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Dreidimensionale "Längenkontraktion" ?

Thema erstellt von Harti 
Beiträge: 952, Mitglied seit 9 Jahren
Irena schrieb in Beitrag Nr. 2247-98:
Hi Henry,
Henry-Dochwieder schrieb in Beitrag Nr. 2247-93:
Ein fahrendes Schiff wird als Inertialsystem definiert. Der Stein, der auf diesem fahrenden Schiff fällt, fällt senkrecht aus der Sicht des Beobachters auf dem Schiff. Aus der Sicht eines Beobachters am Ufer (das Ufer als Inertialsystem definiert), fällt der Stein aber in einer Kurve.
...
Ein Stein, der auf dem Ufer fällt, fällt ebenfalls aus Sicht des Beobachters am Ufer senkrecht und aus Sicht des fahrenden Schiffes in einer Kurve. Das ist die Relativität des Weges nach Galileo.

Ich finde auch, dass es nicht glücklicher Beispiel ist. Aus folgendem Grund. In Beispiel mit dem Ball im Zug werden Ungereimheiten etwas nivelliert (es ist nur annähernder Beispiel), weil man über Ball spricht, der außer Gravitationsgesetzen auch andere Dynamik unterworfen ist. Hier ist der starke Bezug des Balls zum Menschen im Zug, der gezielt dem Ball ein Impuls gab und den Boden des Zuges, ab dem der Ball abprallt. So können wir die Gravitation vernachlässigen. Dein Beispiel allerdings ist auf dem fallendem Stein aufgebaut, der gänzlich der Gravitation der Erde unterliegt. Es heißt aber, dass Stein in einem Inertialsystem Erde sich befindet und ein Beobachter auf dem Strand wird ihn als senkrecht fallend beobachten. Im Gegensatz der Beobachter auf dem Schiff wird der Stein in einem Winkel fallen sehen, da der Schiff in der Zwischenzeit des Falls hat sich etwas bewegt(!).

Auch die Kurve kann nur in beschleunigten Systemen beobachtet werden, mit konstante Geschwindigkeit bewegend Objekte haben eine lineare Abweichung.

liebe Grüße

Liebe Irena, hallo!

Eine Gerade ist eine Kurve mit unendlichem Radius! Aber gut, hast Recht, der Stein fällt auf einer Geraden.

Aber das ist doch Nebensache. Wie schon oft erwähnt: Inertialsystem werden DEFINIERT! Es wirken keine Kräfte von außen, anders gesagt: Sie werden außer Acht gelassen. Und wenn ein Schiff als ein solches Inertialsystem definiert ist, heißt es, die Schwere des Steins ist nebensächlich, es geht um die Trägheit.

Und, was noch viel wichtiger ist: Es geht doch um Galileo und sein Relativitätsprinzip, Gravitation und all dieses Zeug wurde doch erst von Newton in Angriff genommen!

Das Schiff als Beispiel find ich sehr treffend, es geht schließlich um das, was Galileo vor Augen haben konnte, und dazu gehören sicher Schiffe, und keine Züge.

Ich glaube, da liegt mit dem Stein ein Missverständnis vor: Der Stein wird nicht geworfen, sondern einfach losgelassen, er fällt unter keiner Krafteinwirkung einfach nach unten, Impuls und sonstige Kräfte spielen für das Beispiel keine Rolle.

Wie gesagt, nicht die Erde ist hier als Inertialsystem definiert, sondern es sind Schiff und Ufer, also zwei Systeme.

Liebe Grüße
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Das Leben ist zu ernst, um es nur ernst zu nehmen.
Beitrag zuletzt bearbeitet von Henry-Dochwieder am 08.08.2016 um 16:14 Uhr.
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Zitat von Henry:
Nicht, dass du denkst, ich würde dich nur einfach ab watschen:

Nee – ich fühle mich keineswegs ab gewatscht.

Mit der Verformung wollte ich ja nur sanft anklingen lassen, dass in verschieden initiierten Inertialsystemen idente Strukturbildungsmöglichkeiten möglich sind. Licht kann sich allseits, vom Quellgebiet ausgehend, mit den 300 000 Km/s verteilen lassen. Nach meinem Verständnis wird Licht oder auch Information getragen durch die potentielle Eigenschaft des Raumes. Bei verschieden zueinander bewegten Systemen kann man somit die Grundrechenarten gefahrlos anwenden. Innerhalb des Inertialsystems wird LG trotzdem nie überschritten. Beim Übertritt in externe Systeme wird LG innerhalb des neuen Systems zwar beibehalten, aber mit der neuen Systemgrundbewegung geprägt.

Deshalb das Spiegelbeispiel:

Motto: So wo sammmaa`h und weiter geht’s.

lg Harald
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ist die Antwort der Gegenwart auf die Einwirkung vergangener Wichtigkeiten.
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Hallo Irena,

Zitat:
" aus welcher Perspektive man die Beziehung zwischen Raum und Zeit betrachten will". Da übertreibst Du, wenn du eine Hierarchie hier sehen willst. Es geht nicht um eine Perspektive. es ist schlicht eine Formel, die so zustande kam, wie wir es vorwinden. Welche Perspektive willst du in einem Formel wie a*b=c sehen?

