Lichtgeschwindigkeit Höchstgeschwindigkeit?

Hi,

habe eine frage: Wieso nimmt man an, dass c die höchstgeschwingkeit darstellt? Habe mir vor einiger zeit die mathematische herleitung der lorenztransformattion angeschaut. Konnte die einzelnen schritte eigentlich auch nachvollziehen. Was ich aber nie verstanden hab, wieso c in den gleichungen überhaupt vorkommt

Ein anderes Problem habe ich mit der gravitation. Die müsste doch schneller als c sein. Oder ging man als man die existens von pluto berechnete schon mit einer zeitverzögerung der gravitaion aus?

Wieso c überhaupt vorkommt? Na, E = m wäre ein bisschen wenig E, oder?... c bezeichnet die Lichtgeschwindigkeit, und die Existenz des Lichtes ist ja allgemein anerkannt. Ich weiss nicht, wo da das Problem sein sollte.

Zu deiner zweiten Frage: Fakt ist, NICHTS ist schneller als c. Ich denke, du meinst, wenn Körper K an Position x ist, wirkt eine Kraft auf ihn von Zentrum Z. Wenn nun K ein Meter weiter ist, müsste K ja geradeausfliegen, tut das aber nicht, weil eben Z vorhanden ist und die Bahn ist gekrümmt. Wie weiss aber Z so schnell, wo K nun ist und könnte dementsprechend nicht so schnell reagieren? Meinst du dies? Falls ja, du darfst nicht vergessen, dass das Gravitationsfeld von Z (K hat ja theoretisch auch eins, dies vernachlässigen wir jetzt aber) immer vorhanden ist; es ist nicht erst da, wenn der Körper K da ist, dieser macht es nur messbar, indem K darauf reagiert. Die Kinderbuchvorstellung mit dem Trichter, am tiefsten Punkt ist Z, K "kreiselt" in diesem Trichter, ist da ganz nützlich.

Es gibt da noch die Erklärung der Gravitation mit den Gravitonen, meiner Meinung nach versagt diese hier(?)

ja...E=mc² sähe ohne c blöd aus^^. Aber ist es nicht so, dass die formel erst aus der SRT resultiert? c kommt doch schon in der lorenztransformation vor.

Du schreibst, dass es fakt sei, dass c die höchstgeschwindigkeit ist. Das ist zumindest der aktuelle wissensstand. Aber woher nimmt man diese annahmen? Gibt es da exprimente. Oder durch ein gedankenspiel?

Das mit der raumkrümmung habe ich auch schon öfters gelesen. Aber wie muss ich mir das auf der erde vorstellen? Für die planeten scheint es ein schönes model zu sein. Aber wieso wird dann ein mensch oder andere gegenstände von der erde angezogen?

Zur Gravitation:

Meines Wissens unterliegt laut aktueller Erkenntnisse selbst die Gravitation der Lichtgeschwindigkeit, auch wenn die Existenz von Gravitonen bzw. Gravitationswellen vermutlich nur ein Denkmodell ist.

Zurück führen lässt sich die Gravitation allgemein anerkannt auf die Raumzeit-Krümmung. Es gibt aber noch andere Annahmen. Z. B. dass die Gravitation auf die Tatsache zurück geführt werden kann, dass das Universum expandiert. Durch die ständige Expansion in alle Richtungen ändert sich die Geometrie der Raumzeit auf eine Weise, dass sich der Abstand von Massen unwillkürlich verkleinert. Meine persönliche Ansicht weicht jedoch von dieser abstrakten Vorstellung ab. So wäre damit beispielsweise nicht erklärbar, warum kleinere Massen von größeren Massen stärker angezogen werden als anders herum und warum es möglich ist, der Anziehungskraft durch Energieaufwand einen Widerstand entgegen zu setzen (Beispiel: Flugzeug).

Manu schrieb in Beitrag Nr. 671-4:

Es gibt aber noch andere Annahmen. Z. B. dass die Gravitation auf die Tatsache zurück geführt werden kann, dass das Universum expandiert. Durch die ständige Expansion in alle Richtungen ändert sich die Geometrie der Raumzeit auf eine Weise, dass sich der Abstand von Massen unwillkürlich verkleinert.

Also, von der Theorie habe ich noch nie gehört.

Zitat:

Meine persönliche Ansicht weicht jedoch von dieser abstrakten Vorstellung ab. So wäre damit beispielsweise nicht erklärbar, warum kleinere Massen von größeren Massen stärker angezogen werden als anders herum und warum es möglich ist, der Anziehungskraft durch Energieaufwand einen Widerstand entgegen zu setzen (Beispiel: Flugzeug).

Es ist nicht richtig, daß kleinere Massen von größeren stärker angezogen würden als umgekehrt. Wenn Du beispielsweise 80kg wiegst, dann "zieht" die Erde an Dir mit rund 800N, und Du "ziehst" an der Erde ebenfalls mit rund 800N. Der Unterschied ist, weil die Erde so wahnsinnig schwer ist, jucken diese lächerlichen 800N sie praktisch nicht. Nur solch ein Fliegengewicht wie Du kann durch so eine geringe Kraft nennenswert beschleunigt werden.

