Überlichtschnelle Ausdehnung des Universums

@Claus

In der Zeichnung expandiert der Raum nicht, damit gibt es keinen Dopplereffekt.
Den Dopplereffekt möchte ich erst einmal ausschliessen, um zu sehen, wie die Sache ohne ihn aussieht.
Ich möchte sehen, was machen Geschwindigkeit und Zeit , was macht der Raum mit Geschwindigkeit und Zeit.
Das hätte ich gerne getrennt.

Würde sich Objekt C mit einer konstanten Geschwindigkeit zu Objekt B bewegen, würde die Zeitgeschwindigkeit der Projektionszeit B für den Beobachter auf Objekt C nicht mit abnehmendem Abstand zunehmen.
Die Zeitgeschwindigkeit von B wäre konstant höher als die Zeitgeschwindigkeit von A.
Im Bezugssytem A-C wäre die Zeitgeschwindigkeit der Projektiuonsuhr, unabhängig von der Geschwindigkeit von C, für einen Beobachter auf C immer relativ konstant.
Die relative Konstanz scheint nur zu gelten, wenn man sich von einem Bezugspunkt entfernt.
Im Bezugssystem C-B gilt das nicht.

Ein weiteres Beispiel für diese Zeichnung
Auf einem Objekt werden zwei Uhren synchronisiert.
Eine Uhr wird jetzt für 1 Sekunde mit Lichtgeschwindigkeit im Raum unterwegs sein und dabei 300.000km zurücklegen.
Im Verhältnis zur unbewegten Uhr liegt die bewegte Uhr der synchronisierten Zeit 1 Sekunde zurück.
Projeziert man nach der Zeit der unbewegten Uhr um 12:05:05 Licht zu der ehemals bewegten Uhr, so kommt das Licht bei der ehemals bewegten Uhr nach deren Zeit um 12:05:05 an.
Die zuvor bewegte Uhr wird nun nochmals für 1 Sekunde mit Lichtgeschwindigkeit im Raum unterwegs sein, sie legt nochmals 300.000km zurück.
Sie hinkt nun der unbewegten Uhr 2 Sekunden hinterher.
Wird nun um 12:05:10 Licht zur ehemals bewegten Uhr projeziert, so kommt das Licht bei der zuvor bewegten Uhr nach deren Zeit um 12:05:10 an.
Nun bewegt sich die zuvor bewegte Uhr für 1 Sekunde mit Lichtgeschwindigkeit auf die unbewegte Uhr zu.
Die bewegte Uhr liegt nun 3 Sekunden der synchronisierten Uhr zurück.
Wird jetzt um 12:05:15 der unbewegten Uhr Licht zur zuvor bewegten Uhr projeziert, so kommt das Licht bei der bewegten Uhr nach deren Zeit um 12:05:13 an.
Entfernen sich die beiden Uhren voneinander, so gibt es eine relative Konstanz zwischen den Uhren.
Bewegt sich eine Uhr auf die andere Uhr zu, so gibt es diese scheinbare Konstanz nicht.
Dafür braucht es keinen Dopplereffekt.
Man könnte behaupten, die relative Konstanz ist in einem Bezugssystem richtungsabhängig.

Hätten zwei Beobachter dieses Experiment unter den gleichen Bedingungen durchgeführt (was zeitlich nicht möglich ist -ich weiss), hätte Folgendes passieren können:
Die beiden Beobachter vereinbaren Zeiten, zu denen Licht von einem Beobachter zum anderen Beobachter projeziert wird.
Der bewegte Beobachter erhält dabei nur die Möglichkeit, seine Uhr und eintreffendes Licht sehen zu können.
Der bewegte Beobachter hätte nun um 12:05:05 behauptet, daß das Licht zur vereinbarten Zeit ankam.Er hat sich im Verhältnis zum anderen Beobachter nicht bewegt.Das Gleiche behauptet er um 12:05:10.
Um 12:05:13 nach der Zeit der bewegten Uhr würde der bewegte Beobachter behaupten, daß das Licht zu früh ankam.
Verabredet war 12:05:15.
Wenn sich der bewegte Beobachter angeblich nicht bewegt hat, was ja die vorhergehende Übereinstimmung der verabredeten Zeiten gezeigt hat, dann kann der doch tatsächlich bewegte Beobachter behaupten, die Uhr des anderen Beobachters muss jetzt 2 Sekunden der synchronisierten Zeit voraus sein.
Relative Konstanz gäbe es nur in eine Richtung.



Zu 1: Die Raumzeit wird von Licht und Objekt in gleicher Richtung durchquert.
Sind Licht und Objekt mit gleicher Geschwindigkeit unterwegs, sind 10 Raumsekunden in 10 Zeitsekunden durchquert.
Licht und Objekt befinden sich jederzeit im gleichen Raumzeit-Quadranten.
Zu 2: Die Raumzeit wird von Licht und Objekt aus entgegengesetzten Richtungen durchquert.
Sind Licht und Objekt mit gleichen Geschwindigkeiten unterwegs, sind 10 Raumsekunden in 5 Zeitsekunden "verbraucht".
Licht und Objekt befinden sich zu keiner Zeit im gleichen Raumzeit-Quadranten.
Raumzeit-Kugeln wären besser.Damit lässt sich der Raum aber nicht lückenlos füllen.
Wenn man den Raum nicht mit Kugeln lückenlos füllen kann, dann ist jede Darstellung der Raumzeit mit anderen geometrischen Figuren ungenau.


In der oberen Zeichnung hätte ich statt der Projektionsuhren auf Objekt C einen Photonenzähler aufstellen können.
Bewegt sich Objekt C mit dem Licht, so bleibt die Anzahl der eintreffenden Photone für einen Beobachter auf Objekt C relativ konstant.
Die Projektionszeit für Objekt B lief im Verhältnis zur Projektionszeit A mit einer höheren Zeitgeschwindigkeit.
Ein Photonenzähler hätte eine höhere Photonenzahl in Bewegungsrichtung angezeigt.
Da der Raum in der Zeichnung nicht expandiert, kann keine Dehnung des Lichtes Schuld sein.