Ich bin der Meinung, dass durch die Festlegung auf die Definition "Geschwindigkeit = Strecke/Zeit" der Beziehungscharakter zwischen Raum und Zeit bei der Erfassung von Bewegungen verdeckt wird. Dies gilt erst recht, für die mathematische Beschreibung mit Hilfe einer Formel. Es ist m.E. erforderlich, diesen Beziehungscharakter in den Blick zu nehmen, weil Raum und Zeit bei Anwendung auf Bewegungen entgegengesetzt von einander abhängig sind. Je mehr ich mich räumlich bewege, umso weniger kann ich mich zeitlich bewegen. Dies zeigt sich z.B. bei herkömmlicher Betrachtung bei Erhöhung einer Geschwindigkeit. Dies beinhaltet nämlich, dass man mehr Raum in weniger Zeit zurücklegt. Die Änderung dieses Verhältnisses wird durch die Lichtgeschwindigkeit begrenzt. Der Wert der Vakuumlichtgeschwindigkeit folgt allein aus der Festlegung der Einheiten (Meter,Sekunde etc.). In Raumzeitmodellen werden Raum und Zeit als gleichwertig behandelt und die Lichtgeschwindigkeit hat dann den Wert 1 und ist eine Grenzgeschwindigkeit.
Die Anwendung der Kategorien von Raum und Zeit auf den Elektromagnetismus (=Lichtgeschwindigkeit) lenkt allerdings davon ab, dass es die tatsächliche Grundlage der Lichtgeschwindigkeit, nämlich der Elektromagnetismus ist, der unsere Bewegungs- und Informationsmöglichkeiten begrenzt.


Zitat:
Ich werfe hier vielleicht nur die Fragen auf. In wiefern ist berechtigt über kartesiche Koordinatensystem zu sprechen? gerade weil Du Geradlinigkeit hervorhebst, ich weiß, dass beim Einstein nicht-euklidische Geometrie gab.
Die nichteuklidische Geometrie wird erst für die Darstellung der Allgemeinen Relativitätstheorie benötigt. In der Speziellen Relativitätstheorie geht es grundsätzlich nur um unbeschleunigte (inertiale) Bewegungen, die geradlinig sind. Man kann natürlich auch beschleunigte Bewegungen in einem kartesischen Koordinatensystem darstellen.Die Bewegungslinie ist dann gekrümmt.
Wenn die Krümmung der Bewegungslinie mit der Krümmung der Raumzeit übereinstimmt, handelt es sich um den freien Fall.


Zitat:
Und zwar willst Du die Koordinaten Systeme mit einer Verdrehung versehen (?!) Ein Koordinaten System ist immer eine Abstimmungssache, was wir für Bezug nehmen, und wie die Achsen ausgerichtete werden. Wie willst du - ja man kann sagen bezüglich eines Koordinatensystems - ein Gedankensystem, dass keine wirkliche Ausrichtung hat, ausrichten so, dass es eine Verdrehung zu anderem Systemen hat, die ebenfalls keine wirkliche räumliche Ausrichtung haben?!

Koordinatensysteme sind natürlich mathematisch/geometrische Hilfsmittel zur Darstellung von Bewegungen, die es in Natur nicht gibt, aber gezeichnet werden können.
Ich nehme mal als Beispiel einen PKW der mit 50 km/h fährt. Ein Koordinatensystem verbinde ich mit der Straße und mache es zum Bezugssystem. In diesem System bewegt sich der PKW auf einer Linie (Steigung), die durch seine Geschwindigkeit von 50 km/h bestimmt wird. Ein Koordinatensystem, das ich mit dem PKW verbinde, ist entsprechend dieser Geschwindigkeit um den Nullpunkt des Bezugssystems verdreht; d.h. die Raumachse des bewegten Systems (z.B. die x-Achse) verläuft genau auf der Steigung.
Ein Weg auf der Raumachse des bewegten Systems erscheint, wenn ich ihn senkrecht auf die Raumachse des Bezugssystems projeziere, im Bezugssystem verkürzt. Dies ist im Prinzip nichts anderes als die perspektivische Verzerrung von bewegten Objekten (Längenkontraktion). Die Lichtgeschwindigkeit habe ich bei dieser Betrachtung außenvor gelassen.

Zitat:
"Auch diese Modell wurde ursprünglich im Rahmen der SRT von Minkowski als flaches (geradliniges) Koordinatensystem entwickelt." Es ist nur falsche Formulierung oder steckt mehr dahinter?

Allgemein wird die Raumzeit als gekrümmt aufgefasst. Aus einem relativ aktuellen Buch von Andreas Müller "Raum und Zeit" habe ich entnommen, dass Minkovski schon im Rahmen der Speziellen Relativitätstheorie eine flaches (euklidisches) Raumzeitmodell entwickelt hat. Nur darauf wollte ich hinweisen.

mfG
Harti
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Hallo Irena,
ich muss meine Äußerung korrigieren.
Harti schrieb in Beitrag Nr. 2247-103:
Es ist m.E. erforderlich, diesen Beziehungscharakter in den Blick zu nehmen, weil Raum und Zeit bei Anwendung auf Bewegungen entgegengesetzt von einander abhängig sind. Je mehr ich mich räumlich bewege, umso weniger kann ich mich zeitlich bewegen. Dies zeigt sich z.B. bei herkömmlicher Betrachtung bei Erhöhung einer Geschwindigkeit. Dies beinhaltet nämlich, dass man mehr Raum in weniger Zeit zurücklegt.

Die herkömmliche Definition von Geschwindigkeit beruht gerade auf der Trennung von Raum und Zeit. Allein durch Verlängerung der Strecke oder Verkürzung der Zeit kann eine Geschwindigkeit erhöht werden. Die wechselseitige Abhängigkeit von Raum und Zeit wird dadurch verdeckt. Sie tritt erst bei einer Vereinheitlichung von Raum und Zeit zur Raumzeit in Erscheinung.