Was den Widerstand gegen die Gravitationskraft angeht: Dafür mußt Du keine Energie aufwenden, der Erdboden unter Dir leistet das tagtäglich "gratis". Das Flugzeug braucht Energie, um seine (horizontale!) Geschwindigkeit gegen den Luftwiderstand beizubehalten, wobei der durch die an den Flügeln vorbeiströmende Luft für den Auftrieb sorgt. Dieser Auftrieb beschleunigt das Flugzeug nach oben und wirkt dadurch der Fallbeschleunigung entgegen.

Eine Rakete braucht ihre Energie zur Beschleunigung ihrer Abgase nach unten; die Kraft, die sie auf diese Abgase ausübt, erzeugt dabei (per actio=reactio) die Kraft, die die Rakete am runterfallen hindert (bzw. üblicherweise sogar nach oben beschleunigt).

Nun magst Du einwenden, daß wir ja auch Energie brauchen, um einen Gegenstand länger zu halten. Das hängt aber mit unseren Muskeln zusammen, die für diese Aufgabe eben nicht ideal konstruiert sind. Wenn Du einen Gegenstand "ruhig" hältst, dann müssen die Muskeln sich immer ein klein wenig zusammenziehen und dann wieder "loslassen". Dieses Zittern ist es, das die Energie verbraucht. Das Bild an der Wand zieht aber keineswegs ständig Energie aus dem Nagel (wo sollte die auch herkommen).

nickname schrieb in Beitrag Nr. 671-1:

Hi,

habe eine frage: Wieso nimmt man an, dass c die höchstgeschwingkeit darstellt? Habe mir vor einiger zeit die mathematische herleitung der lorenztransformattion angeschaut. Konnte die einzelnen schritte eigentlich auch nachvollziehen. Was ich aber nie verstanden hab, wieso c in den gleichungen überhaupt vorkommt

Ein anderes Problem habe ich mit der gravitation. Die müsste doch schneller als c sein. Oder ging man als man die existens von pluto berechnete schon mit einer zeitverzögerung der gravitaion aus?

Was c als Höchstgeschwindigkeit angeht, gibt es zwei unabhängige Punkte.

Zunächst kann man ein Objekt mit einer Geschwindigkeit kleiner als c nicht auf c (und somit erst recht nicht auf noch höhere Geschwindigkeit) beschleunigen, weil man dazu eine unendlich hohe Energie benötigen würde. Für normale Objekte ist somit c automatscih eine Höchstgeschwindigkeit.

Licht (und generell alles, was mit c unterwegs ist) kann weder beschleunigt noch abgebremst werden, auch hier gibt es keinen Weg zur Überlichtgeschwindigkeit.

Nun könnte man aber theoretisch Teilchen einführen, die immer schneller als das Licht sind (solche hypothetischen Teilchen nennt man Tachyonen). Diese sind durch die Gleichungen der Relativitätstheorie nicht verboten. Allerdings gibt es damit drei Probleme:

1. Mit Hilfe solcher Teilchen könnte man nach der RT eine Kommmunikation in die Vergangenheit erreichen und damit die Kausalität verletzen. Allerdings könnte hier die Quantenmechanik noch helfen.

2. Tachyonen hätten keine Mindestenergie. Das ist deshalb ein Problem, weil dies bedeutet, daß sie immer Energie abgeben könnten, und thermodynamische Überlegungen sagen, daß sie das auch täten. Wenn also Tachyonen existierten, die mit unserer normalen Materie wechselwirken (und nur die wären ja von Interesse), dann würde die normale Materie durch sie ständig aufgeheizt (und hier hilft auch die Quantenmechanik nicht). Die Tatsache, daß wir keinen solchen generellen Aufheizungseffekt beobachten, ist ein deutlicher Hinweis, daß es keine Tachyonen geben kann.

3. Es hat noch nie jemmand ein Tachyon beobachtet.

Wenn es aber keine von Haus aus überlichtschnellen Teilchen gibt, und man andere nicht über Lichtgeschwindigkeit beschleunigen kann, dann ist die Lichtgeschwindigkeit eben eine obere Grenze.

Ok, warum tritt nun ausgerechnet c in diesen Gleichungen auf? Nun, das Licht hat nun mal "zufällig" die Eigenschaft, mit der Grenzgeschwindigkeit im Universum unterwegs zu sein. Man könnte sich auch eine Welt vorstellen, wo es nichts dergleichen gibt (das hätte die Entdeckung der Lorentztransformationen vermutlich stark erschwert), aber unsere ist nun mal so, daß Licht mit c unterwegs ist (das hängt damit zusammen, daß Photonen masselos sind).