Jense schrieb in Beitrag Nr. 2102-81:

Da der Raum in der Zeichnung nicht expandiert, kann keine Dehnung des Lichtes Schuld sein.

Die Lichtdehnung und -Stauchung beim Dopplereffekt ist nur eine scheinbare.
Der Lichtstrahl selbst ist zum Beispiel gelb.
Bewegt sich ein Beobachter auf die Lichtquelle zu, kommen die Photonen in kürzeren Abständen in den Zähler und die Wellenlänge ist scheinbar kürzer (erscheint blau).
Bei Entfernung von der Quelle kommen weniger Photonen pro Zeiteinheit in den Zähler und die Wellenlänge ist größer (röter).

Bei der kosmologischen Rotverschiebung durch Expansion der RaumZeit schiebt sich aber tatsächlich mehr RaumZeit zwischen die Photonen. Aus dem ehemals gelben Strahl wird tatsächlich ein roter Strahl mit größerer Wellenlänge.

@Bernhard

Guten Morgen,

wenn sich zwischen die einzelnen Photone Raumzeit schiebt, müsste sie dann nicht mit der Zeit nachwachsen?
Das würde bedeuten, es entsteht Raum im Raum.
Würde ein und dieselbe Raumzeit gedehnt, würde alles im Raum mit der Dehnung beschleunigen.
Würde aber Raum im Raum entstehen, würde Licht mit dem nachwachsenden Raum expandieren.
Das ist gerade das Problem am expandierenden Raum, daß Raumzeit nachwachsen muss, damit es eine Konstanz der inneren Zeit gibt.
Beispiel:
Ein Beobachter mit einer Uhr bewegt sich durch das Universum.Es ist noch recht klein, der Beobachter braucht zur Durchquerung des Raumes angenommen 1 Milliarde Jahre.Er ist nicht mit Lichtgeschwindigkeit unterwegs.
Nun wird die vorhandene Raumzeit gedehnt.
Der Beobachter beschleunigt mit der Dehnung der Zeit.
Egal wie sehr die Raumzeit gedehnt wird, er braucht zur Durchquerung des Raumvolumens immer die gleiche Zeit.
Würde eine Uhr im Raum ruhen, sie würde mit der Dehnung der Raumzeit immer schneller laufen.
Da der Beobachter aber immer schneller mit seiner Uhr im Raum unterwegs ist, hält die zunehmende Geschwindigkeit die Zeitgeschwindigkeit der bewegten Uhr absolut konstant.
Der Beobachter würde behaupten, der Raum expandiert nicht, er braucht immer die gleiche Zeit zur Durchquerung des Raumes.

Die Zeitdilatation käme durch die konstante Zeitgeschwindigkeit der bewegten und der zunehmenden Zeitgeschwindigkeit der im Raum ruhenden Uhr zustande.
Licht kann auch gestaucht werden.Was ist dann mit der eingeschobenen Raumzeit zwischen den Photonen?



Zu 1:
Der Raum ist weder gedehnt noch gekrümmt.Die drei Objekte sind mit gleicher Geschwindigkeit im Raum unterwegs.
Auf jedem Objekt befindet sich eine Uhr, jede von ihnen besitzt die gleiche Zeitgeschwindigkeit.
Der Abstand der Objekte zueinander verändert sich nicht.

Zu 2:
Die Raumzeit ist gekrümmt und gedehnt.
Die Objekte beschleunigen in der gedehnten Raumzeit.Die Objekte entfernen sich mit zunehmender Geschwindigkeit.
Die Zeitgeschwindigkeit bleibt bei allen Uhren absolut konstant.

Zu 3:
Krümmung des Raumes ist auch immer Dehnung und Stauchung von Raum und Zeit.
Die Zeichnung stellt eine Galaxie und zwei Objekte dar.
Das dritte Objekt hat nicht mehr gepasst.
Das innere Objekt besitzt scheinbar eine geringere Geschwindigkeit im Verhältnis zum äusseren Objekt.
Die Uhren auf beiden Objekten besitzen die gleiche Zeitgeschwindigkeit.
Schickt das äussere Objekt Licht zum inneren Objekt, so wird das Licht nicht gedehnt, es wird gestaucht.
Das stört aber einen Beobachter auf dem inneren Objekt nicht.Der Beobachter lebt generell in einer höheren Energiedichte.
Die Eigengeschwindigkeit des inneren Objektes verändert die Welligkeit des Lichtes.
Würde auf dem inneren Objekt ein Spiegel stehen, das vom äusseren Objekt produzierte Licht würde nicht mit der gleichen Welligkeit zurückkommen.
Während das Licht unterwegs ist, bewegt sich die gesamte Galaxie durch gekrümmten und gedehnten Raum des Universums.
Die Galaxie dehnt sich dabei aus.

Würde ich den gekrümmten und gestauchten Raum der Galaxie entkrümmen, wären beide Objekte äusserlich wieder mit gleicher Geschwindigkeit im Raum unterwegs.
"Dunkle Materie" und "Dunkle Energie" würden auf dem gleichen Prinzip beruhen.

Im ungekrümmten Raum wäre für jedes Objekt die Raumsekunde gleich groß.
Krümmt man den Raum, verändern sich die Größenverhältnisse der Raumsekunden.
Da hier nichts im Raum ruhen kann, gilt die Raumsekunde nicht dem Licht, sondern der Objekte, die sich durch die Raumzeit bewegen.
Das ist ein wesentlicher Unterschied.
Wenn wir in einem statischen Universum leben, in dem nichts im Raum ruhen kann, dann kann eine Galaxie im Verhältnis zu unserer Galaxie sogar mit Überlichtgeschwindigkeit im Raum unterwegs sein - gemessen anhand der Rotverschiebung im Lichtspektrum.

