus.
"Signalgeschwindigkeit" ist ein etwas irreführender Begriff, der viel Unheil angerichtet hat. :)

mojorisin schrieb:Diese Aussage ist einfach nur völlig falsch (Zum Thema Energieverbrauch hab ich ja vorher schon etwas gesagt). Man kann das auch jetzt nicht in zwei Sätzen auseinanderklamüsern.
Wenn das allerdings so wär dann:
- würde es keine Festkörper geben

?
Vorgänge die sozusagen endlos ablaufen (wie z.B. die Umlaufbahnen der Planeten, oder Elektronen kreisen um einen Atomkern) können nur durch statische Kraftfelder aufrechterhalen werden.
Natürlich kann dabei auch Energie abgegeben werden (z.B. ein Photon von einem Elektron emitiert)
aber dann fällt das System in einen energieärmeren Zustand - falls keine neue Energie von außen zugeführt wird.

Was wird das hier jetzt? Die einen versuchen zu erklären wies funktioniert, und @jeremybrood sagt dann "nein, ich weiß alles besser"? Das dreht sich doch hier nun sinnlos im Kreis. Zum Hundertausendsten Mal, es gibt keine statischen Felder. Bzw. der Punkt ist, es gibt dynamische Felder die sich nahezu garnicht verändern. Deswegen gelten aber noch lang keine neuen physikalischen Gesetze.

Und Elektronenorbitale um Atomrümpfe herum sind keine bewegten Ladungen, sondern stellen eine statische Ladungsdichte dar. Elektronen bewegen sich nicht um den Atomkern, ihre Wellenfunktion, bzw. natürlich ihr Betrag ist für alle Eigenzustände unabhängig von der Zeit.