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Geschwindigkeit der Erde im Weltall

Thema erstellt von Censec 
Beiträge: 1, Mitglied seit 16 Jahren
Ich hab mir wasistzeit mit großem Interesse durchgelesen.
Nun ist mir wieder ein Thema eingefallen, über das ich schon lange nachdenke:

Mit welcher absoluten Geschwindigkeit bewegt sich die Erde durch das All?

Dazu einige Überlegungen von mir:
*) Da die Zeit relativ ist, müsste doch auch die Geschwindigkeit (zurückgelegter Weg innerhalb einer bestimmten Zeit) relativ sein? Das bedeutet man kann gar keine absolute Geschwindigkeit bestimmen?

*) In Relation zum Zentrum unserer Galaxie müsste sich die Erde doch wahnsinnig schnell um dieses Zentrum bewegen? Wurde diese Geschwindigkeit jemals bestimmt? Wenn ja wie hoch ist diese? Selbst wenn eine Zeitreise glücken sollte - bei der Menge von ineinander verschachtelten Umlaufbahnen möchte ich nicht wissen wie schwierig es dann sein muss die Position der Erde vor ca. 2000 Jahren zu bestimmen um den Zeitreisenden dann z.B. neben Jesus "auftauchen" zu lassen... :-)

*) Da wir uns mit sehr hoher Geschwindigkeit bewegen, müssen sich doch die relativistischen Effekte (in Relation z.B. zu Sternen, die sich näher dem Zentrum der Galaxis befinden) sehr stark bemerkbar machen?

*) Da die Lichtgeschwindigkeit absolut ist, müsste sich doch unsere Geschwindigkeit in Relation zur Lichtgeschwindigkeit ermitteln lassen?

*) Wenn es so etwas wie den "Äther" wirklich gibt, müsste sich doch die absolute Geschwindigkeit der Erde im Gegensatz zum (ruhenden) Äther bestimmen lassen?


Die Lichtgeschwindigkeit ist absolut und angeblich die Obergrenze, mit der sich Teilchen bewegen können.
Wenn sich nun ein Teilchen mit annähernder Lichtgeschwindigkeit bewegt, dann vergeht für dieses Teilchen (in Relation zum Rest des Universums) die Zeit extrem langsam, sie steht fast still.
Wenn sich nun ein Teilchen gar nicht bewegt, also in Relation zum Rest des Universums still steht, dann müsste für dieses Teilchen die Zeit doch fast unendlich schnell vergehen, oder?
Hier stellt sich die Frage welchen Bezugspunkt nimmt man denn her, um ein Teilchen als absolut stillstehend bzw. sich mit annähernder Lichtgeschwindigkeit fortbewegend beschreiben zu können?

Ich hoffe irgend jemand kann für mich etwas Licht in diese Angelegenheit bringen :-)


Yours digitally,
Wolfhard
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Beiträge: 65, Mitglied seit 16 Jahren
...meiner Auffassung nach ist es uns Involvierten nicht möglich, die absolute Geschwindigkeit von irgendetwas im Universum feststellen zu können.
Es ist uns lediglich möglich, die relative Geschwindigkeit im Verhältnis zu einem anderen Objekt (auch: Lichtgeschiwindigkeit) festzustellen.
Nehmen wir an, das Universum ist wie der Pazifik. Nur mit dem Unterschied, dass Du weder ein Ufer, noch den Meeresgrund, noch die Wasseroberfläche entdecken kannst. Du weisst also nicht, in welcher Richtung und wie weit entfernt die Grenze ist. Du weisst nur, dass Du irgendwann nicht mehr weiter sehen kannst, hast aber irgendwie das Gefühl, dass es da noch weiter geht.
Nunja, und in diesem Pazifik bist Du mit Deiner Nussschale von einem U-Boot unterwegs. Ein paar Fische sind da, andere U-Boote. Und vielleicht tote Thunfische. Aber Du bist umgeben von einer Menge pazifischer Strömungen. Du hast keine Chance festzustellen, wie schnell Du Dich innerhalb des Pazifiks absolut fortbewegst. Das einzige, was Du tun kannst, ist Deine Geschwindigkeit im Verhältnis mit den Fischen zu bestimmen.
Ja. Und dann gibt es noch den besonders schnellen Fisch. Den Lichtfisch. Der ist so unglaublich schnell, dass Du annimmst, er ist der schnellste von allen. Der absolut schnellste Fisch. Du hast aber keine Ahnung, wie schnell er tatsächlich ist, weil alles Wasser um Dich herum blubbert und wabert und wappt. Du weisst auch nicht, ob es draußen in den wirklichen Weiten des Pazifiks (die Du niemals erreichen kannst) nicht doch noch einen schnelleren Fisch gibt.
Du weisst auch nicht, ob es vielleicht im Atlantik einen schnelleren gibt. Du weisst nicht mal, ob es den Atlantik überhaupt gibt...

Kurz gesagt: Ohne fixen Bezugspunkt ist eine absolute Größe nicht feststellbar. Persönlich vertrete ich die Auffassung, dass aus diesem Grunde auch die angeblich absolute Größe der Lichtgeschwindigkeit zumindest angezweifelt werden darf.
Es gibt hierüber einen bemerkenswerten Beitrag Nr. 661-3 von |-|ardy. In dem Hühnerbeispiel wird anschaulich gemacht, dass man sich die Lichtgeschwindigkeit nur der Einfachheit halber als Konstante ausgesucht haben könnte. Den Beitrag gibt's hier: Beitrag Nr. 661-1

Zum Thema Zeitreisen bin ich offenbar einer ähnlichen Meinung, wie Du. Ich habe hierüber schon mal mit Timeout diskutiert (ein brillianter Denker, wie mir scheint). Timeout bringt Argumente, die zumindest vordergründig nicht von der Hand zu weisen sind, gelegentlich werde ich mich darüber verkopfen.