Sorry, mein Geschwätz von gestern stört mich durchaus.

mfG
Harti
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Es tut mir leid, Harti, aber ich kann es nicht nachvollziehen. Ich habe das Gefühl, dass Du - durch ein Fokusierung des Blickes bzw. der Wille immer tiefer eingreifen zu wollen, verlierst den Überblick.
Zitat:
Die herkömmliche Definition von Geschwindigkeit beruht gerade auf der Trennung von Raum und Zeit.
Ist es nicht so, dass man überhaupt etwas zu verstehen, wahrzunehmen, trennt man es zuerst, um dann in Folgendem es in der Ganzheit zu betrachten.

Harti schrieb in Beitrag Nr. 2247-103:
Es ist m.E. erforderlich, diesen Beziehungscharakter in den Blick zu nehmen, weil Raum und Zeit bei Anwendung auf Bewegungen entgegengesetzt von einander abhängig sind. .
Hervorhebung von mir. Die Geschwindigkeit ist nämlich eine mathematische Formel, die diese Beziehung veranschaulicht.

Zitat:
Je mehr ich mich räumlich bewege, umso weniger kann ich mich zeitlich bewegen. Dies zeigt sich z.B. bei herkömmlicher Betrachtung bei Erhöhung einer Geschwindigkeit. Dies beinhaltet nämlich, dass man mehr Raum in weniger Zeit zurücklegt
ja, und?!

Zitat:
Allein durch Verlängerung der Strecke oder Verkürzung der Zeit kann eine Geschwindigkeit erhöht werden. Die wechselseitige Abhängigkeit von Raum und Zeit wird dadurch verdeckt. Sie tritt erst bei einer Vereinheitlichung von Raum und Zeit zur Raumzeit in Erscheinung.
Es ist doch Widerspruch in sich. Es scheint mir, dass Du zwischen drei Bäumen sich verloren hast. Wozu überhaupt benötigen wir eine Geschwindigkeit? - Für die Beschreibung der Welt. Es gibt ein Parameter, der uns hilfreich in der Bewertung der Vorgänge ist. Und zwar konkrete Vorgänge. Die eine mathematische Abhängigkeit Abstand/Zeit kann nicht auf Abhängigkeit der Zeit und Raum verallgemeinert werden. Es ist einfach Unfug.
" Allein durch Verlängerung der Strecke oder Verkürzung der Zeit kann eine Geschwindigkeit erhöht werden." Genau so ist es. Ohne diesen Erkenntnis, hätten wir nicht den technologischen Fortschritt gemacht, den wir haben. Wobei geht es nicht um die Geschwindigkeitserhöhung als das Ziel, sondern in unsere zivilisierten eifernden Welt, geht es meistens um die Verkürzung der benötigten Zeit. Daher arbeiten wir Richtung der Erhöhung der Geschwindigkeit, die uns die gleiche Strecken schneller zu erreichen erlaubt.

Ich aheb unlängst ein Erfahrung aus meiner Jugend beschrieben (wenn es hier in Forum war, entschuldige für Wiederholung). Ich hatte ein einfaches Wort genommen und ihn gedanklich zerlegt. Nach einer Zeit wurden die Buchstaben zu den "Bällen", die sich aus ihrer semantischen Ganzheit (dem Wort) herausgelöst haben. Am Ende wusste ich nicht, welche Sequenz von diesen "Bällen" die richtige war. Ich hatte noch viele jahren nachher ein Problem mit dem Wort. Immer wieder müsste ich mich vergewissern, dass es die richtige Reinfolge war. Ich würde nicht empfehlen, anderen dieses Experiment zu machen.
Was ich sagen will, scheint mir, dass Du eben in der gleiche Situation bist. du hast so "zerlegt", dass der Sinn verflogen ist. na ja, ich wünsche Dir, dass Du weg Zurück findest.
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Irena, um es mit Goethe zu sagen:
Mein schönes Fräulein, darf ich´s wagen,
Mein Arm und Geleit ihr anzutragen?:-)

Gegen so viel Verweigerung mag man den Mut verlieren und der Verzweiflung anheimfallen, deshalb meine willige Unterstützung, wenn es erlaubt ist!

Um gleich in die Vollen zu gehen: Die Behauptung, die „herkömmliche Definition von Geschwindigkeit beruht auf der Trennung von Raum und Zeit“ ist durch keinerlei Faktum gerechtfertigt. Die Definition von Geschwindigkeit ist Weg / Zeit und nicht Raum / Zeit. Diese Definition ist in jedwedem Raum bzw. jedweder Raumzeit gültig.

Es gibt nur EINE Definition von Geschwindigkeit.

Davon abgesehen hat in der SRT die Geschwindigkeit bzw. die Bewegung überhaupt keinen Einfluss auf den Raum. Was sich allein ändert, sind Koordinaten in zueinander bewegten Inertialsystemen. Die Koordinaten eines Minkowski-Raumes unterscheiden sich von einem euklidischen Raum durch die zusätzliche Koordinate für die Zeit.

Um Andreas Müller zu zitieren: „…Damit ÄHNELT die Minkowski-Metrik zwar der Euklidischen Metrik - der Unterschied besteht nur in einem Vorzeichen, der jedoch gewichtig ist und die LICHTKEGELSTRUKTUR von Raum und Zeit in der SRT prägt.“ (Hervorgehoben durch Großschreibung von mir.)

