Mal an die Physiker

[Explorer]

Hallo, Physik-Liebhaber des Forums...!

 

Ich war gestern im Kino und hab' mir "K-PAX" angesehen. War gut... Darin geht's um einen Menschen (oder so;)), der behauptet, vom Planeten K-PAX zu sein und mit mehrfacher Lichtgeschwindigkeit auf die Erde kam... Auf den Einwand, ein gewisser A. Einstein hätte bewiesen, dass nichts schneller sein könne als das Licht, entgegnete er, Einstein hätte lediglich gesagt, dass kein Körper auf c beschleunigt werden kann, weil dann seine Masse unendlich groß würde und as weiß ich noch alles...

 

Frage: Stimmt das (Könnte das stimmen), oder war der Drehbuchautor nur etwas zu kreativ?

[Gast Juergen]

Ich bin zwar kein Physiker, aber so ganz schwach kann ich mich noch erinnern - man möge mich korrigieren, wenn ich falsch liege.

 

Aus der Relativitätstheorie folgt, daß die Masse bei zunehmender Geschwindigkeit zunimmt. Genauer folgt das aus der Lorenz-Transformation

 

Unter dem Bruchstrich steht

Wurzel aus (1-Geschwindigkeit^2/Lichtgeschwindigkeit^2)

 

a) Wenn also die Geschwindigkeit gleich der Lichtgeschwindigkeit ist. Dann ergibt sich Wurzel aus 0 gleich 0. Da es unter dem Bruchstich steht, muß ich durch dieses Ergebnis teilen, d.h. ich muß durch Null teilen.

 

Wird die Geschwindigkeit größer als die Lichtgeschwindigkeit, dann muß ich eine Wurzel aus einer negativen Zahl ziehen.

 

Im Fall a) Ist es eine Division durch Null, was vermutlich nicht geht.

 

Im Fall ist es auch schwierig. - Mathematisch kann das man wohl mit komplexen Zahlen lösen. Ob es physikalisch eine Lösung gibt - kann ich nicht sagen

 

Naja, ich bin halt kein Physiker.

Vielleicht war ja auch alles falsch, was ich geschrieben habe.....

[rhombimons]

Juergen, zu deinem Fall a): Eine Division durch Null hat als Ergebnis, logisch gesehen, "Unendlich", weil durch die kleinste Zahl geteilt wurde, muß das größte Ergebnis rauskommen.

Auch diese Aussage erhebt keinen Anspruch auf absolute Richtigkeit.

[Gast Juergen]

Das Problem scheint mir das "unendliche" zu sein.

Ein bekanntes Beispiel ist "Hiberts Hotel". Dieses zeigt, wie kompliziert es ist mit Unendlichkeiten zu operieren.

[Stefan]

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Zitat von Juergen am 23:02 - 30.Oktober.2002

Das Problem scheint mir das "unendliche" zu sein.

Ein bekanntes Beispiel ist "Hiberts Hotel". Dieses zeigt, wie kompliziert es ist mit Unendlichkeiten zu operieren.

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Erzähl das mal Deinem Gott. Oder wenigstens dem Carlos.

[Gast Juergen]

Hilberts Hotel !

 

Hilberts Hotel verfügt über unendlich viele Zimmer, alle Zimmer sind belegt. Es trifft nun eine weitere Person ein, die ein Zimmer haben möchte. Der Hotelier sagt: "Kein Problem! Selbstverständlich können sie noch ein Zimmer haben. Ich muß nur die Person, die jetzt in Zimmer eins ist, nach Zimmer zwei verlegen, und die Person in Zimmer zwei nach Zimmer drei und so weiter. Dann ist Zimmer eins für Sie frei." Daraufhin treffen unendlich viele Personen ein und wollen ein Zimmer. Der Hotelier sagt "kein Problem: Ich muß nur die Person von Zimmer eins in Zimmer zwei verlegen, die Person von Zimmer zwei in Zimmer vier und die Person von Zimmer drei in Zimmer sechs und so weiter, so daß alle ungeraden Zimmernummern frei sind. Es gibt unendlich viele ungerade Zimmernummern, gerade genug für die undendlich vielen Gäste. Für jeden ist ein Platz da."....

[Mecky]

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Zitat von rhombimons am 22:55 - 30.Oktober.2002

Juergen, zu deinem Fall a): Eine Division durch Null hat als Ergebnis, logisch gesehen, "Unendlich", weil durch die kleinste Zahl geteilt wurde, muß das größte Ergebnis rauskommen.

Auch diese Aussage erhebt keinen Anspruch auf absolute Richtigkeit.

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Vorsicht!

Die Division durch Null hat kein Ergebnis, sie ist schlichtweg nicht definiert, man kann keine Zahl als Ergebnis angeben. Unendlich ist keine Zahl. Man kann nur sehen: bei festem Zähler wird der Bruch um so größer, je näher der Nenner gegen Null strebt.