Noch ein kleines Beispiel:
Eine Uhr ruht an einem Maßband.
Wir können nicht ablesen, was die Uhr anzeigt.
Da für uns nichts in Bewegung ist, kann auch keine Zeit festgelegt oder ermittelt werden.
Bewegt sich die Uhr am Maßband entlang, kann man festlegen, daß immer dann eine Sekunde vergangen ist, wenn die Uhr 10m im Raum zurückgelegt hat.
Je schneller nun die äussere Uhr (Maßbanduhr), um so langsamer die Zeitgeschwindigkeit der inneren, der bewegten Uhr.
Es sei denn, die zunehmende äussere Zeitgeschwindigkeit geschieht durch Dehnung des Raumes, dann bleibt die innere Zeitgeschwindigkeit absolut konstant.
Raum - äussere Zeit - innere Zeit
Was machen wir als Beobachter?
Wir benutzen die innere Zeit, um eine äussere Zeit zu messen.
Wird die Geschwindigkeit eines Fahrzeugs gemessen, so ermitteln wir die äussere Zeit eines Ereignisses.
Wir messen ja nicht, wie sich die innere Zeit des Fahrers verändert hat.
Dazu müsste nach der Messung die Zeitdilatation der Uhr des Fahrers im Verhältnis zu einer vorher synchronisierten Uhr erfolgen.
Relativieren bedeutet, es werden zwei innere Zeiten verglichen.
Vernachlässigt man den Raum und seine Eigenschaft, so kann man nicht erklären, warum ein Objekt im gekrümmten Raum eine höhere Geschwindigkeit haben kann als ein anderes Objekt im gleichen gekrümmten Raum.
Da muss finstere Materie im Spiel sein.
Ich würde mich auch nicht darauf verlassen, daß die Planeten unseres Sonnensystems tatsächlich mit der gleichen Geschwindigkeit um die Sonne ihre Bahn ziehen.
Würde man den Raum des Sonnensystems entkrümmen, sähe die Sache sicherlich anders aus.
Allerdings kann die Dehnung des Raumes, die die Sonne verursacht, anders ausfallen als die Dehnung des Raumes innerhalb einer Galaxie.
Könnte man den um die Sonne gekrümmten Raum entkrümmen, könnten die Objekte, die sich am weitesten von der Sonne befinden, dann langsamer im Raum unterwegs sein als die Objekte, die näher an der Sonne waren..
Wer weiss?

Es gibt immer eine Zeit in der Zeit.
Wenn Zeit die vierte Dimension ist, was ist dann die Zeit in der Zeit?

Gruß, Jense.

Schöne Geschichten und keiner reagiert, weil der Aufwand zu widerlegen, von der eigenen Zeit abgeht. Somit ist zu belegen, dass es nur so sein kann und nicht anders.

Wrentzsch schrieb in Beitrag Nr. 2102-84:

Schöne Geschichten und keiner reagiert...

Das ist falsch.

Hallo Jense,

Jense schrieb in Beitrag Nr. 2102-81:

In der Zeichnung expandiert der Raum nicht, damit gibt es keinen Dopplereffekt.

Das ist falsch. Den Dopplereffekt gibt es bei allen relativ zueinander bewegten Lichtquellen - unabhängig von der Raumexpansion.

Zitat von Jense:

Auf einem Objekt werden zwei Uhren synchronisiert.
Eine Uhr wird jetzt für 1 Sekunde mit Lichtgeschwindigkeit im Raum unterwegs sein und dabei 300.000km zurücklegen.
Im Verhältnis zur unbewegten Uhr liegt die bewegte Uhr der synchronisierten Zeit 1 Sekunde zurück.
Projeziert man nach der Zeit der unbewegten Uhr um 12:05:05 Licht zu der ehemals bewegten Uhr, so kommt das Licht bei der ehemals bewegten Uhr nach deren Zeit um 12:05:05 an.
Die zuvor bewegte Uhr wird nun nochmals für 1 Sekunde mit Lichtgeschwindigkeit im Raum unterwegs sein, sie legt nochmals 300.000km zurück.
Sie hinkt nun der unbewegten Uhr 2 Sekunden hinterher.
Wird nun um 12:05:10 Licht zur ehemals bewegten Uhr projeziert, so kommt das Licht bei der zuvor bewegten Uhr nach deren Zeit um 12:05:10 an.
Nun bewegt sich die zuvor bewegte Uhr für 1 Sekunde mit Lichtgeschwindigkeit auf die unbewegte Uhr zu.
Die bewegte Uhr liegt nun 3 Sekunden der synchronisierten Uhr zurück.
Wird jetzt um 12:05:15 der unbewegten Uhr Licht zur zuvor bewegten Uhr projeziert, so kommt das Licht bei der bewegten Uhr nach deren Zeit um 12:05:13 an.

Das ist auch falsch. Das Szenario wäre richtigerweise vielmehr wie folgt:

12:05:00 sind beide Uhren örtlich beieinander und synchronisiert. Während der Entfernung voneinander mit Lichtgeschwindigkeit bleiben beide Uhren synchronisiert. Optisch differieren sie jeweils um die Zeit, in der sie sich zueinander in Relativbewegung befunden haben die der doppelten Entfernung der Uhren voneinander entspricht. Ein um 12:05:05 von Uhr 1 ausgesandtes Signal erreicht die in 1 Ls Entfernung befindliche Uhr 2 daher um 12:05:06 (der Zeit von Uhr 1), wird aber erst 12:05:07 von Uhr 1 beobachtet.