Gemeint ist mit einem „euklidischen Raum“, dass in ihm die euklidische Geometrie gültig ist. Die Definition von „Raum“ meint bei Euklid den „Anschauungsraum“, also den, der uns umgibt, den wir mit drei Koordinaten beschreiben können. Allgemein ist es ein Raum mit x Dimensionen, die „Zeitachse“, die in der Neuzeit hinzugefügt wurde, ist hier fast so angelegt, wie die drei Raumachsen – aber eben nur fast, sie wir mit einem Minuszeichen versehen – oder, je nach Konvention, auch mit einem Pluszeichen, wobei dann die drei Raumachsen ein Minuszeichen haben.

Der Unterschied in den Vorzeichen hat einen realen, physikalischen Grund. Er liegt in den Messdaten für das Verhalten von elektromagnetischen Wellen, die Theorie würde nicht mit den Messdaten übereinstimmen, wenn alle Vorzeichen gleich sind.

Mit alldem ist natürlich der Minkowski-Raum gemeint. Warum ähnelt er dem Euklid-Raum? Weil in beiden Räumen die Metrik flach ist. Warum ist der Minkowski-Raum flach? Weil er leer ist! Wobei gesagt werden muss, das Minkowski dabei nicht an die Raum-Krümmung im Sinne der ART gedacht hat, die kannte er schließlich noch nicht, die kannte damals niemand. Raumkrümmung war im Sinne einer Geometrie wie z. B. auf einer Kugel gemeint (die aber noch nicht durch eine Masse hervorgerufen wird). Dort ist die Metrik eine andere als bei Euklid.

Die Metrik der SRT ist also die eines leeren Raumes, eines Raumes, der NICHT gekrümmt ist und auch nicht gekrümmt wird – weil die Massen im Raum nicht auf den Raum wirken, modern ausgedrückt.

Die „Leere“ des Raumes bezieht sich also genau genommen auf eine spätere Erkenntnis.

Differenzen von Ortskoordinaten bzw. von Wegen und Längen sowie in der Zeit (Zeitdilatation) sind ausschließlich auf die Festlegung unterschiedlicher Koordinaten in Inertialsystemen, die sich zueinander bewegen sowie auf die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit für alle Systeme zurückzuführen und haben mit den Eigenschaften des Raumes (der Raumzeit) nichts zu tun.

So ist die oben erwähnt „Lichtkegelstruktur“ die graphische Darstellung der Tatsache, dass Information / Wechselwirkung höchstens mit Lichtgeschwindigkeit übermittelt werden kann. Auf dem Rand des Lichtkegels liegen alle Raumbereiche, die das Licht erreicht hat, innerhalb liegen die Bereiche, die mit Unterlichtgeschwindigkeit erreicht werden, außerhalb die Bereiche, die mit Überlichtgeschwindigkeit erreicht werden.

Dabei meint „zeitartig“ Objekte, die sich mit Unterlichtgeschwindigkeit bewegen, für die aber Zeit vergeht, „lichtartig“ ist alles, was sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegt und „raumartig“ jener Bereich, in dem nur noch „Raum vergeht“ – oder, die Zeit geht rückwärts oder was auch immer, es ist ein rein hypothetischer Bereich, weil nichts schneller als das Licht ist.

„Natürliche Einheiten“: c = 299 792 458 Meter

Es ist häufig nützlich und üblich, den Weg, den das Licht in einer Sekunde durchläuft, als Länge anzugeben und gleichzeitig die dafür benötigte Zeit ebenfalls als Sekunde. Das Licht hat dann die dimensionslose Geschwindigkeit von einer (Weg-)Sekunde pro einer (Zeit-)Sekunde, damit also 1 Sekunde / 1 Sekunde = 1 und folglich c = 1. „Dimensionslos“ heißt, man kann die Einheit einfach weglassen, hier also die Sekunde.

Der vernünftige und einleuchtende Grund für die Verwendung von „1“ ist schlicht die einfache Handhabung – man kann viel besser rechnen, weil man z. B. für eine Multiplikation die 1 einfach weglassen kann bzw. man nicht mit der Zahl 299 792 458 rechnen muss.

Dabei ist aber unbedingt zu beachten: Es gilt für diese Vereinfachung auch weiterhin, dass c = 299 792 458 Meter / Sekunde! Man braucht doch nur zu überlegen: 299 792 458 Meter legt das Licht in einer Sekunde zurück, das ist die Länge, und für 299 792 458 Meter benötigt das Licht eine Sekunde, das ist die Zeit. 299 792 458 / 299 792 458 = 1!

Für sehr viele Darstellungen, in denen c wichtig ist, kommt es gar nicht darauf an, die Länge des Weges oder eines Zeitintervalls zu kennen, es reicht vollkommen zu wissen, dass Länge pro Weg 1 ist.

So z. B. für die Beziehung zwischen Energie und Impuls:
E²=m²c⁴+p²c² ; in Natürlichen Einheiten : E²=P²+m². Denn ist doch klar, wie oft ich c mit c auch multipliziere – wenn c = 1 ist, kommt immer 1 heraus, und m mal 1 bleibt nun mal m.

Ganz anders sieht es aber hiermit aus: E=mc². Hier MUSS man den WERT für c einsetzen, weil wir sonst unsinnige Ergebnisse erhalten. Denn E gleich irgendeine Masse mal 1 (da ja 1² gleich 1 ist) würde bedeuten, dass E einfach denselben Wert hätte wie m, dass die Energie sich von der Masse überhaupt nicht unterscheiden würde.

Die Verwendung der Natürlichen Einheiten für physikalische Größen macht immer dann Sinn, wenn es nur um die Verhältnisse zwischen den Kräften geht. Die Werte dieser Größen sind aber nicht einfach das Verhältnis eins zu eins.