Zum Thema Zeitverstreichen geht man ja von Folgendem aus:
Bewegt man sich zu 0% im Raum, dann bewegt man sich zu 100% in der Zeit.
Bewegt man sich zu 10% im Raum, dann bewegt man sich zu 90% in der Zeit.
Undsoweiter - man bewegt sich stets zu 100%
Bei Erreichen von Lichtgeschwindigkeit bewegt man sich (angeblich) zu 100% im Raum und zu 0% in der Zeit.
Und bei Überschreiten der Lichtgeschwindigkeit würde man sich z. B. zu 110% im Raum und zu -10% in der Zeit bewegen. Das hieße, die Zeit liefe rückwärts.
Um auf diese Weise aber eine Zeitreise in die Zukunft zu unternehmen, müsste man sich z. B. zu -10% im Raum und zu 110% in der Zeit bewegen.
Ich bin mir jetzt nicht ganz sicher, wie man sich zu -10% im Raum bewegen sollte....

Aber womöglich gibt es noch eine andere Variante, um in die Zukunft zu reisen.

Andererseits ist das ganze Spiel mit den Prozenten natürlich alles unausgegorenes Wischiwaschi, wenn einem irgendein Bezugspunkt fehlt. Und ich meine - der fehlt halt.

Viele Grüße!
Ha, der Em

Merke gut: Gutes muss nicht billig sein!

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Beitrag zuletzt bearbeitet von Ha, der Em am 19.09.2005 um 10:58 Uhr.
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Beiträge: 726, Mitglied seit 16 Jahren
Nachdem ich hier von Ha, dem Em so gelobt wurde, muss ich wohl hier auch antworten :-)

Censec schrieb in Beitrag Nr. 719-1:
Ich hab mir wasistzeit mit großem Interesse durchgelesen.
Nun ist mir wieder ein Thema eingefallen, über das ich schon lange nachdenke:

Mit welcher absoluten Geschwindigkeit bewegt sich die Erde durch das All?

Dazu einige Überlegungen von mir:
*) Da die Zeit relativ ist, müsste doch auch die Geschwindigkeit (zurückgelegter Weg innerhalb einer bestimmten Zeit) relativ sein? Das bedeutet man kann gar keine absolute Geschwindigkeit bestimmen?
In der Tat kann man keine absolute Geschwindigkeit bestimmen, genau das besagt das Relativitätsprinzip. Allerdings galt das auch schon in der Newtonschen Mechanik mit absoluter Zeit. Das Problem war nur, dass es für die Elektrodynamik nicht zu gelten schien, aber entsprechende Experimente keine absolute Geschwindigkeit messen konnten. Dieses Problem wurde dann von Einstein mit der Relativitätstheorie gelöst, indem Raum und Zeit nicht mehr absolut sind.

Die "absoluteste Geschwingigkeit" in der Relativitätstheorie ist die Vakuumlichtgeschwindigkeit, die hat nämlich relativ zu jedem Bezugssystem denselben Betrag, wenngleich die Richtung eines Lichtstrahls immer noch vom Beobachter abhängt.

Allerdings kann man noch etwas messen, was einer absoluten Geschwindigkeit der Erde verdammt nahe kommt: die Geschwindigkeit der Erde gegenüber dem Mikrowellenhintergrund des Universums. Die 2,7-Kelvin-Hintergrundstrahlung hat nämlich ein definiertes Bezugssystem, und nur in dem ist sie wirklich isotrop (also in allen Richtungen gleich). Vereinfacht ausgedrückt scheint das Universum in der Richtung, in die wir uns relativ zum Mikrowellenhintergrund bewegen, etwas wärmer zu sein, als in der Gegenrichtung. Diese Geschwindigkeit hat man in der Tat gemessen, laut Wikipedia ist die Geschwindigkeit der Sonne gegenüber der Hintergrundstrahlung 369500 m/s. Die Geschwindigkeit der Erde auf der Bahn um die Sonne beträgt laut derselben Quelle 30000 m/s, so dass die Geschwindigkeit der Erde gegen die Hintergrundstrahlung maximal zwischen 339500 m/s und 399500 m/s schwanken dürfte (falls die Bewegung der Sonne gegenüber der Hintergrundstrahlung in eine Richtung in der Ekliptik erfolgt; im anderen Extremfall, wenn sich die Sonne senkrecht zur Ekliptik durch den Hintergrund bewegen sollte, ist die Geschwindigkeit Erde-Hintergrund nach Pythagoras ca. 370700 m/s).

Der Wikipedia-Artikel mit den Geschwindigkeiten ist übrigens http://de.wikipedia.org/wiki/Meter_pro_Sekunde

Zitat:
*) In Relation zum Zentrum unserer Galaxie müsste sich die Erde doch wahnsinnig schnell um dieses Zentrum bewegen? Wurde diese Geschwindigkeit jemals bestimmt? Wenn ja wie hoch ist diese? Selbst wenn eine Zeitreise glücken sollte - bei der Menge von ineinander verschachtelten Umlaufbahnen möchte ich nicht wissen wie schwierig es dann sein muss die Position der Erde vor ca. 2000 Jahren zu bestimmen um den Zeitreisenden dann z.B. neben Jesus "auftauchen" zu lassen... :-)

Ebenfalls aus der Wikipedia: Die Geschwindigkeit der Sonne um das Galaktische Zentrum ist 220000 m/s (die entsprechende Umrechnung für die Erde erspare ich mir diesmal). Im Prinzip wäre es m.E. jedenfalls kein Problem, für eine Zeitreise die Koordinaten zu berechnen. Das Problem ist, die Zeitreise dann auch durchzuführen.

Zitat:
*) Da wir uns mit sehr hoher Geschwindigkeit bewegen, müssen sich doch die relativistischen Effekte (in Relation z.B. zu Sternen, die sich näher dem Zentrum der Galaxis befinden) sehr stark bemerkbar machen?