Bei einer theoretischen Annäherung mit Lichtgeschwindigkeit geht dagegen die Uhr des sich annähernden Objekts gegenüber der des Beobachters aufgrund des Dopplereffekts unendlich schnell. Die Distanz zwischen beiden wird daher sowohl aus Sicht des Objekts als auch aus der Sicht des Beobachters instantan zurückgelegt. Das letzte, um 12:05:15 von der unbewegten Uhr abgesandte Signal (wie auch jegliche eventuelle Folgesignale) erreichen den sich annähernden Beobachter daher instantan nach dessen Start.

Claus schrieb in Beitrag Nr. 2102-86:

Bei einer theoretischen Annäherung mit Lichtgeschwindigkeit an ein Objekt geht dagegen die Uhr des Objekts gegenüber dem Beobachter aufgrund des Dopplereffekts unendlich schnell. Das letzte, um 12:05:15 von der unbewegten Uhr abgesandte Signal (wie auch jegliche eventuelle Folgesignale) erreichen den sich annähernden Beobachter daher instantan nach dessen Start.

Hallo Claus,

Unendlichkeiten sind in der Physik und damit in der Wirklichkeit eigentlich nicht gern gesehen. Ich weiß wohl, dass die Betrachtung nur "theoretisch" erfolgt und deshalb nach SRT massebehaftete Objekte die Lichtgeschwindigkeit nicht erreichen können. Immerhin könnten sie aber bei genügend Energieaufwendung eine Geschwindigkeit von über 300 000 km/h erreichen. Zumindest schließt die SRT, wenn ich Eugen Bauhof richtig verstehe, dies nicht aus. Dann bleibt wohl nichts anderes übrig, als einfach zu postulieren, dass die Geschwindigkeit von 300 000 km/sec für massebehaftete Objekte eine Höchstgeschwindigkeit ist, die nicht überschritten werden kann.

Es bleibt irgenwie unbefriedigend.

MfG
Harti

 

Harti schrieb in Beitrag Nr. 2102-87:

Claus schrieb in Beitrag Nr. 2102-86:

 
Bei einer theoretischen Annäherung mit Lichtgeschwindigkeit an ein Objekt geht dagegen die Uhr des Objekts gegenüber dem Beobachter aufgrund des Dopplereffekts unendlich schnell. Das letzte, um 12:05:15 von der unbewegten Uhr abgesandte Signal (wie auch jegliche eventuelle Folgesignale) erreichen den sich annähernden Beobachter daher instantan nach dessen Start.

Hallo Claus,

Unendlichkeiten sind in der Physik und damit in der Wirklichkeit eigentlich nicht gern gesehen. ...
 

Hallo Harti,

Unendlich hohe Geschwindigkeiten sind nicht nur ungern gesehen — es gibt sie gar nicht. Was Claus hier sagen wollte (aber in mathematischer Hinsicht etwas zu ungenau ausgedrückt hat), war:

Wenn sich ein Objekt X einem Beobachter B mit zunehmend hoher Geschwindigkeit v nähert, wird B die Uhr von X zunehmend schneller als seine eigene gehen sehen und letzlich sogar  b e l i e b i g  schnell (aber niemals unendlich schnell). Mit anderen Worten:

Wenn v gegen c konvergiert, konvergiert der zeitliche Abstand der Ticks der Uhr von X aus Sicht von B gegen Null — wird aber dennoch niemals exakt Null sein.

Harti schrieb in Beitrag Nr. 2102-87:

 
Ich weiß wohl, dass die Betrachtung nur "theoretisch" erfolgt und deshalb nach SRT massebehaftete Objekte die Lichtgeschwindigkeit nicht erreichen können.

Immerhin könnten sie aber bei genügend Energieaufwendung eine Geschwindigkeit von über 300 000 km/h erreichen. Zumindest schließt die SRT, wenn ich Eugen Bauhof richtig verstehe, dies nicht aus. Dann bleibt wohl nichts anderes übrig, als einfach zu postulieren, dass die Geschwindigkeit von 300 000 km/sec für massebehaftete Objekte eine Höchstgeschwindigkeit ist, die nicht überschritten werden kann.

Nur die Aussage im ersten Satz dessen, was Du hier sagst, ist richtig. Der Rest ist falsch, denn:


Die SRT — und auch die Wirklichkeit — schließt zwar nicht aus,
dass einem Beobachter B, wenn er ein Objekt X beobachtet, dessen Geschwindigkeit als Überlichtgeschwindigkeit  e r s c h e i n t .

Das bedeutet aber nicht, dass sich jenes Objekt auch wirklich mit Überlichtgeschwindigkeit bewegt.

Siehe hierzu Giulinis Beispiele skizziert in Beitrag 2103-1 oder besser noch meine Zusammenfassung all dessen, was ich aus Giulinis Buch und Wikipedias Rechnung gelernt habe.


Man kann sich das Ganze vielleicht am besten so merken:


Von Raumexpansion mal abgesehen, kann sich nichts schneller als das Licht von einander weg oder auf einander zu bewegen.

Dennoch gibt es   s c h e i n b a r e   Überlichtgeschwindigkeit — und die sogar nach der SRT.


Gruß, grtgrt
 

Hallo Grtgrt,

Grtgrt schrieb in Beitrag Nr. 2102-88:

Unendlich hohe Geschwindigkeiten sind nicht nur ungern gesehen — es gibt sie gar nicht.

Meine Ausdrucksweise war etwas ironisch gemeint. Meine Grundüberzeugung ist, dass wir keinerlei Absolutheiten mit Wissen und Erfahrung feststellen können. Zu diesen Absolutheiten gehören Ewigkeit, Unendlichkeit, also auch unendlich hohe Geschwindigkeiten. Wir können allerdings auch nicht das Gegenteil mit Wissen feststellen, so dass Deine Aussage "es gibt sie gar nicht" in gleicher Weise nicht wissenschaftlich, sondern Glaubenssache ist.
Es gibt zahlreiche mathematische Vorstellungen über die Realität, die ich aus diesem Grund für unwissenschaftlich halte. Beispiel: Die Annahme eines euklidisch flachen Universums. Dies ist eine verdeckte Unendlichkeitsvorstellung; denn wo soll der Rand dieses Universums sein ? Wir können es aus den genannten Gründen aber auch nicht ausschließen, so dass es eine Glaubenssache ist.