Was ich damit sagen will: Die Vorstellung, c wäre eine Geschwindigkeit, mit der man beliebig seine Raumgestaltung betreiben kann, verkennt die wahre Bedeutung von c.

So, Irena, nun reicht es mir!

LG

Henry
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„Was ich damit sagen will: Die Vorstellung, c wäre eine Geschwindigkeit, mit der man beliebig seine Raumgestaltung betreiben kann, verkennt die wahre Bedeutung von c.

Wer kennt die wahre Eigenschaft von Licht? c ist die (festgelegte) Geschwindigkeit von etwas, dessen Natur man bisher nicht kennt.
Der Raum für theoretische Interpreationen ist deshalb beliebig in jede Ecke von theoretischen Dimensionen treibbar (Raumgestaltung).
c ist der Kern einer Theorie, die im Endeffekt auf Unwissenheit gebaut ist.
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Meine Anmerkung zur Lichtuhr

In bewegten Inertialsystemen sind sämtliche Raumstrukturen durch die eigene Systemgeschwindigkeit geprägt. Es tickt die Lichtuhr. Lichtinformation wird stets auf kurzem Weg und direkt von Spiegel zu Spiegel gereicht. Der Weg des Lichtes wird durch die eingeprägte Grundgeschwindigkeit des Inertialsystems nicht beeinflusst. Der vermeintlich längere Weg ist lediglich ein Problem des fiktiven Beobachters - fiktive Beobachter sind aber kein Bestandteil realer Physik.

Das angesprochene Beobachterfiasko.

Harald
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Harald Denifle schrieb in Beitrag Nr. 2247-108:
Meine Anmerkung zur Lichtuhr

In bewegten Inertialsystemen sind sämtliche Raumstrukturen durch die eigene Systemgeschwindigkeit geprägt. Es tickt die Lichtuhr. Lichtinformation wird stets auf kurzem Weg und direkt von Spiegel zu Spiegel gereicht. Der Weg des Lichtes wird durch die eingeprägte Grundgeschwindigkeit des Inertialsystems nicht beeinflusst. Der vermeintlich längere Weg ist lediglich ein Problem des fiktiven Beobachters - fiktive Beobachter sind aber kein Bestandteil realer Physik.

Das angesprochene Beobachterfiasko.

Harald

Hi, Harald!

Siehe dazu meinen

Beitrag 2247-79
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Harald Denifle schrieb in Beitrag Nr. 2247-108:
Meine Anmerkung zur Lichtuhr

In bewegten Inertialsystemen sind sämtliche Raumstrukturen durch die eigene Systemgeschwindigkeit geprägt. Es tickt die Lichtuhr. Lichtinformation wird stets auf kurzem Weg und direkt von Spiegel zu Spiegel gereicht. Der Weg des Lichtes wird durch die eingeprägte Grundgeschwindigkeit des Inertialsystems nicht beeinflusst. Der vermeintlich längere Weg ist lediglich ein Problem des fiktiven Beobachters - fiktive Beobachter sind aber kein Bestandteil realer Physik.

Das angesprochene Beobachterfiasko.

Harald

Harald

Aber selbstverständlich gibt es dazu doch einiges zu sagen.

Es ist ein Gedankenexperiment und ausdrücklich auch so bezeichnet, es dient der Veranschaulichung.

Lass mal alles Relativistische weg! Was bleibt, ist ein Objekt, das sich senkrecht zur Blickrichtung eines äußeren Beobachters bewegt. Das ist durchaus vergleichbar mit dem fallenden Stein auf dem Schiffsbeispiel, der vom Ufer aus beobachtet wird.

Allein schon die Logik wird dir sagen, dass der äußere Beobachter einen längeren Weg misst als der Beobachter auf dem bewegten Schiff, da reicht der simple Pythagoras (wenn man von der Trägheit der Masse weiß). Warum scheint der Weg von außen länger? Der Stein behält die Bewegung bei, die er durch die Bewegung des Schiffes erhalten hat, es wirkt die Trägheit der Masse. Dadurch fällt er aus Sicht des Beobachters auf dem Schiff senkrecht nach unten und trifft den Boden, der sich ja ebenfalls bewegt und seine Position in Bezug auf die Hand, die den Stein loslässt, nicht ändert.

Würde der Stein seine Bewegung NICHT beibehalten, würde er den Boden nach hinten versetzt berühren, er würde aus Sicht des Beobachters auf dem Schiff den längeren Weg fallen. Ich vermute mal, das ist genau das, was man ohne Kenntnis der wahren physikalischen Zusammenhänge annehmen würde – so wie Aristoteles.

(Genau genommen fällt der Stein nach unten, er müsste aber in der Höhe der Hand über dem Boden verharren – er wird durch die Gravitation beschleunigt, was hier aber ignoriert wird; daher fällt er aus Sicht des Beobachters am Ufer eigentlich in einer Kurve, einer Parabel, und nicht gerade, wie Irena eingeworfen hat. Der Weg ist aber so kurz, dass das sowieso keine Rolle spielt.)

Die Information von Schiff zu Ufer erhält der Beobachter über das Licht. Und auch weiterhin ohne relativistische Effekte ist klar, dass für die Übertragung Zeit vergeht. Ob das Licht dabei für jeden Beobachter gleich schnell ist, ist erst mal Nebensache, wichtig ist, dass es sich nicht unendlich schnell bewegt.

Nun zur Lichtuhr. Den Begriff hat Einstein natürlich gewählt, weil er damit den Gedanken der Zeitdilatation anschaulich machen wollte. Alles, was sich in der Zeit periodisch verhält, kann auch als Uhr benutzt werden, so eben auch ein Photon, das zwischen zwei Spiegeln reflektiert wird.