Das Licht ist mit knapp 300 Millionen m/s unterwegs, dagegen sind 220000 ein Klacks (nicht mal ein Promille!). Allzuviel Relativistik kommt da nicht ins Spiel.

Zitat:
*) Da die Lichtgeschwindigkeit absolut ist, müsste sich doch unsere Geschwindigkeit in Relation zur Lichtgeschwindigkeit ermitteln lassen?

Sicher, sie beträgt genau 299792458 m/s :-)

Zitat:
*) Wenn es so etwas wie den "Äther" wirklich gibt, müsste sich doch die absolute Geschwindigkeit der Erde im Gegensatz zum (ruhenden) Äther bestimmen lassen?

Genau das war die Idee des Michelson-Morley-Experiments. Und die Tatsache, dass keine solche Geschwindigkeit nachgewiesen werden konnte (weder mit diesem, noch mit irgendeinem anderen Experiment), war das Problem, das Einstein schließlich mit seiner speziellen Relativitätstheorie gelöst hat.

Zitat:
Die Lichtgeschwindigkeit ist absolut und angeblich die Obergrenze, mit der sich Teilchen bewegen können.

Gefährliche Ausdrucksweise: Sie ist "absolut" in dem Sinne, dass sie nicht vom Bezugssystem abhängt. Sie ist nicht "absolut" in dem Sinne, dass es ein bevorzugtes Bezugssystem gibt, in dem man sie zu messen hat. Und in der Tat ist die Lichtgeschwindigkeit die Obergrenze, mit der sich Teilchen bewegen lassen (zumindest, wenn man von normalen Teilchen und normaler Bewegung ausgeht :-))

Zitat:
Wenn sich nun ein Teilchen mit annähernder Lichtgeschwindigkeit bewegt, dann vergeht für dieses Teilchen (in Relation zum Rest des Universums) die Zeit extrem langsam, sie steht fast still.

Fast: Wenn sich ein Teilchen mit annähernder Lichtgeschwindigkeit relativ zu einem Beobachter bewegt, dann geht für diesen Beobachter die Zeit des Teilchens extrem langsam. Aus Sicht eines zweiten, mit dem Teilchen mitbewegten Beobachters hingegen ist der erste Beobachter mit fast Lichtgeschwindigkeit unterwegs, und deshalb geht dessen Uhr aus Sicht des zweiten Beobachters langsamer, während für das Teilchen die Zeit ganz normal verläuft.

Zitat:
Wenn sich nun ein Teilchen gar nicht bewegt, also in Relation zum Rest des Universums still steht, dann müsste für dieses Teilchen die Zeit doch fast unendlich schnell vergehen, oder?

Nein. Erstens, was soll "in Relation zum Rest des Universums stillstehen" bedeuten? Zweitens: Relativ zu sich selbst ruuht ein Teilchen immer. Wenn also ein Teilchen relativ zu irgendwas ruht, vergeht seine Zeit mit der "Geschwindigkeit" 1 Sekunde pro Sekunde. (Gravitationseffekte seien hier mal ausgeschlossen).

Zitat:
Hier stellt sich die Frage welchen Bezugspunkt nimmt man denn her, um ein Teilchen als absolut stillstehend bzw. sich mit annähernder Lichtgeschwindigkeit fortbewegend beschreiben zu können?

Am einfachsten sich selbst (vorausgesetzt, man wird gerade nicht beschleunigt).

Zitat:
Ich hoffe irgend jemand kann für mich etwas Licht in diese Angelegenheit bringen :-)

Ich hoffe, das ist mir gelungen :-)

Yours alphabetically ;-)
Timeout
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Zitat:
Fast: Wenn sich ein Teilchen mit annähernder Lichtgeschwindigkeit relativ zu einem Beobachter bewegt, dann geht für diesen Beobachter die Zeit des Teilchens extrem langsam. Aus Sicht eines zweiten, mit dem Teilchen mitbewegten Beobachters hingegen ist der erste Beobachter mit fast Lichtgeschwindigkeit unterwegs, und deshalb geht dessen Uhr aus Sicht des zweiten Beobachters langsamer, während für das Teilchen die Zeit ganz normal verläuft.

Wäre dann nicht Überlichtgeschwindigkeit möglich, wenn sich der Beobachter auf ein sich mit Lichtgeschwindigkeit näherndes Teilchen zubewegt?
 
 
 
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Ha, der Em schrieb in Beitrag Nr. 719-4:
Wäre dann nicht Überlichtgeschwindigkeit möglich, wenn sich der Beobachter auf ein sich mit Lichtgeschwindigkeit näherndes Teilchen zubewegt?

Nein. Relativ zum Beobachter bewegt sich das Licht immer mit Lichtgeschwindigkeit. Relativ zu jedem Beobachter.
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*kopfkratz

...wenn ich im Garten sitze und ein Teilchen saust mit Lichtgeschwindigkeit an mir vorbei - dann ist die Geschwindigkeit dieses Teilchens aus meiner Sicht die Lichtgeschwindigkeit.
Oder?
Wenn ich ein zweites Teilchen sattele und mit diesem ebenfalls mit Lichtgeschwindigkeit parallel neben dem ersten herreite, dann ist die Geschwindigkeit des ersten Teilchens aus meiner Sicht null.
Oder?
Und wenn ich so auf meinem Teilchen mit Lichtgeschwindigkeit durch das Universum düse, und mir kommt ein weiteres Teilchen mit Lichtgeschwindigkeit entgegen, dann ist die Geschwindigkeit dieses entgegenkommenden Teilchens aus meiner Sicht die doppelte Lichtgeschwindigkeit...
Sehe ich das soweit richtig?
(Antwort: vermutlich sehe ich das nicht richtig, weil ich einen Beobachter brauche, der mir sagt, ich sei mit Lichtgeschwindigkeit unterwegs...)
Und wenn sich das Licht relativ zu jedem Beobachter mit Lichtgeschwindigkeit bewegt, würde der Lichtstrahl einer Taschenlampe, die ich während meines Reitens zücke, in Reitrichtung ebenfalls mit Lichgeschwindigkeit entweichen, genauso wie nach rückwärts...?!
Hm...wenn ein Beobachter auf einem Planeten das ganze Szenario beobachten würde, was würde er sehen? Einen Teilchenreiter, der mit Lichtgeschwindigkeit vorbei reitet, dabei eine Taschenlampe zückt und mit dieser in die selbe Richtung leuchtet.
Was würde dieser Beobachter sehen...? Aus seiner Sicht - mit welcher Geschwindigkeit würde der Lichtstrahl meine Taschenlampe verlassen?!