Zitat:

Von Raumexpansion mal abgesehen, kann sich nichts schneller als das Licht von einander weg oder auf einander zu bewegen.

Dennoch gibt es   s c h e i n b a r e   Überlichtgeschwindigkeit — und die sogar nach der SRT.

Es ist nicht die scheinbare Überlichtgeschwindigkeit, sondern die tatsächlich/reale Überlichtgeschwindigkeit, um die es hier geht. Ich will die Frage mal etwas anders formulieren: Wenn für massebehaftete Objekte Geschwindigkeiten unterhalb einer unendlich hohen Lichtgeschwindigkeit möglich sind, warum ist dann keine Geschwindigkeit von z.B. 400 000 km/sec möglich ?

MfG
Harti

 

Harti schrieb in Beitrag Nr. 2102-89:

 
Es gibt zahlreiche mathematische Vorstellungen über die Realität, die ich ... für unwissenschaftlich halte. Beispiel: Die Annahme eines euklidisch flachen Universums. Dies ist eine verdeckte Unendlichkeitsvorstellung; denn wo soll der Rand dieses Universums sein? Wir können es aus den genannten Gründen aber auch nicht ausschließen, so dass es eine Glaubenssache ist.

Hallo Harti,

meiner Auffassung nach kann ein überall absolut flaches, unendlich großes Universum genau so wenig existieren wie Werte einer Funktion an den Stellen, an denen sie singulär wird — sie hat dort einfach keinen Wert (!).

Mit anderen Worten: Wohldefinierte, unendlich große euklidische Räume gibt es zwar als mathematische, aber — wie ich vermute — nicht als physikalische Objekte.

Harti schrieb in Beitrag Nr. 2102-89:

 
Es ist nicht die scheinbare Überlichtgeschwindigkeit, sondern die tatsächlich/reale Überlichtgeschwindigkeit, um die es hier geht.

Ich will die Frage mal etwas anders formulieren: Wenn für massebehaftete Objekte Geschwindigkeiten unterhalb einer unendlich hohen Lichtgeschwindigkeit möglich sind, warum ist dann keine Geschwindigkeit von z.B. 400 000 km/sec möglich?

Im ersten Satz dieser Aussage denkst Du wohl an Geschwindigkeiten im Sinne deines Beispiels aus Beitrag 2103-2. So was aber ist — wie ich versucht habe, dir in 2103-3 klarzumachen — nur eine Pseudogeschwindigkeit: Es bewegt sich da ja nicht wirklich was.


Auf deine Frage, auch in ihrer Neuformulierung, kann man nur antworten:

Es gibt keine unendlich hohe Geschwindigkeit — und insbesondere keine unendlich hohe Lichtgeschwindigkeit. Unendlich hohe Geschwindigkeit gibt es noch nicht mal in mathematischem Sinne. Deine Frage ( letzter Satz im Zitat ) macht deswegen keinerlei Sinn.


Gruß, grtgrt
 

Grtgrt schrieb in Beitrag Nr. 2102-90:

meiner Auffassung nach kann ein überall absolut flaches, unendlich großes Universum genau so wenig existieren wie Werte einer Funktion an den Stellen, an denen sie singulär wird — sie hat dort einfach keinen Wert (!).

Mit anderen Worten: Wohldefinierte, unendlich große euklidische Räume gibt es zwar als mathematische, aber — wie ich vermute — nicht als physikalische Objekte.

Hallo Grtgrt,
dann sind wir uns ja im Prinzip einig. Was Du mathematisch formulierst, formuliere ich rein sprachlich, und was Du "vermuten" nennst, nenne ich glauben.

Zitat:

Auf deine Frage, auch in ihrer Neuformulierung, kann man nur antworten:

Es gibt keine unendlich hohe Geschwindigkeit — und insbesondere keine unendlich hohe Lichtgeschwindigkeit. Unendlich hohe Geschwindigkeit gibt es noch nicht mal in mathematischem Sinne. Deine Frage ( letzter Satz im Zitat ) macht deswegen keinerlei Sinn.

Eine Geschwindigkeit von 400 000 km/sec ist keine unendlich hohe Geschwindigkeit.

Worauf ich hinaus will ist: Man kann nicht verständlich begründen, warum die Lichtgeschwindigkeit (als mögliche Höchstgeschwindigkeit) 300 000 km/sec und nicht 400 000 km/sec beträgt.
Dies versteht man nur, wenn man von der Gleichwertigkeit von Raum und Zeit ausgeht und die Beziehung zwischen Raum und Zeit (was nichts anderes als Geschwindigkeit bedeutet) bei elektromagnetischen Wellen den dimensionslosen Wert 1 erhält. Eine Überschreitung der Lichtgeschwindigkeit bedeutet dann einen Wechsel von Raum- und Zeitkoordinate oder eine Vertauschung von Zähler und Nenner, wenn man die Beziehung als Bruch betrachtet.

Die Lichtgeschwindigkeit ist bei dieser Betrachtung keine Höchstgeschwindigkeit, sondern eine Grenzgeschwindigkeit, bei der Raum und Zeit ihre Bedeutung ändern. Unsere Vorstellung der Beziehung von Raum und Zeit hat für elektromagnetische Wellen den dimensionlosen Wert 1, wenn man den Beziehungscharakter von Geschwindigkeit zugrunde legt und in Abweichung von den willkürlich festgesetzten Maßeinheiten Raum und Zeit als gleichwertig behandelt.