Um aber erst mal bei dem Vergleich mit dem Stein und dem Schiff zu bleiben: Man kann heute einzelne Photonen aussenden und natürlich auch registrieren. Ein Experiment wie auf dem Schiff, nur mit einem Raumschiff und einem stationären Satelliten lässt sich – zumindest ebenfalls als Gedankenexperiment – durchführen. Ich denke aber, es geht auch real.

Man könnte die Information „Photon gesendet – Photon angekommen“ ganz, wie vom Schiff zum Ufer, nun vom Raumschiff zum Satelliten senden. Was man nun auf jeden Fall logisch folgern kann ist, dass das Photon aus Sicht des Beobachters im Satelliten einen längeren Weg nimmt. Das ist keine Annahme, die aus der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit folgt, sondern das ist ganz klassische Physik.

Das Szenario ist ein ganz anderes, nämlich: Warum kommt der Stein für beide Beobachter zur selben Zeit am Boden an, obwohl er doch aus Sicht des Beobachters am Ufer einen längeren Weg nimmt? Na klar, weil er auch schneller ist aus dieser Sicht, er hat die Eigengeschwindigkeit plus die des Schiffes.

Für ein Photon – also für elektromagnetische Wellen wie das Licht – gilt aber, dass es für JEDEN Beobachter dieselbe Geschwindigkeit hat. Daraus folgt: Vollkommen gleichgültig, aus oder in welchem wie auch immer gearteten System und gleichgültig, wie sie ein System bewegt, Licht hat IMMER dieselbe Geschwindigkeit. Das ist ein experimentell bestätigtes Faktum.

Wenn das Photon aus Sicht des Beobachters im Satelliten aber einen längeren Weg zurücklegt als aus der Sicht im Raumschiff, andererseits das Photon aber IMMER dieselbe Geschwindigkeit hat, kann man die Geschwindigkeit des Raumschiffes NICHT ZUR GESCHWINDIGKEIT DES PHOTONS ADDIEREN!

Das Photon benötigt aus Sicht von außen mehr Zeit, um den Weg zurückzulegen. Dieses Mehr an Zeit gilt für alle Objekte, die sich mit relativistischer Geschwindigkeit bewegen, weil die Lichtgeschwindigkeit eine Grenze ist, die von Objekten mit Ruhemasse nicht erreicht werden kann (eigentlich gilt es für JEDE Geschwindigkeit, aber die Effekte sind im „normalen“ Bereich gering, wenn sie überhaupt messbar sind).

Und dieses Mehr an Zeit ist die Zeitdilatation.

Henry
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Hallo Henry

Bewegt sich ein Zug in der Zero Zone mit 20 km/h kann ein Radfahrer im Mittelgang mit 20 km/h in Fahrtrichtung ebenfalls dahingleiten. Durch addieren ergibt sich gegenüber der Zero Zone somit eine Phantomgeschwindigkeit von 40 km/h.
Die „Teilchengeschwindigkeiten“ bleiben jedoch bei 20 km/h.

Bei 100 km/h + 100 km/h beträgt die Summe 200 km/h.

Bei 150 000 km/s + 150 000 km/s beträgt die Phantomgeschwindigkeit 300 000 km/s gegenüber der Zero Zone. Beide Geschwindigkeiten betragen somit halbe Lichtgeschwindigkeit und können einfach zur vermeintlichen Lichtgeschwindigkeit zusammengefügt werden. Es findet kein Übergang zu einem vermuteten paradoxen Phänomen statt. Bei 300 000 km/s + 300 000 km/s ist dann aber zumindest für die Lichtgeschwindigkeit ein Mehr, nicht mehr möglich.

Für Inertialsysteme ist das nicht so sicher.

Ein im rechten Winkel zur Anordnung stehender FiAsKo - Beobachter müsste schon im Tempo des Inertialsystems reisen um etwas zu sehen und wäre dann wohl Teil des Systems und könnte folglich keine Längenanteile feststellen um den Pythagoras einzusetzen. Die Versuchsanordnung von hinten betrachtet streckt das Tick – Tick bei einer Entfernung und staucht das Tack – Tack bei der Rückreise der Zugsgarnitur.

Zeitlich bleibt aber alles beim Alten – Nada Dilata.

Harald
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Hallo Harald Denifle,

Was ist eine Zero Zone? Ein absolutes Bezugssystem?
Und was ist eine Phantomgeschwindigkeit? Inwiefern unterscheidet sie sich von einer Relativgeschwindigkeit?
Und was ist in diesem Zusammenhang eine Teilchengeschwindigkeit?

100 km/h + 100 km/h sind nur in sehr guter Näherung 200 Km/h!
150 000 km/s + 150 000 km/s sind 240000 Km/s. Das hat Henry an anderer Stelle schon vorgerechnet.

Du machst deinen Standpunkt nicht dadurch klar, indem du Begriffe erfindest und uns über deren Bedeutung im Unklaren lässt, sondern dadurch, dass du klar definierte Begriffe der Physik verwendest, unter denen jeder, der Physik gelernt hat, das Gleiche versteht.
Nehme dir ein Physikbuch vor und zeige, was trotz empirischer Bestätigung falsch ist. Wenn dir das gelingt, was ich bezweifle, kannst du die Notwendigkeit neuer Begriffe aufzeigen – aber nur dann.

mfg okotombrok
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(Francis Picabia)
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Henry-Dochwieder schrieb in Beitrag Nr. 2247-110:
Es ist ein Gedankenexperiment und ausdrücklich auch so bezeichnet, es dient der Veranschaulichung.