Was würde dann aus meiner Sicht mit einem zweiten Teilchenreiter geschehen, der mir auf seinem Teilchen mit doppelter Lichtgeschwindigkeit entgegenreitet?!

*grübel...

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Beitrag zuletzt bearbeitet von Ha, der Em am 06.10.2005 um 16:06 Uhr.
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Ha, der Em schrieb in Beitrag Nr. 719-6:
*kopfkratz

...wenn ich im Garten sitze und ein Teilchen saust mit Lichtgeschwindigkeit an mir vorbei - dann ist die Geschwindigkeit dieses Teilchens aus meiner Sicht die Lichtgeschwindigkeit.
Oder?
Genau.
Zitat:
Wenn ich ein zweites Teilchen sattele und mit diesem ebenfalls mit Lichtgeschwindigkeit parallel neben dem ersten herreite, dann ist die Geschwindigkeit des ersten Teilchens aus meiner Sicht null.
Oder?
Du kannst nicht auf dem Lichtteilchen reiten, weil Bezugssysteme immer Unterlichtgeschwindigkeit haben. Solange man unter der Lichtgeschwindigkeit bleibt, ist alles OK, aber bei Lichtgeschwindigkeit werden einige Größen singulär, und die Zeitachste fällt mit einer Raumachse zusammen.
Aber man könnte vielleicht so argumentieren: Wenn Du mit Lichtgeschwindigkeit reisen würdest, dann stünde die Zeit für Dich still, und somit gäbe es keinen Unterschied für Dich zwischen Geschwindigkeit 0 und Lichtgeschwindigkeit. Insofern wäre es auch kein Widerspruch, dass das Lichtteilchen relativ zu Dir ruht, und dennoch relativ zu Dir mit Lichtgeschwindigkeit unterwegs ist.
Das alles aber bitte nicht zu stark auf die Goldwaage legen, denn wie gesagt, ein Beobachter mit Lichtgeschwindigkeit ergibt nicht wirklich einen Sinn.
Zitat:
Und wenn ich so auf meinem Teilchen mit Lichtgeschwindigkeit durch das Universum düse, und mir kommt ein weiteres Teilchen mit Lichtgeschwindigkeit entgegen, dann ist die Geschwindigkeit dieses entgegenkommenden Teilchens aus meiner Sicht die doppelte Lichtgeschwindigkeit...
Sehe ich das soweit richtig?
Nein.
Zitat:
(Antwort: vermutlich sehe ich das nicht richtig, weil ich einen Beobachter brauche, der mir sagt, ich sei mit Lichtgeschwindigkeit unterwegs...)
Nun ja, "mit Lichtgeschwindigkeit unterwegs" ist ja (anders als bei allen anderen geschwindigkeiten) eine Invariante. Nur, dass Du eben nicht mit Lichtgeschwindigkeit unterwegs sein und dennoch beobachten kannst ...
Zitat:
Und wenn sich das Licht relativ zu jedem Beobachter mit Lichtgeschwindigkeit bewegt, würde der Lichtstrahl einer Taschenlampe, die ich während meines Reitens zücke, in Reitrichtung ebenfalls mit Lichgeschwindigkeit entweichen, genauso wie nach rückwärts...?!
Es würde kein Lichtstrahl aus Deiner Taschenlampe entweichen ... und die Richtungen "vorwärts" und "rückwärts" gäbe es für Dich ohnehin nicht. Habe ich bereits gesagt, dass die Beschreibung eines Bezugssystems, das sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegt, zu unsinnigen Resultaten führt? :-)
Zitat:
Hm...wenn ein Beobachter auf einem Planeten das ganze Szenario beobachten würde, was würde er sehen? Einen Teilchenreiter, der mit Lichtgeschwindigkeit vorbei reitet, dabei eine Taschenlampe zückt und mit dieser in die selbe Richtung leuchtet.
Nein, einen Teilchenreiter, der gar nichts macht, weil seine Zeit stillsteht.
Zitat:
Was würde dieser Beobachter sehen...? Aus seiner Sicht - mit welcher Geschwindigkeit würde der Lichtstrahl meine Taschenlampe verlassen?!
Gar nicht.

Zitat:
Was würde dann aus meiner Sicht mit einem zweiten Teilchenreiter geschehen, der mir auf seinem Teilchen mit doppelter Lichtgeschwindigkeit entgegenreitet?!
Er wäre in Nullzeit mit Dir zusammengestoßen, woraufhin Du ohnehin nicht mehr existieren würdest :-)
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Beiträge: 1.052, Mitglied seit 15 Jahren
Beeindruckende Antworten,das inspiriert mich...

Ich frage mich, ob man die Formel E=mc2 umstellen darf, zu E ÷ c2 = m und ob dies das Entstehen von Masse beschreibt? Ist Energie im Bezug zur quadrierten Lichtgeschwindigkeit Materie? Ist Geschwindigkeit der Schlüssel des Lebens? Muß ein Etwas sich evtl. nur in LG bewegen um zu sein und wie schnell sind Gedanken? Schaffen diese es, sich in LG oder schneller zu bewegen? Ist c2 gleich Raumzeit?