MfG
Harti

Hallo Bernhard Kletzenbauer,

Bernhard Kletzenbauer schrieb in Beitrag Nr. 2102-82:

Die Lichtdehnung und -Stauchung beim Dopplereffekt ist nur eine scheinbare.
Der Lichtstrahl selbst ist zum Beispiel gelb.
Bewegt sich ein Beobachter auf die Lichtquelle zu, kommen die Photonen in kürzeren Abständen in den Zähler und die Wellenlänge ist scheinbar kürzer (erscheint blau).
Bei Entfernung von der Quelle kommen weniger Photonen pro Zeiteinheit in den Zähler und die Wellenlänge ist größer (röter).

zum Thema "Photonenzahl" und "scheinbare Lichtdehnung bzw. -Stauchung":

Sieht man vom zusätzlichen Effekt der Lichtaberration ab, so wird durch den Dopplereffekt nur die Frequenz/ die Wellenlänge der Strahlung verändert, nicht aber deren Amplitude. Da nur die Höhe der Amplitude mit der Photonenzahl korreliert, wird die Photonenzahl bzw. die Lichtintensität durch den Dopplereffekt nicht verändert.

Dass die Lichtdehnung bzw. -Stauchung nur "eine scheinbare" sein soll, verstehe ich nicht. Verschiebt sich bspw. die Wellenlänge eines Infrarotstrahlers durch Annäherung an die Quelle in den Röntgenbereich, so kann man mit dem ankommenden Licht tatsächlich eine Röntgenaufnahme machen. Bewegt man sich noch schneller auf den Infrarotstrahler zu, wird man durch Gammastrahlung getroffen, welche einen nicht nur "scheinbar" sondern tatsächlich umbringen kann.

Claus schrieb in Beitrag Nr. 2102-92:

Sieht man vom zusätzlichen Effekt der Lichtaberration ab, so wird durch den Dopplereffekt nur die Frequenz/ die Wellenlänge der Strahlung verändert, nicht aber deren Amplitude. Da nur die Höhe der Amplitude mit der Photonenzahl korreliert, wird die Photonenzahl bzw. die Lichtintensität durch den Dopplereffekt nicht verändert.

Dass die Lichtdehnung bzw. -Stauchung nur "eine scheinbare" sein soll, verstehe ich nicht. Verschiebt sich bspw. die Wellenlänge eines Infrarotstrahlers durch Annäherung an die Quelle in den Röntgenbereich, so kann man mit dem ankommenden Licht tatsächlich eine Röntgenaufnahme machen. Bewegt man sich noch schneller auf den Infrarotstrahler zu, wird man durch Gammastrahlung getroffen, welche einen nicht nur "scheinbar" sondern tatsächlich umbringen kann.

Es kommt auf den Standpunkt und die Umstände an.
Ein Feuerwehrmann, der im Einsatzwagen mit eingeschalteter Sirene unterwegs ist, hört stets die gleiche Tonhöhe.
Passanten am Straßenrand hören "scheinbar" eine andere Tonhöhe an der Quelle. Aber an der Quelle ist die Frequenz stets gleich. Erst durch den Bewegungszustand ändert sich die Frequenz.
Und, ja, für die Passanten ist es andererseits auch tatsächlich eine reale, höhere oder tiefere Frequenz.

Anders ist es bei der Lichtdehnung durch die kosmische Expansion des Universums.
Hier können Quelle und Empfänger in ihrem unmittelbaren Bezugssystem "in Ruhezustand" sein. Trotzdem wird die Wellenlänge des Lichts größer, weil die Raumzeit zwischen den Photonen expandiert. Ein Raumfahrer innerhalb eines Lichtstrahls (Äquivalent zu Feuerwehrmann) würde sich im Lauf der Zeit tatsächlich innerhalb eines gedehnten Strahls befinden.
Beim reinen Dopplereffekt, ohne kosmologische Expansion, wäre er dagegen stets innerhalb eines Lichtstrahls gleicher Frequenz.

 

Harti schrieb in Beitrag Nr. 2102-91:

Grtgrt schrieb in Beitrag Nr. 2102-90:

 
meiner Auffassung nach kann ein überall absolut flaches, unendlich großes Universum genau so wenig existieren wie Werte einer Funktion an den Stellen, an denen sie singulär wird — sie hat dort einfach keinen Wert (!).

Mit anderen Worten: Wohldefinierte, unendlich große euklidische Räume gibt es zwar als mathematische, aber — wie ich vermute — nicht als physikalische Objekte.

Hallo Grtgrt,
dann sind wir uns ja im Prinzip einig. Was Du mathematisch formulierst, formuliere ich rein sprachlich, und was Du "vermuten" nennst, nenne ich glauben.
 

Ja, in dem Punkt sind wir uns einig.

Zudem gebe ich Dir recht, wenn Du feststellst:

Harti schrieb in Beitrag Nr. 2102-91:

 
Man kann nicht [...] begründen, warum die Lichtgeschwindigkeit (als mögliche Höchstgeschwindigkeit) 300 000 km/sec und nicht 400 000 km/sec beträgt.

Allem anderen aber, was Du sonst noch im Beitrag 2102-91 sagst, kann ich weder folgen noch zustimmen.

Ich kann auch nicht verstehen, wie Du es wagen kannst, in Beitrag 2102-89 von einer "möglichen" "unendlich hohen Lichtgeschwindigkeit" zu sprechen. Wir alle wissen doch: Die Lichtgeschwindigkeit  i s t  endlich (!).

Aber natürlich: Mit welcher Zahl wir diese Endlichkeit quantifizieren ist einzig und allein eine Normierungsfrage — es könnte da statt der 300 000 jede positive reelle Zahl stehen.

Der Grund hierfür: Die Geschwindigkeit von irgend etwas ist ja nicht einfach nur eine Zahl, sondern eine Zahl multipliziert mit dem Verhältnis einer Längeneinheit zu einer Zeiteinheit, und beide kann man frei wählen. Zur Zahl 300 000 kommt es beim Licht nur dann, wenn man als Längeneinheit km und als Zeiteinheit sec wählt.