Hallo!

Der Stein, der auf einem Schiff senkrecht nach unten fällt, fällt von jedem Standpunkt aus betrachtet senkrecht nach unten.
Egal ist dabei die Geschwindigkeit des Schiffes, die Richtung (Winkel) von dem aus es beobachtet wird und die Entfernung des Beobachters zum Schiff.

Was allerdings unabdingbar ist, wenn man sich mit Hilfe des Beobachters (der Theorie) den Vorgang vor Augen führt, dass die Lichtlaufdauer des Lichtes vom Schiff bis zum Beobachter nicht unter den (theoretischen) Tisch gekehrt werden darf.
Diese Lichtlaufdauer wird dann in Skizzen maßlos übertrieben (völlig realitätsfremd) meistens mit Hilfe von Dreiecken verklärt dargestellt.
Allen Theorien zum Trotz schaut es doch in der Realität anders aus.

Jede und jeder kann probieren, ob er den fallenden Stein auf einem (vorbeifahrenden) Schiff, vom Ufer aus betrachtet, tatsächlich schräg fallen sehen würde. Alle Beobachter würden dies verneinen. Egal, wie weit sie vom Schiff entfernt stehen würden.

Gruß

Gnom
Beitrag zuletzt bearbeitet von Gnom am 14.08.2016 um 11:50 Uhr.
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Irena schrieb in Beitrag Nr. 2247-105:
Harti schrieb in Beitrag Nr. 2247-103:
Es ist m.E. erforderlich, diesen Beziehungscharakter in den Blick zu nehmen, weil Raum und Zeit bei Anwendung auf Bewegungen entgegengesetzt von einander abhängig sind. .
Hervorhebung von mir. Die Geschwindigkeit ist nämlich eine mathematische Formel, die diese Beziehung veranschaulicht.

Ich halte es für erforderlich, bei Veränderungen, die eine räumliche und eine zeitliche Komponente haben, sich den Beziehungscharakter von Geschwindigkeit bewußt zu machen, weil man dann die gegenseitige Abhängigkeit von Raum und Zeit und damit das Wesen der Lichtgeschwindigkeit besser versteht.

Vielleicht sollte ich zunächst klarstellen, dass ich den Begriff "Raum" z.T. als Oberbegriff verwende, unter den sowohl eindimensionaler Raum (=Strecke), zweidimensionaler Raum (=Fläche) und dreidimensionaler Raum (=Körper) fällt. Der Definition von Geschwindigkeit (Strecke/Zeit) liegt eine räumlich eindimensionale Betrachtung zugrunde.
Geschwindigkeit und Bewegung in diesem Sinne ist in einem Koordinatensystem mit einer Raum- und einer Zeitachse darstellbar.
Die Lichtgeschwindigkeit erscheint auf der Grundlage der herkömmlichen Einheiten (Kilometer/Sekunde) in einem einfachen Weg-/Zeitdiagramm mit einem Wert von ca. 300000 km/sec. Dieser Wert wird durch die Wahl der Länge der Einheiten bestimmt. Man könnte durch Änderung der Einheiten auch Werte von 2000000 oder 400000 km/sec erzeugen. Offensichtlich ist daher der Wert von 3000000 zu 1 nicht fundamental und erklärt das Wesen der Lichtgeschwindigkeit nicht.

Bei der Lichtgeschwindigkeit handelt es sich um die Anwendung der Kategorien von Raum und Zeit auf den Elektromagnetismus. Die elektromangnetische Wechselwirkung ist also das tatsächliche Geschehen, das der Lichtgeschwindigkeit zugrunde liegt. Bei der Vereinheitlichung von Raum und Zeit zur Raumzeit geht man davon aus, dass jede Veränderung einen räumlichen und einen zeitlichen Anteil hat. Wenn eine Veränderung nur einen zeitlichen Anteil hat (es vergeht nur Zeit), bedeutet das in herkömmlicher Betrachtung absolute Ruhe. Wenn eine Veränderung nur einen räumlichen Anteil hat, bedeutet dies in herkömmlicher Betrachtung "unendliche Geschwindigkeit". Beides sind nichtrealistische Fiktionen. Wenn der zeitliche Anteil der Veränderung und der räumliche Anteil der Veränderung gleich sind, handelt es sich um die Lichtgeschwindigkeit.
In einem Raumzeitkoordinatensystem erscheint die Lichtgeschwindigkeit mit der Steigung 1, weil die genannten Anteile gleich sind.
Wenn der Zeitanteil einer Veränderung größer ist als der Raumanteil, handelt es sich im herkömmlichen Sinn um Unterlichtgeschwindigkeit, wenn der Raumanteil größer ist handelt es sich um Überlichtgeschwindigkeit.

Die Lichtgeschwindigkeit ist in dieser raumzeitlichen Betrachtung eine Grenzgeschwindigkeit, die unsere Bewegungs- und Informationsmöglichkeiten beschränkt. Das reale Fundament der Lichtgeschwindigkeit ist aber der Elektromagnetismus. Es wäre deshalb fundamentaler zu fragen, warum begrenzt der Elektromagnetismus unsere Bewegungs- und Informationsmöglichkeiten ?

MfG
Harti
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Wichtig ist, dass man nicht aufhört zu fragen. A.E.
Beitrag zuletzt bearbeitet von Harti am 14.08.2016 um 20:30 Uhr.
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Hallo Okotombrok

Es ist klar eine Fehlleistung der Physik, die vermutete maximale Geschwindigkeit für eine Lichtweiterleitung mit der maximal möglichen Geschwindigkeit von Inertialsystemen gleichzusetzen. Die „Bauteile“ scheinen doch stark unterschiedlich zu sein für diese gewagte Annahme.