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All sind alle
Beitrag zuletzt bearbeitet von Real am 22.01.2006 um 14:10 Uhr.
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Beiträge: 15, Mitglied seit 15 Jahren
Yep, man kann die Formel umstellen (man kann es aber auch lassen und den folgenden Schluß aus der Normalform beziehen). Wenn man genügend Energie zur Verfügung stellen kann, dann entsteht daraus Materie. Das passiert zum Beispiel in Teilchenbeschleunigern und gehört nicht ins Land der Phantasie, sonder ist experimentell nachweisbar.

Nochmal zu Lichtgeschwindigkeit: für die ganze Diskussion ist es immer hilfreich sich zu merken, daß jedes bewegte Objekt seine eingene Zeit hat. Bewegt sich ein Objekt realtiv zu einem anderen (nimmt man also das andere als ruhend an) dann vergeht die Zeit des bewegten Objekts realtiv zu dem ruhenden langsamer. Daher sieht der Reiter auf dem Teilchen (welches mit einer Geschwindigkeit von etwas weniger als c unterwegs ist ) das Licht seiner Taschenlampe mit c von sich wegfliegen, während gleichzeitig ein ruhender Beobachter die gleiche Geschwindigkeit des Lichts feststellt (weil sein Zeit schneller läuft)

Grüße,
Vanilla
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Beiträge: 3, Mitglied seit 13 Jahren
Vanilla schrieb in Beitrag Nr. 719-9:
... Daher sieht der Reiter auf dem Teilchen (welches mit einer Geschwindigkeit von etwas weniger als c unterwegs ist ) das Licht seiner Taschenlampe mit c von sich wegfliegen, während gleichzeitig ein ruhender Beobachter die gleiche Geschwindigkeit des Lichts feststellt (weil sein Zeit schneller läuft)

Hallo,

folgender Konfilikt tut sich für mich auf:
Der "Reiter" sieht also das Licht, egal bei welcher Geschwindigkeit, immer gleich schnell aus seiner Taschenlampe "strömen", weil seine Zeit entsprechend langsamer läuft. (Licht wird, wegen hoher Geschwindigkeit in Flugrichtung "gestaucht"). Dreht der Reiter seine Taschenlampe GEGEN die Flugrichtung. (Das Licht würde praktrisch lang gezogen...). Die Zeit des Reiters müsste plötzlich schneller vergehen, damit c konstant bleibt....

Ich hoffe, Ihr habt mich verstanden.

Gruß
Starboard
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Beiträge: 2.273, Mitglied seit 14 Jahren
Hallo Starboard,

hier musst du 2 Dinge unterscheiden: 1.) den Dopplereffekt 2.) die relativistische Rotverschiebung

Der Dopplereffekt führt, wie du geschrieben hast, zu einer Frequenzverschiebung ins Blaue, d.h. zu einer Stauchung der Welle, wenn der Strahl in Flugrichtung abgegeben wird. In umgekehrter Richtung führt er zu einer Rotverschiebung, d.h. zur Streckung der Welle.

Davon unabhängig ist aber die relativistische Frequenzverschiebung - und nur diese hängt mit der unterschiedlich vergehenden Zeit von Reiter und Beobachter zusammen.

Die relativistische Verschiebung erfolgt für den ruhenden Beobachter immer ins Rote, d.h. zu einer erniedrigten Frequenz - gleich in welche Richtung der Strahl ausgesandt wird.

Je mehr sich der Reiter nun der Lichtgeschwindigkeit nähert, umso stärker überwiegt der letztere Effekt.

Im Grenzfall (v => c) erreicht der Strahl den Beobachter zwar (theoretisch) immer noch mit Lichtgeschwindigkeit, allerdings wird dieser nichts mehr sehen können, da die Frequenz des Lichts gegen null geht bzw. die Wellenlänge über alle Maßen wächst.
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Beiträge: 3, Mitglied seit 13 Jahren
Claus schrieb in Beitrag Nr. 719-11:
Der Dopplereffekt führt, wie du geschrieben hast, zu einer Frequenzverschiebung ins Blaue, d.h. zu einer Stauchung der Welle, wenn der Strahl in Flugrichtung abgegeben wird. In umgekehrter Richtung führt er zu einer Rotverschiebung, d.h. zur Streckung der Welle.

Lässt sich die Geschwindigkeit der Erde dann nicht dadurch ermitteln, dass von einer Lichtquelle aus in "Flugrichtung" und in die Gegenrichtung jeweils ein Empfänger aufgestellt wird. Über die Differenz der Licht-Laufzeit bzw. Rotverschiebung ließe sich doch eine Geschwindigkeit ermitteln oder?


<<<< ------------------------------------- Erdbewegung

|............................................................ |
|.......Streckung........*....Stauchung......... |
|.............................................................|

Empfänger 1...........LIchtquelle................Empfänger 2

Beitrag zuletzt bearbeitet von Starboard am 21.11.2007 um 08:28 Uhr.
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Beiträge: 2.273, Mitglied seit 14 Jahren
Zitat:
Lässt sich die Geschwindigkeit der Erde dann nicht dadurch ermitteln, dass von einer Lichtquelle aus in "Flugrichtung" und in die Gegenrichtung jeweils ein Empfänger aufgestellt wird. Über die Differenz der Licht-Laufzeit bzw. Rotverschiebung ließe sich doch eine Geschwindigkeit ermitteln oder?
Klar ließe sich das.

Aber: Was verstehst du unter "aufstellen"?

Du weißt nie, ob du die Empfänger "ruhend" aufstellst. Sie könnten auch "bewegt" von dir aufgestellt worden sein, ohne dass du es ahnst.

Du misst dann immer nur die Relativgeschwindigkeit der Erde zu den von dir aufgestellten Empfängern und kannst über eine (fragliche) Absolutgeschwindigkeit der Erde wieder nichts aussagen.