Ok, zur Gravitation:

Die Gravitation (bzw. die Änderung derselben) breitet sich tatsächlich nur mit c aus. Daß Pluto dennoch immer in Richtung Sonne angezogen wird, hängt damit zusammen, daß das Gravitationsfeld nicht nur vom Ort, sondern auch von der Geschwindigkeit abhängt. Das ist übrigens beim elektrischen Feld nicht anders, auch das zeigt bei einer gleichförmig bewegten Ladung immer auf den aktuellen Ort derselben, nicht auf den Ort, den sie bei "Aussendung" des Feldes hatte. Hat die Ladung sich in der Zwischenzeit allerdings beschleunigt, dann zeigt das elektrische Feld immer noch auf den Ort, wo die Ladung ohne die Beschleunigung gerade wäre, bis die von der Beschleunigung erzeugte Feldänderung angekommen ist. Dann allerdings wird die Sache komplizierter, weil dann elektromagnetische Wellen ins Spiel kommen.

Bei der Gravitation ist das i.W. genauso, auch hier zeigt das Gravitationsfeld der Sonne am Ort des Pluto in Richtung der aktuellen Sonne (bzw. fast, weil die Sonne ihrerseits durch die Planeten ein wenig beschleunigt wird). Wenn man allerdings die Sonne einfach wegkicken würde, würde Pluto das erst eine ganze Weile später merken (ich weiß jetzt nicht genau, wie weit Pluto weg ist; die Erde würde jedenfalls nach gut 8 Minuten aus ihrer Bahn geworfen).

Timeout schrieb in Beitrag Nr. 671-5:

Es ist nicht richtig, daß kleinere Massen von größeren stärker angezogen würden als umgekehrt

Du hast natürlich recht. Da habe ich mich falsch ausgedrückt. Ich wollte damit eigentlich nur sagen, dass sich die Gravitation bei der jeweils kleinere Masse stärker bemerkbar macht.

Was meine zweite Aussage betrifft, wollte ich damit nur folgendes verdeutlichen: Wäre das Phänomen Gravitation auf die Geometrie der Raumzeit in einem expandierenden Universum zurück zu führen, wäre es unmöglich, die daraus resultierende Annäherung zweier Massen in irgend einer Weise zu verhindern. Gravitation wäre demnach keine Kraft, die auf die beiden Massen einwirkt. Die Annäherung beruhte dann auf der Änderung der Geometrie des Raums aufgrund dessen Expansion.

E =mc^2
in der theoretischen Physik wirst du oft die etwas einfacher scheinende Gleichung E = m finden. Der Widerspruch löst sich auf, wenn man die Einheiten betrachtet. Die Physiker setzen einfach c = 1.

Zitat:

Was c als Höchstgeschwindigkeit angeht, gibt es zwei unabhängige Punkte.

Zunächst kann man ein Objekt mit einer Geschwindigkeit kleiner als c nicht auf c (und somit erst recht nicht auf noch höhere Geschwindigkeit) beschleunigen, weil man dazu eine unendlich hohe Energie benötigen würde. Für normale Objekte ist somit c automatscih eine Höchstgeschwindigkeit.

Das ist richtig. Aber ist es nicht so, dass dieser bezug erst aus der SRT resultiert und dass einstein c schon als höchstgeschwingkeit angenommen hat? Es ist mir bekannt, dass damals gezeigt wurde, dass die LG KONSTANT ist; aber woher nimmt man die annahme, dass nichts schneller ist?

nickname schrieb in Beitrag Nr. 671-9:

[man kann normale Objekte nicht auf c beschleunigen]

Das ist richtig. Aber ist es nicht so, dass dieser bezug erst aus der SRT resultiert und dass einstein c schon als höchstgeschwingkeit angenommen hat? Es ist mir bekannt, dass damals gezeigt wurde, dass die LG KONSTANT ist; aber woher nimmt man die annahme, dass nichts schneller ist?

Es ist richtig, daß diese Tatsache aus der SRT folgt, aber es ist nicht richtig, daß die Lichtgeschwindigkeit als Höchstgeschwindigkeit bereits in die SRT hineingesteckt würde. Was in die SRT als Viraussetzung eingeht ist, daß die Lichtgeschwindigkeit unabhängig vom Bezugssystem (aka konstant) ist. Daß sie nicht überschritten werden kann, ist eine Folge, keine Voraussetzung.

Die einfachste Möglichkeit, das zu sehen ist, zu betrachten, welche Energie man benötigt, um ein Objekt auf eine bestimmte Geschwidigkeit zu bringen. Wenn man sich der Lichtgeschwindigkeit beliebig nähert, wächst diese Energie über alle Grenzen.

Und ja, das ist ebenfalls experimentell überprüft: Teilchenbeschleuniger beschleunigen Elementarteilchen routinemäßig auf extrem hohe Energien. Dabei ist aber noch nie eine Überschreitung der Lichtgeschwindigkeit gemessen worden.