Grundsätzlich kann man sich x-beliebige Inertialsysteme ineinander verschachtelt vorstellen. Im 9.ten InSym befindet sich etwa angenommen das 10.te InSym. Man kann dann das 5.te InSym als Zero Zone festlegen um die Bewegungen der implementierten InSyme zu berechnen.

Zeitdilatationen werden trotzdem keine auftreten.

„Teilchengeschwindigkeiten“ – Teilchen? – Was soll das denn sein? – Strukturen vielleicht.

Bei Temperaturänderungen ändern sich Strukturen in verschiedenen InSymen vermutlich ident. Eine Grundannahme bei InSymen. Man kann somit damit rechnen, dass die Eigenschaften des Raumes in verschiedenen InSymen gleich sind.

Zu begreifen ist, Lichtinformation wird weder beschleunigt noch verzögert, sondern stets durch die „Möglichkeiten“ des Raumes weitergereicht.
Da idente Raumstrukturen in den wechselnden InSymen anzutreffen sind erfolgt die Weitergabe von Licht immer mit Lichtgeschwindigkeit. Die Bedingung der Nichtüberschreitung der LG wird nicht verletzt und überall penibel eingehalten.

„Phantomgeschwindigkeit“ ist die eigeprägte Eigenbewegung eines InSyms.
Expandierende oder implementierende Mechanismen sind weitere „Phantomeigenschaften“ von InSymen.

Harald
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Harald Denifle schrieb in Beitrag Nr. 2247-115:
„Phantomgeschwindigkeit“ ist die eigeprägte Eigenbewegung eines InSyms.

Ja, natürlich, jetzt wo du's sagst fällt's mir wieder ein.
Nun habe ich aber leider vergessen, worin denn die Eigenbewegung eines Inerialsystems eingeprägt ist!
Sicher kannst du mir helfen.
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Prägung bedeutet, dass alle „Bauteile“ eines Inertialsystems mit der Systemgeschwindigkeit bewegt werden
und keine differenziellen Effekte aus der Systemgeschwindigkeit auftreten oder zu erwarten sind.
Wir basteln an identen Inertialsystemen.

Harald
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Gnom schrieb in Beitrag Nr. 2247-113:
Was allerdings unabdingbar ist, wenn man sich mit Hilfe des Beobachters (der Theorie) den Vorgang vor Augen führt, dass die Lichtlaufdauer des Lichtes vom Schiff bis zum Beobachter nicht unter den (theoretischen) Tisch gekehrt werden darf.

Das tut auch niemand.
Die Lichtlaufzeiten werden bei der Berechnung dessen, was beobachtet wird, berücksichtigt und herausgerechnet.
Was übrig bleibt ist die Zeitdilatation

Zitat:
Diese Lichtlaufdauer wird dann in Skizzen maßlos übertrieben (völlig realitätsfremd) meistens mit Hilfe von Dreiecken verklärt dargestellt.
Allen Theorien zum Trotz schaut es doch in der Realität anders aus.

Der Ausdruck "maßlos übertrieben" impliziert, dass irgendetwas vorhanden sein muss, was übertrieben werden kann.
Dass es in der Realität dann anders aussehen soll steht im Widerspruch dazu.
Mit deiner Argumentation könnte man auch behaupten, ein Grashalm besäße keine Masse, weil maßlos übertrieben.
Übrigens, bei GPS wird nicht nur die Zeitdikatation der SRT berücksichtigt, sondern auch noch die gravitative Zeitdilatation.
Würde das nicht berücksichtigt werden, gäbe es beim GPS nur eine Genauigkeit von +- ca. 11 Km.
Maßlos übertrieben?
Ein weiteres Beispiel ist die im Alltag beobachtbare Kraftwirkung auf stromdurchflossene Leiter. Wenn auch in "klassich orientierten Fachbüchern" das klassisch erklärt wird (was bei jemanden, der Elektriker werden will, durchaus sinnvoll ist), so hält es einer genaueren Überprüfung nicht stand und erst die SRT kann das schlüssig beschreiben.

Schon eine illustre Gesellschaft hier.
Der eine erfindet neue Begriffe, weil er die herkömmlichen, empirisch bestätigten, nicht intuitiv erfassen kann, der Andere stellt unhaltbare Behauptungen auf ohne sie auch nur ansatzweise begründen geschweige denn mathematisch belegen kann.

Nicht dass jemand auf die Idee kommt, ich will hier ernsthaft mit euch diskutieren – reiner Zeitvertreib.
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Harald Denifle schrieb in Beitrag Nr. 2247-117:
Prägung bedeutet, dass alle „Bauteile“ eines Inertialsystems mit der Systemgeschwindigkeit bewegt werden
und keine differenziellen Effekte aus der Systemgeschwindigkeit auftreten oder zu erwarten sind.

Wenn du mit "Bauteilen eines Inertialsystems" Objekte meinst, deren Relativgeschwindigkeiten zueinander in einem Inertialsystem beschrieben werden, dann werden diese Objekte sicherlich nicht vom Inertialsystem bewegt.

Zitat von Denifle:
Wir basteln an identen Inertialsystemen.

Falsch!
Du bastelst an identen Inertialsystemen.
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Harti schrieb in Beitrag Nr. 2247-114:
Der Definition von Geschwindigkeit (Strecke/Zeit) liegt eine räumlich eindimensionale Betrachtung zugrunde.

Schon in der klassischen Bewegungslehre stellt die Geschwindigkeit eine vektorielle Größe dar.
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