I
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Beiträge: 3, Mitglied seit 13 Jahren
Vielleicht habe ich mein Experiment nicht richtig erklärt.

Deswegen vereinfacht:

Auf einem Schlitten werden in gleichem Abstand von einer Lichtquelle zwei Lichtempfänger fest montiert.
Das System bildet also eine feste Einheit. Nun gibt man dem Schlitten einen ordentlichen schubs.
Das Licht müsste zum vorderen Empfänger länger unterwegs sein, als zum hinteren, da das Licht nicht beschleunigen lässt.

Das gleiche müsste sich auf die Erde übertragen lassen.


Gruß
Starboard

Beitrag zuletzt bearbeitet von Starboard am 21.11.2007 um 07:14 Uhr.
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Beiträge: 5, Mitglied seit 13 Jahren
Hi,

@ Starboard,

ich weiß nur zu gut was du meinst. Ich habe mir vor einiger Zeit mal folgenden einfachen Aufbau überlegt:

.........................|
.......................x|
..................x.....|
............x...........|
.....x..................|
*.......................|
-------------------------

* = Lichquelle (Laser)
x = Lichtstrahl/Photon
| = Detektor (zBsp. Fotoplatte, Photonendetektor...)

Messungen müssten einmal mit und einmal entgegen der Erdbewegung erfolgen. Da der Lichtstrahl diagonal zum Detektor ausgerichtet ist müsste infolge von "Streckung" und "Stauchung" ein Photon (welches ja eine absolute Geschwindigkeit drauf hat), entsprechend der Erdbewegung, jeweils an unterschiedlicher Stelle auftreffen:

<<------ Erdbewegung
....................||.....|
....................||...x|
..................x||.....|
............x......||.....|
.....x.............||.....|
*..................||.....|
---------------------------


Erdbewegung ------>>
.........................|..x||
.......................x|....||
..................x.....|....||
............x...........|....||
.....x..................|....||
*.......................|....||
-------------------------

|| = Detektor kommt (aufgrund der Erdbewegung) dem eilenden Photon entgegen bzw. flieht

Wenn der Abstand zwischen Lichtquelle und Detektor einen Meter beträgt so müsste eine Differenz zwischen 0.1-0.2 mm messbar sein. Die Lichtgeschwindigkeit braucht 1/299792458 Sekunden um einen Meter zurückzulegen. In dieser winzigen Zeitspanne legt die Erde (~30000 m/s) immerhin eine Strecke von knapp 0.1 mm zurück. Da in beiden Richtungen gemessen wird ergibt sich zwischen den beiden Messpunkten sogar ein relativer Geschwindigkeitsunterschied von ~60000 m/s. Achja, da der Lichtstrahl diagonal zur Erdbewegung verläuft relativiert sich das Messergebnis natürlich ein wenig.

Wenn man den Ergebnissen des Michelson-Morley-Experiments Glauben schenken darf, so düfte mit obigem Aufbau KEINE Erdbewegung messbar sein. Irgendwie entzieht sich das meiner Logik. Meiner Meinung nach ist das auch nicht mit der Zeitdilation allein erklärbar.

Zitat:
Das Licht müsste zum vorderen Empfänger länger unterwegs sein, als zum hinteren, da das Licht nicht beschleunigen lässt.
Laut dem Ergebnis des Michelson-Morley-Experiments wird man keinen Unterschied feststellen können. Für mich ist daher die absolute Lichtgeschwindigkeit und das Ergebnis des Michelson-Morley-Experiments (mit einhergehender Schlußfolgerung Richtung Spezielle Relativitätstheorie) unvereinbar.

Ich hoffe mich belehrt jemand eines Besseren. :-)

Gruß,

Schlupp

Beitrag zuletzt bearbeitet von Schlupp am 22.11.2007 um 17:07 Uhr.
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Beiträge: 2.273, Mitglied seit 14 Jahren
Hallo Starboard & Schlupp,

ich versuche mal eine "Belehrung", falls es nicht klappt, hoffe ich auf einen geduldigen Physiker...

Schlupp, du gehst davon aus, dass der Winkel, unter dem das Photon "diagonal" abgestrahlt wird, für alle Beobachter derselbe ist. Da liegt der Fehler. Denn der Winkel ist je nach Bezugssystem, aus dem er beobachtet wird, ein anderer:

Nehmen wir Starboards Schlitten und montieren auf diesen 2 x Schlupps Aufbau - spiegelsymmetrisch einmal nach links und einmal nach rechts: Von der Erde aus betrachtet verlassen die Photonen die Quelle geleichzeitig unter dem gleichen Winkel und kommen gleichzeitig an den gleichen Stellen (jeweils spiegelbildlich) im Detektor an. Von außerhalb der Erde betrachtet verläuft die Flugbahn des Photons, welches entgegen der Flugrichtung der Erde abgestrahlt wurde, unter steilerem Winkel. Der Detektor kommt dem abgestrahlten Photon entgegen, daher erreicht das Photon diesen Detektor früher. Das zweite Photon ist noch unterwegs, weil der Detektor ihm ja davonläuft. Zudem ist der Winkel unter dem das Photon abgestrahlt wurde, flacher und so dauert es noch eine kleine "Ewigkeit", bis schließlich auch das 2. Photon bei seinem Detektor ankommt. Aber: Beide Photonen treffen an der gleichen Stelle auf der Detektorplatte auf, egal von welchem Bezugssystem aus man die Sache betrachtet. Allerdings kommen sie je nach Bezugssystem zu unterschiedlichen Zeitpunkten an den Detektoren an.

Davon haben allerdings weder der ruhende (sich z.B. im Weltall befindende) noch der bewegte (mit der Erde mitreisende) Beobachter etwas in Bezug auf die Frage, ob sich die Erde absolut bewegt. Der mit der Erde mitreisende Beobachter stellt lediglich fest, dass die Erde relativ zu ihm ruht. Der außerhalb der Erde im Weltall "ruhende" Beobachter stellt fest, dass die Erde sich relativ zu ihm bewegt ;-) ...