 

Jenseits der Lichgeschwindigkeit nimmt die Gleichung, die Jürgen erwähnt hat, einen "komplexen" Wert an. (Komplexe Zahl: Wurzel aus einer negativen Zahl). Diese komplexen Zahlen liegen nicht auf dem Zahlenstrahl.

Was dieses mathematische Ergebnis dann in der physikalischen Realität bedeutet, weiß ich nicht. Ich hab aber schon mal von vermuteten "Tachyonen" gelesen, die schneller sein sollen als das Licht.

 

Die einsteinsche Gleichungen besagen allerdings: Die Lichtgeschwindigkeit ist eine (zumindest mit unserer Physik) unüberwindliche Grenze. Den Geschwindigkeitswert "Lichtgeschwindigkeit" kann ein Körper mit träger Ruhemasse nicht einnehmen.

[Werner agnosticus]

Hallo Explorer,

 

wie schon gesagt wurde, lassen die Einsteinschen Gleichungen für Geschwindigkeiten >c komplexe Lösungen zu, was den Nährboden für allerhand Spekulationen über "Tachyonen" hergibt und als eine Segnung für das SF-Business ist.

 

Die Gleichungen schliessen also im Grundsatz nicht aus, daß etwas schneller als c sein könnte, aber sie schliessen, wie Du richtig sagst, aus, daß ein Körper auf c beschleunigt werden kann, da der dafür erforderliche Energieumsatz gegen unendlich streben würde. Das heißt aber, daß ein Übergang von >c nach <c und umgekehrt nicht möglich ist (die Stetigkeit der Geschwindigkeit vorausgesetzt).

 

Wenn man ein wenig physikalisch phantasieren möchte:

Der K-PAXer mag zwar mit mehrfacher Lichtgeschwindigkeit auf die Erde gekommen sein, hätte aber dann keine Gelegenheit zu einem Gespräch mit den Erdlingen, da er leider sein Vehikel nicht auf Unterlichtgeschwindigkeit abbremsen könnte und schon wieder verschwunden wäre, bevor er und wir einander wahrnehmen könnten (bzw. eben nicht wahrnehmen könnten).

Transportproblem gelöst, Kommunikationserfolg gleich Null.

[Explorer]

Aha... Danke schön!

[pmn]

Hallo Explorer,

 

schönes neues Licht, unendliche Weiten.

 

Kennst du das Experiment von Nimtz:

http://sebi.neu.bei.t-online.de/Seite%202....geschwindigkeit

 

Noch ne Anmerkung:

Tja, wenn sich die Masse vergößert, und ein Teil der Masse als Energiequelle benutzt wird, dann kann man fast Lichtgeschwindigkeit erreichen. (Sinngemäß nach Perry Rhodan)

 

Noch ne Anmerkung:

Das Problem, das die Zeit langsamer abläuft, bei erhöhter Geschwindigkeit, ist auch noch nicht beachtet worden.

 

Letzte Anmerkung:

Vielleicht hat ja der "K-PAX" etwas verheimlicht:

Die Abkürzung: Das Wurmloch.

 

 

gruss

peter

der gespannt ist, was so alles möglich ist.

 

(Geändert von pmn um 13:42 - 31.Oktober.2002)

[Caveman]

Zum Thema "Division durch Null":

Das Ergebnis ist nicht "unendlich", sondern es gibt unendlich viele Ergebnisse bei solch einer Division. Aus diesem Grund darf/kann man nicht durch 0 teilen.

 

Zum Thema "Einstein und Lichtgeschwindkigkeit als max. Geschwindigkeit"

Hat ein Körper Masse und beschleunigt man ihn auf Masse, so wird seine Masse immer größer. Man braucht also immer mehr Energie um die Geschwindigkeit um den selben Prozentsatz zu steigern, der Energieaufwand wächst astronomisch.

 

Bei genau Lichtgeschwindigkeit hätte man einen unendlichen großen Energieaufwand für die Beschleunigung und eine unendlich große Masse und eine Null im Nenner eines Bruches (Division durch 0). Ein Körper mit Masse kann also beliebig nahe an die Lichtgeschwindigkeit herangeführt werden, aber niemals mit exakt Lichtgeschwindigkeit fliegen. Für masselose Teilchen, z.B. Photonen gilt dies nicht, im Gegenteil, diese können nur mit Lichtgeschwindigkeit fliegen, gar nicht langsamer, ihre Masselosigkeit ist dafür verantwortlich.