Gruß, grtgrt
 

Was, wenn sich im Licht die Amplitude zur Frequenz verändert?
Wenn das Licht mit dem Raum gedehnt wird, dann dürfte es nicht nur in und entgegen der Bewegungsrichtung gedehnt werden.
Das Licht bewegt sich durch dreidimensionalen Raum, damit müsste Licht dreidimensional gedehnt werden.
Wenn das Licht langwelliger wird, sozusagen in der Frequenz gedehnt wird, müsste auch die Amplitude gedehnt werden.
Die Ampltude vergrößert sich propotional zur abnehmenden Frequenz.
Wird Licht nur in und entgegen der Bewegungsrichtung gedehnt, so verkleinert sich die Amplitude propotional zur abnehmenden Frequenz.
Das wäre dann dieses Beispiel:
Ich nehme ein Seil und lege es in Wellen aus.Nun ziehe ich an einem Ende des Seils.


Wenn es keinen Rand des Universums gibt, dann ist der Raum in alle Richtungen unendlich.
Unendlich bedeutet, das es keine defininierbare Größe und Form des Raumes gibt.Das ist das Gleiche wie bei der Nulldimensionalität.
Auch dort gibt es weder Größe noch Form.
Wenn Unendlich ein mathematischer Wert wäre, dann wäre unendlich-1 ein Wert kleiner Unendlich.

Unendlich würde auch bedeuten, es kommt nichts hinzu, nichts geht verloren.
Befände man sich in einem Ozean, der in alle Richtungen unendlich ist, kann nicht ein einziger Tropfen Wasser entnommen oder hinzugefügt werden.
Die Unendlichkeit könnte nicht expandieren, sie ist schon unendlich.Wohin sollte sie expandieren?
Ins Überunendliche?
Sie könnte auch nicht kollabieren.Egal mit welcher Geschwindigkeit das geschehen würde, es würde unendlich lange dauern, bis die Unendlichkeit nicht mehr unendlich ist.
Unendlich und dabei expandierend oder kollabierend ergibt ein Paradoxon.
Ein Ereignis, das räumlich und zeitlich an einem Nullpunkt beginnt, ist niemals unendlich.

Wenn der Raum des Universums räumlich begrenzt ist, es ein raumloses "da draussen " gäbe, steht dann am Rand des Universums ein Schild "Sie verlassen jetzt Raum und Zeit.Den Anweisungen des Personals ist Folge zu leisten." ?

Warum gibt es immer wieder gegensätzliche Aussagen zu Geschwindigkeit und Zeit?
Wenn zwei Uhren an einem Ort synchronisiert werden, sich eine Uhr für 1 Sekunde mit Lichtgeschwindigkeit durch den Raum bewegt und dann dort im Raum verharrt, dann müsste die bewegte Uhr der synchronisierten Uhr eine Sekunde hinterher hinken.
Wenn von der unbewegten Uhr nach deren Zeit um 12:00:05 Licht zur vorher bewegten Uhr geschickt wird, dann kommt das Licht bei der zuvor bewegten Uhr nach deren Zeit um 12:00:05 an.
Wenn verabredet wird, daß um 12:00:05 Licht von der unbewegten zur vormals bewegten Uhr geschickt wird, dann muss die voher bewegte Uhr behaupten können, sie hat sich von der unbewegten Uhr nicht entfernt.
Schickt nun die vormals bewegte Uhr nach ihrer Zeit um 12:00:10 Licht zur unbewegten Uhr, so müsste es bei der unbewegten Uhr nach deren Zeit um 12:00:12 ankommen.
Denn nach der Zeit der bewegten Uhr ist es 12:00:10, nach der Zeit der unbewegten Uhr ist es zu diesem Zeitpunkt 12:00:11.
Das Licht war nicht 2 Sekunden unterwegs.Die eine Uhr geht 1 Sekunde nach, das Licht braucht 1 Sekunde = 2 Sekunden Zeitdifferenz an der unbewegten Uhr.
Die eine Uhr sagt: Das Licht kam zur verabredeten Zeit an, ich habe mich im Verhältnis zur anderen Uhr nicht bewegt.
Die andere Uhr sagt: Das Licht kam 2 Sekunden nach der Zeit bei mir an, die verabredet war.Das Licht hätte aber für 300.000km nur 1 Sekunde unterwegs sein dürfen, die andere Uhr muss sich in 600.000km Entfernung befinden.
Die eine Uhr sagt Null.
Die andere 600.000km.
Wenn dem nicht so ist, beide Uhren jederzeit zueinander synchron laufen, dann stimmt irgendwas nicht.



Gruß, Jense.

Licht kann man sich als Teilchenkette aus Photonen vorstellen, wie eine Geschosskette aus einer Automatikwaffe.
Die Geschosse ändern nicht ihre Größe, aber der Abstand zwischen ihnen wächst (kosmologische Expansion).
Die Geschosse ändern nicht ihren Abstand untereinander, aber wenn ein Panzer auf sie zufährt, bekommt er die Geschosse in kürzeren Zeitabständen ab, als wenn er sie stillstehend auf sich einschlagen läßt (Doppler-Effekt).

Wenn das Universum unendlich groß ist, hat es unendlich viel Platz zum Expandieren. ;-)
Wenn es nicht unendlich groß ist, was kommt dann hinter der Begrenzung?

Guten Morgen Bernhard,

diese Vorstellung habe ich so ungefähr auch im Kopf.Aber entspricht diese Vorstellung nicht dem unnatürlichen Licht eines Lasers?
Die Materie, die das Licht erzeugt, ist in ihrem Inneren nicht im Ruhezustand, es dürften eigentlich nicht zwei Photone in Bewegungsrichtung absolut in einer Linie liegen.Das erste Photon würde am Ziel an einer anderen Stelle einschlagen als das zweite Photon.
Ich hatte dazu mal folgende Zeichnung angefertigt.