Dass die Abstrahlwinkel aus Sicht der verschiedenen Bezugssysteme verschieden sind, ergibt sich aus der Betrachtung der Bahnen, die die betrachteten Teilchen in ihren jeweiligen Bezugssystemen haben. Man kann sich das ganz gut mit Einsteins "Lichtuhr" klarmachen:

http://lbsneu.schule-bw.de/unterricht/faecher/physi...
siehe dort unter "Zeitdilatation" (der direkte Link funtioniert nicht): hier wird das Photon der ruhenden Lichtuhr 90° zur Spiegelfläche abgestrahlt. Bei der bewegten Uhr ist der Winkel kleiner, im Beispiel nur noch 45°.

Das hat allerdings noch nichts mit der SRT zu tun. Die SRT kommt erst dann ins Spiel, wenn man sich klarmacht, dass die Wege, die die Photonen in den verschiedenen Bezugssystemen zurücklegen, unterschiedlich lang sind. Mit dem Postulat der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit folgt daraus nämlich, dass sie für ihren Weg aus der Sicht der jeweiligen Bezugssysteme eine unterschiedlich lange Zeit benötigen. Zwei an verschiedenen Orten scheinbar "gleichzeitig" eintretende Ereignisse, können somit nicht mehr gleichzeitig erscheinen, wenn man sie aus einem anderen Bezugssystem heraus betrachtet.
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Die Bewegung der Erde im Weltall

Nicht die Geschwindigkeit ist wichtig, sondern die Beschleunigung.

Das klassische Relativitätsprinzip von Galilei besagt, daß man prinzipiell nicht zwischen Ruhe und geradlinig gleichförmiger Bewegung unterscheiden kann. Selbstverständlich gilt das auch fürs Licht, d.h. auch mit Hilfe des Lichts kann man nicht zwischen Ruhe und geradlinig gleichförmiger Bewegung unterscheiden.
Das Licht muß also für einen ruhenden oder geradlinig gleichförmig bewegten Beobachter in alle Richtungen gleich sein.
Jeder kräftefreie Körper bewegt sich geradlinig gleichförmig oder ruht, deshalb muß die Lichtgeschwindigkeit für jeden kräftefreien Körper ebenfalls in alle Richtungen gleich sein.

Das ist seit ca. 500 Jahren bekannt!

Nun bewegt sich die Erde auf annähernd kreisförmiger Bahn um die Sonne.
Bahnradius R = 150.000.000.000 m
Umlaufdauer T 365,25 * 24 h * 3600 s/h = 31.557.600 s

Winkelgeschwindigkeit omega = 2 * pi / T = 2 * pi / 31.577.600 s = 0,000.000.2 1/s
Umlaufgeschwindigkeit v = omega * R = 30.000 m/s
Normalbeschleunigung a_N = v * omega = 0,000.6 m/s²

Die Erde bewegt sich aber auch täglich um ihre eigene Achse

Erdradius r = 6.378.000 m
Umlaufdauer T = 24 h * 3600 s/h = 86.400 s

Winkelgeschwindigkeit omega = 0,000.072.7 1/s
Umlaufgeschwindigkeit v = omega * r = 464 m/s
Normalbeschleunigung a_N = v * omega = 0,033.7 m/s²

Die kreisende Erde hat also bei ihrem Umlauf um die Sonne eine sehr hohe Bahngeschwindigkeit, aber eine ganz geringe Normalbeschleunigung.
Im Gegensatz dazu hat die rotierende Erde eine geringe Drehgeschwindigkeit, dafür aber eine größere Normalbeschleunigung.


Wenn man nach Galilei nicht zwischen Ruhe und geradlinig gleichförmiger Bewegung unterscheiden kann, dann ergibt sich doch die Frage, ob man zwischen Beschleunigung und geradlinig gleichförmigerr Bewegung bzw. Ruhe unterscheiden kann.

Dann müßte man die geringe Rotationsgeschwindigkeit der Erde um ihre Achse leicht nachweisen können, die sehr hohe Umlaufgeschwindigkeit der Erde um die Sonne jedoch nicht.

Damit wäre das Scheitern des MM-Experiments nach Galilei erklärbar, weil überhaupt kein Effekt zu erwarten war.

Nun ergibt sich aber die Frage: Kann man die Normalbeschleunigung der Erde, bzw. die tägliche Rotation der Erde um ihre eigene Achse nachweisen

a) mit mechanischen Experimenten

b) mit Hilfe des Lichts?

Beitrag zuletzt bearbeitet von Horst H. am 24.11.2007 um 12:29 Uhr.
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Hallo Claus & Horst,

vielen Dank für eure kompetenten Beiträge! :-)

@ Claus

Deine Erklärung/Belehrung ist mir soweit verständlich, nur bin ich mir noch nicht ganz sicher von welcher Grundlage aus du davon ausgehst, dass der Winkel sich verändert. Vergleicht man (immer unter der Annahme, dass die Photonen jeweils auf den Detektoren an der gleichen Stelle auftreffen) die "alte" Position der Lichtquelle mit der jeweils "aktuellen" Position des Detektors, so ergeben sich tatsächlich verschiedene Winkel. Betrachtet man dagegen die aktuelle Position der Lichtquelle mit der aktuellen Position des Detektors so verändert sich der Winkel natürlich nicht. Wäre man in der Lage, zu jedem beliebigen Zeitpunkt in der das Photon unterwegs ist, die Situation neu zu bewerten, so wäre der Winkel zwischen Lichquelle, Photon und Detektor immer gleich... auch für einen außenstehenden Beobachter. Es stellt sicht mir jetzt die Frage welche Betrachtungweise hier eher zu bevorzugen ist:
1. Lichtquelle (alte Position) zu Detektor (aktuelle Position)
2. Lichtquelle (aktuelle Position) zu Detektor (aktuelle Position)