 

Dieses Problem von Masse/Lichtgeschwindigkeit gilt übrigens nur bei exakt Lichtgeschwindigkeit. Würde man - rein rechnerisch - Einsteins Formeln dazu benutzen, einen massebehafteten Körper zu beschreiben, der sich mit Überlichtgeschwindigkeit bewegt, so hätte dieser dann folgende Eigenschaften:

* Das Quadrat seiner Masse wäre negativ (und damit eine Gauß'sche Zahl, eine imaginäre Zahl also (wie z.B.  i^2  =  -1). Zwar kann man mit imaginären Massen herrlich rechnen, beobachtet hat man sie allerdings noch nicht.

* Das Verhältnis von Energiezufuhr und Geschwindigkeit wäre umgekher zu "normalen" Massen. Je mehr Energie man benutzt, desto langsamer würde solch ein überlichtschneller Körper werden und sich der Lichtgeschwindigkeit nähern, je weniger Energie, desto schneler würde er sein.

 

Auf dem Papier ist solch ein Teilchen, welches man zumindestens rechnerisch darstellen kann (was nicht heißt, dass es so in der Natur vorkommt), schon in den 60 Jahren beschrieben worden undzwar von den Physikern(!

) Feinberg und Sommerfeld. Feinberg gab ihnen auch einen Namen: Tachyonen. Die Legende, Tachyonen seien eine Erfindung von SF-Autoren, ist eine Mär. Das war durchaus ernst gemeint.

 

Eine Einschränkung hat Einstein übrigens bei seinen Theorien gemacht. Die physikale Grenze der Lichtgeschwindigkeit und all die daraus resulutierenden logischen Implikationen gelten nur auf lokaler Ebene. Auf globaler Ebene kann die Lichtgeschwindigkeit durchaus überschritten werden. Was bedeutet dies?

 

Dies bedeutet, dass die folgende Aussage auf den ersten Blick widersinnig erscheinen mag, auf den zweiten den Physikern ein Schlupfloch läßt:

Ein Körper darf sich zwar nicht schneller als das Licht bewegen, er kann für den Weg zu einem Zielort weniger Zeit verbrauchen, als ein lichtschnelles Teilchen.

 

Der Physiker Alcubierre hat auf dieser Möglichkeit die ersten physikalischen Berechnungen für einen (yepp!) "Warp Drive" gemacht und gezeigt, dass die physikalischen Gesetze es durchaus zulassen würden, einen Körper (oder Raumschiff) in kürzerer Zeit zu einem Zielort zu bringen, als Photonen (mit Lischgeschwindigkeit) brauchen würden, ohne diesen Körper selbst auf Lichtgeschwindigkeit (oder schneller) zu beschleunigen, und zwar mit der Methode, dass das Raumschiff mehr oder weniger still stehen bleibt, man aber die Strecke zum Zielort verringert, indem man Struktur des Raumes an sich verändert: Der Raum hinter dem Raumschiff wird gedehnt, der vor dem Raumschiff gestaucht.

 

Ob man jemals technisch in der Lage sein wird, die Raumzeitstruktur zu manipulieren, ist natürlich eine ganz andere Frage.

 

Für viele vielleicht Science Fiction, aber selbst die NASA will's wissen. Wer einen kleinen Überblick haben will, hier eine relativ gut verständliche NASA-Site: http://www.grc.nasa.gov/WWW/PAO/warp.htm.

 

 

(Geändert von CavemanHamburg um 15:16 - 31.Oktober.2002)

[Caveman]

Noch ne Anmerkung:

Das Problem, das die Zeit langsamer abläuft, bei erhöhter Geschwindigkeit, ist auch noch nicht beachtet worden. (pmn)

 

Doch, und ist schon in dutzenden Versuchen verifiziert worden. Allein die Umdrehungsgeschwindigkeit der Erde und ein bisschen Abstand reichen aus: Man nehme zwei Atomuhren, snychronisiere sie so genau wie möglich. Dann lagert man eine auf Meereshöhe und die andere schafft man auf einen Berg. Letztere hat eine höhere Umdrehungsgeschwindigkeit um die Erde als die erstere, da der Weg (größerer Radius) größer ist.

 

Man läßt sie eine Weile laufen, holt die andere dann von der Bergspitze und vergleicht dann beide Uhren wieder. Und voila!, sie gehen nicht mehr snychron. Selbst unsere gute alte deutsche Zugspitze war schon "Opfer" dieses Experiementes.

[pmn]

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Zitat von CavemanHamburg am 15:14 - 31.Oktober.2002

Noch ne Anmerkung:

Das Problem, das die Zeit langsamer abläuft, bei erhöhter Geschwindigkeit, ist auch noch nicht beachtet worden.

(pmn)

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Bei den Postings !

[Caveman]

Oha, ich nehme alles zurück und behaupte das Gegenteil!

[pmn]

bis zum beweis des gegenteils.