Sie zeigt Folgendes:
Die Darstellung zeigt den Vorgang mit handelsüblichen Gegeständen.
Eine Scheibe mit einem Loch entlässt kontinuierlich blaue Kugeln (D ist die Seitenansicht).
ABER:Nicht jede Kugel verlässt das Loch in der Scheibe zu dem Zeitpunkt, an dem sich das Loch an derselben Stelle befindet.
Wenn aus Elektronen Photone werden, so bedeutet das nicht, das sich jedes Elektron, wenn es zu einem Photon wird, genau an der Stelle innerhalb der Materie befunden haben muss, wie ein vorhergehendes Elektron.
Licht wäre in sich verdreht, so wie ein Korkenzieher.
Licht hätte eine Amplitude.
Licht dreht sich natürlich nicht wie ein Korkenzieher durch den Raum.
Würde man der dargestellten Scheibe eine weitere Scheibe gegenüberstellen, die nicht rotiert, dafür aber mehrere Schlitze enthält, würden keine zwei Photone gleichzeitig aus zwei Schlitzen austreten.
Würde man der rotierenden Scheibe ein weiteres Loch hinzufügen, welches näher an der Rotationachse liegt, wäre die Amplitude in ihrem Ausschlag kleiner.
Demnach muss Licht nicht in Paketen zu unterschiedlichen Längenwellen gepackt werden, es könnte auch aus mehreren in sich verdrehten Lichtwellen (Wellen ist eigentlch in diesen Fall nicht richtig) bestehen.

Wenn man sich auf einen Laserstrahl zu bewegt, ändert er dann auch seine Farbe?
Könnte man eine Farbveränderung durch Dehnung des Raumes feststellen?
Im Laborversuch konnte nachgewiesen werden, das Licht in seiner Länge tatsächlich abnimmt, wenn es verlangsamt wird, es wird dichter.
Dabei wurde das Laserlicht durch verschiedene Gase geleitet.Leider wurde nichts von einer Farbveränderung berichtet.

Gruß, Jens.

Grtgrt schrieb in Beitrag Nr. 2102-94:

Ich kann auch nicht verstehen, wie Du es wagen kannst, in Beitrag 2102-89 von einer "möglichen" "unendlich hohen Lichtgeschwindigkeit" zu sprechen. Wir alle wissen doch: Die Lichtgeschwindigkeit  i s t  endlich (!).

Hallo Grtgrt,
da hast Du mich aber gründlich missverstanden. Für möglich habe ich nur Geschwindigkeiten unterhalb einer theoretisch vorgestellten unendlichen Lichtgeschwindigkeiten gehalten. Auch ich bin der Meinung, dass wir nur Endliches feststellen können und dazu gehört auch die Bewegung elektromagnetischer Wellen, aus denen sich die Lichtgeschwindigkeit ergibt.

Zitat:

Aber natürlich: Mit welcher Zahl wir diese Endlichkeit quantifizieren ist einzig und allein eine Normierungsfrage — es könnte da statt der 300 000 jede positive reelle Zahl stehen.

Der Grund hierfür: Die Geschwindigkeit von irgend etwas ist ja nicht einfach nur eine Zahl, sondern eine Zahl multipliziert mit dem Verhältnis einer Längeneinheit zu einer Zeiteinheit, und beide kann man frei wählen. Zur Zahl 300 000 kommt es beim Licht nur dann, wenn man als Längeneinheit km und als Zeiteinheit sec wählt.

Ich versuche, unabhängig von den willkürlich festgesetzten Einheiten für Raum und Zeit, das Wesen der Lichtgeschwindigkeit als Naturkonstante zu verstehen. Dafür muss man von dem Naturphänomen Elektromagnetismus ausgehen und der Tatsache, dass die elektrische und die magnetische Wirkung symmetrisch sind. Wenn man auf diese Gegebenheiten unsere Vorstellung von Raum und Zeit und die Beziehung zwischen beiden, was man Geschwindigkeit nennt, unabhängig von den willkürlichen Maßeinheiten anwendet, kommt man zu dem dimensionslosen Wert 1 für die Lichtgeschwindigkeit.

Mein Problem ist, dass diese Gedankengänge offensichtlich niemand nachvollziehen kann, und ich deshalb dazu neige, sie dauernd zu wiederholen. Ich werde versuchen, mich insoweit zu bessern.

MfG
Harti

 

Zitat:

 Wenn man auf diese Gegebenheiten unsere Vorstellung von Raum und Zeit und die Beziehung zwischen beiden, was man Geschwindigkeit nennt, unabhängig von den willkürlichen Maßeinheiten anwendet, kommt man zu dem dimensionslosen Wert 1 für die Lichtgeschwindigkeit.

Nein, Harti, das ist so NICHT richtig.

Wer für die Lichtgeschwindigkeit auf den Wert 1 kommt, hat als Längeneinheit "Lichtsekunde" gewählt und als Zeiteinheit "Sekunde" (auch das Paar Lichtjahr/Jahr würde auf die 1 als Wert führen).

Grundsätzlich gilt: Es gibt keine Geschwindigkeit, die einfach nur nackte Zahl ist — die Zahl muss man sich IMMER multipliziert denken mit einem Bruch, dessen Zähler eine Längeneinheit und dessen Nenner eine Zeiteinheit ist.


Gruß, grtgrt
 

Grtgrt schrieb in Beitrag Nr. 2102-99:

Grundsätzlich gilt: Es gibt keine Geschwindigkeit, die einfach nur nackte Zahl ist — die Zahl muss man sich IMMER multipliziert denken mit einem Bruch, dessen Zähler eine Längeneinheit und dessen Nenner eine Zeiteinheit ist.

Hallo Grtgrt,

genau so ist es.
Das wurde Harti schon mehrmals mit diesen oder anderen Worten erklärt. Aber er will es einfach nicht akzeptieren.

M.f.G. Eugen Bauhof