Zitat:
siehe dort unter "Zeitdilatation" (der direkte Link funtioniert nicht): hier wird das Photon der ruhenden Lichtuhr 90° zur Spiegelfläche abgestrahlt. Bei der bewegten Uhr ist der Winkel kleiner, im Beispiel nur noch 45°.
Ist es möglich, dass die Lichtuhr-Darstellung einen Denkfehler aufweist? Solange die Lichtuhr ruht ist alles in Ordernung. Doch was passiert wenn man die Lichtuhr bei hoher Geschwindigkeit einschaltet? Da das Photon nicht träge ist, würde es wohl (im Gegensatz zu Teilchen die eine Masse haben) schnell aus der Lichtuhr rausfallen. Da masselose Teilchen immer eine konstante absolute Geschwindikeit in eine gegebene Richtung aufweisen kann es dem Photon egal sein ob sich die Spiegelfläche in Querbewegung befindet oder gar beschleunigt.

Achja, ein NICHT masseloses Photon wäre natürlich auch eine Erklärung für das Scheitern des MM-Experiments.

@ Horst

Zitat:
Das klassische Relativitätsprinzip von Galilei besagt, daß man prinzipiell nicht zwischen Ruhe und geradlinig gleichförmiger Bewegung unterscheiden kann. Selbstverständlich gilt das auch fürs Licht, d.h. auch mit Hilfe des Lichts kann man nicht zwischen Ruhe und geradlinig gleichförmiger Bewegung unterscheiden.
Da stimme ich zu. Man kann hier höchstens die Relativgeschwindigkeit messen.

Zitat:
Das Licht muß also für einen ruhenden oder geradlinig gleichförmig bewegten Beobachter in alle Richtungen gleich
Wenn man ein Objekt hat welches sich in geradlinig gleichförmig Bewegung zu einem Beobachter befindet, so stimme ich zu. Denn es ist hier unmöglich festzustellen mit welcher Geschwindigkeit sich der Beobachter bewegt. Nur warum sollte man nicht die Relativgeschwindigkeit mehrerer gleichförmig bewegten Objekte miteinander (Beobachter mit einbezogen) vergleichen? Die Wissenschaft macht ja auch nichts anderes. Andernfalls wüssten wir wahrscheinlich nicht mit welcher Geschwindigkeit die Planeten unseres Sonnensystem um die Sonne kreisen. Wenn man zudem noch weiß, dass die Objekte eine gemeinsame absolute Geschwindigkeit haben (wie Photonen die in unterschiedlicher Richtung "geschossen" werden), so sollte sich doch die eigene Geschwindigkeit mit Hilfe des Lichts ermitteln lassen.
Zitat:
Wenn man nach Galilei nicht zwischen Ruhe und geradlinig gleichförmiger Bewegung unterscheiden kann, dann ergibt sich doch die Frage, ob man zwischen Beschleunigung und geradlinig gleichförmigerr Bewegung bzw. Ruhe unterscheiden kann.

Dann müßte man die geringe Rotationsgeschwindigkeit der Erde um ihre Achse leicht nachweisen können, die sehr hohe Umlaufgeschwindigkeit der Erde um die Sonne jedoch nicht.
Die Umlaufgeschwindigkeit der Erde um die Sonne ist bekannterweise schon nachgewiesen. Ob mit einem mechanischen Experiment kann ich nicht sagen.


Zitat:
Nun ergibt sich aber die Frage: Kann man die Normalbeschleunigung der Erde, bzw. die tägliche Rotation der Erde um ihre eigene Achse nachweisen
a) mit mechanischen Experimenten
b) mit Hilfe des Lichts?
Gute Frage. Solange es nicht an der Präzision hapert könnte man es vielleicht auch mechanisch feststellen. ;-) Theoretisch könnte man die Normalbeschleunigung auch vielleicht mit einer extrem präzisen Lichtuhr messen. Je nachdem wann und wo das Photon rausfällt ließe sich die Normalbeschleunigung messen. Ich denke aber nicht, dass dieses Experiment durchführbar ist.

Gruß,

Schlupp

Beitrag zuletzt bearbeitet von Schlupp am 26.11.2007 um 03:11 Uhr.
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Sollte es nicht auch möglich sein die geschwindigkeit komplette ohen beschleunigung und bezugspunkt fest zu stellen, mir ging grad eine idee durch den kopf, die in etwa so funktioniert wie man früher mal experimentell die relativität der zeit bewiesen hat (2 flugzeuge mit atomuhren die sich mit einer bestimmten geschwindigkeit bewegt haben, so wurde die zeit unterschiedlich gestaucht, gestreckt).
meine idee sieht so aus, bei 2 ausreichend genauen atomuhren, welche auf dem äquator gegenüber von einander stehen, sollte ene zeitdifferenz festzustellen sein wenn die eine uhr sich in richtung zum ursprung von allem und die andere sich davon weg bewegt, da ja die geschwindigkeit dann gleich relativ geschwindigkeit der erde + erdrotations geschwindigkeit und die andere - der erdrotationsgeschwindigkeit beträgt.
das ist jetzt nur der kurze ansatz der idee wollt jetzt nicht alles ins kleinste ausführen natürlich muss auch die rotation um die sonne usw. beachtet werden, aber so weit ich mir das jetzt so gedacht habe sollte das alles mit endlichem aufwand zu berechnen sein, oder hab ich einen denkfehler der alles über den haufen wirft ?
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Die Idee finde ich gut nur ist sie wohl praktisch nicht durchführbar. Schon nach 12 Stunden würde die Zeit beider Atomuhren sich wieder angleichen. Und nach 24 Stunden beginnt der Zyklus wieder von vorn. Zudem müßten beide Atomuhren zur Messung wieder zusammengebracht werden und die Zeitdifferenz wäre damit wohl automatisch dahin.
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