 

(Geändert von pmn um 14:27 - 1.November.2002)

[Mecky]

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Zitat von CavemanHamburg am 15:14 - 31.Oktober.2002

Noch ne Anmerkung:

Das Problem, das die Zeit langsamer abläuft, bei erhöhter Geschwindigkeit, ist auch noch nicht beachtet worden.

(pmn)

 

Doch, und ist schon in dutzenden Versuchen verifiziert worden. Allein die Umdrehungsgeschwindigkeit der Erde und ein bisschen Abstand reichen aus: Man nehme zwei Atomuhren, snychronisiere sie so genau wie möglich. Dann lagert man eine auf Meereshöhe und die andere schafft man auf einen Berg. Letztere hat eine höhere Umdrehungsgeschwindigkeit um die Erde als die erstere, da der Weg (größerer Radius) größer ist.

 

Man läßt sie eine Weile laufen, holt die andere dann von der Bergspitze und vergleicht dann beide Uhren wieder. Und voila!, sie gehen nicht mehr snychron. Selbst unsere gute alte deutsche Zugspitze war schon "Opfer" dieses Experiementes.

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Weil das Experiment aber nicht genau die erwarteten Ergebnisse brachte, entzog man dem Fahrer, der die Atomuhr transportierte, den Führerschein wegen krasser Geschwindigkeitsüberschreitung.

[pmn]

Nun,

 

dann müßte dem Piloten auch der Pilotenschein entzogen ;-)) , der solch ein Atomuhrexperiment durchgeführt hat.

 

Für die Interessierten unter uns, die viel Zeit haben und ein Glässchen/ Flasche Rotwein, empfehle ich den

"Crash Course in spezieller Relativitätstheorie" von Klaus Kassner der Uni Magdeburg.

 

http://itp.nat.uni-magdeburg.de/~kassner/srt/index.html

 

Hauptlink ist in der Mitte der Seite.

 

 

gruss

peter

[Flora]

es ist zwar schon ein paar Jahre her, aber in der Space Night auf BR3 hatten sie mal was über einen Wissenschaftler der behauptet hat, EM-Wellen auf überlichtgeschwindigkeit beschleunigt zu haben. Klang sehr seriös, aber ich weiss nichts näheres darüber, leider...

 

Flora

[pmn]

Hallo Flora:

 

Kennst du das Experiment von Nimtz:

http://sebi.neu.bei.t-online.de/Seite%202....geschwindigkeit

Diesen Link anklicken.

 

Der Link steht hier im Thread auch auf Seite 1.

 

gruss

peter

 

(Geändert von pmn um 14:29 - 1.November.2002)

[Flora]

hab ich mir durchgelesen, aber ich mein was anderes, aber so gut ist meine Erinnerung nicht mehr. Ich glaub, in dem von mir angesprochenen haben sie mit Magnetfeldern gearbeitet, aber das ist alles schon lang her...

[Die Legende]

Hier findet man allerlei Antworten zu physikalisch-astronomischen Fragen (Licht, Universum, Urknall) in real-Formal:

 

http://www.br-online.de/alpha/centauri/

 

(Damit man`s auch anklicken kann. Ralf)

 

(Geändert von Ralf um 16:41 - 1.November.2002)

[Tachy]

Hallo,

 

Vor Kurzem gab es auch wieder ein Experiment mit den getunnelten elektrischen Signalen, die sich mit "Überlichtgeschwindigkeit" bewegen, aber der Nachteil ist der:

 

Die übertragene Information geht flöten.

 

Quelle: http://www.wissenschaft.de/sixcms/detail.php?id=130554

 

 

Viele Grüße,

 

Johannes

[Ralf]

Noch ein Unendlichkeitsproblem:

 

Ein Friseur sagt zu einem Kunden: Ich schneide allen Menschen die Haare, die sie sich nicht selber schneiden!

 

Nach einigen Sekunden fragt der Kunde: Schneiden Sie sich auch selbst die Haare?......

[Torsten]

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Zitat von Ralf am 16:45 - 1.November.2002

Noch ein Unendlichkeitsproblem:

 

Ein Friseur sagt zu einem Kunden: Ich schneide allen Menschen die Haare, die sie sich nicht selber schneiden!

 

Nach einigen Sekunden fragt der Kunde: Schneiden Sie sich auch selbst die Haare?......

 

 

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(Mecky könnte auch mal einen neuen Schnitt vertragen.)

[Explorer]

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Zitat von Ralf am 16:45 - 1.November.2002

Ein Friseur sagt zu einem Kunden: Ich schneide allen Menschen die Haare, die sie sich nicht selber schneiden!

 

Nach einigen Sekunden fragt der Kunde: Schneiden Sie sich auch selbst die Haare?......

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Wie war das..? "Alle Kreter lügen, sagte der Kreter..."