Überlichtgeschwindigkeit

[Mondkalb]

Ja, aber jetzt müssen wir nur noch die "Lichtmauer" durchbrechen. Und es gibt keine imaginären oder negativen Massen mehr.

Wie die "interessanten" Effekte aussehen, die in dem englischen Artikel angesprochen wurden, falls man die "Lichtmauer" durchbricht, wissen wir ja schon seit Star Wars.

[irony]

Demnach benutzen die Wissenschaftler anstelle der Lorentz-Transformation zwei andere Transformationen, um die Beobachtung einer Überlichtgeschwindigkeit darzustellen.

Diese Transformationen gelten für angenommene Geschwindigkeiten v > c. Wie man von v < c in den Bereich v > c kommt, wissen die zwei Wissenschaftler auch nicht. v = c ist eine Barriere. Scheint also mehr eine Spielerei zu sein, was wäre, wenn es Überlichtgeschwindigkeit gäbe. Ein bisschen seltsam ist auch die Größe p_unendlich als Grenzwert für den Impuls bei unendlicher Geschwindigkeit.

Außerdem:

If, however, the requirement of invariance is removed, then we may propose new mass and energy equations, and an example having finite non-zero mass in the limit of infinite relative velocity is given.

Invarianz ist aber eine Grundannahme der speziellen Relatitvitätstheorie, so ganz verträgt sich das neue Konzept anscheinend nicht damit.

[Mondkalb]

Eine interessante Überlegung zu überlichtschnellen Geschwindigkeiten wird in einem sehr kurzen Artikel auf Golem vorgestellt:
Spezielle Relativittstheorie: berlichtgeschwindigkeit ist mglich - Golem.de

Eine ausführlichere englische Darstellung:
Physicists extend special relativity beyond the speed of light

Abstract
We propose here two new transformations between inertial frames that apply for relative velocities greater than the speed of light, and that are complementary to the Lorentz transformation, giving rise to the Einstein special theory of relativity that applies to relative velocities less than the speed of light. The new transformations arise from the same mathematical framework as the Lorentz transformation, displaying singular behaviour when the relative velocity approaches the speed of light and generating the same addition law for velocities, but, most importantly, do not involve the need to introduce imaginary masses or complicated physics to provide well-defined expressions. Making use of the dependence on relative velocity of the Lorentz transformation, the paper provides an elementary derivation of the new transformations between inertial frames for relative velocities v in excess of the speed of light c, and further we suggest two possible criteria from which one might infer one set of transformations as physically more likely than the other. If the energy–momentum equations are to be invariant under the new transformations, then the mass and energy are given, respectively, by the formulae m=(pinf/c)[(v/c)2 - 1]-1/2 and e=mc2 where pinf denotes the limiting momentum for infinite relative velocity. If, however, the requirement of invariance is removed, then we may propose new mass and energy equations, and an example having finite non-zero mass in the limit of infinite relative velocity is given. In this highly controversial topic, our particular purpose is not to enter into the merits of existing theories, but rather to present a succinct and carefully reasoned account of a new aspect of Einstein's theory of special relativity, which properly allows for faster than light motion.

Demnach benutzen die Wissenschaftler anstelle der Lorentz-Transformation zwei andere Transformationen, um die Beobachtung einer Überlichtgeschwindigkeit darzustellen.
Richtig verstanden habe ich das nicht, vielleicht kann Agent Scullie das mal beurteilen.

[Halman]

Alles Blödsinn.

Ja, das ist eine gute Überschrift für Dein Posting. Darin steht in der Tat nur Blödsinn.

Quelle:
Ein einfaches Universum

Ja, diesen Link kenne ich. Reiner Stuss, von dem ich mich ausdrücklich distanziere.


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EDIT (autom. Beitragszusammenführung) :
Halman schrieb nach 11 Minuten und 38 Sekunden:

Das hat damit zu tun, dass ein Raumpilot, auf den keine Kräfte wirken, nicht feststellen kann, ob er sich bewegt, oder der Punkt, auf den er Bezug nimmt, nicht wahr.

Es gibt keine absolute Bewegung. Dazu müsste es nämlich ein bevorzugtes Bezugssystm geben. So kann man aber nur bestimmen, wie sich Objekte relativ zueinander bewegen.
Vom Standpunkt des Raumschiffes aus, bewegt sich die Erde mit fast Lichtgeschwindigkeit vom Raumschiff weg. Folglich erscheint dort die Zeit stark dilatiert.

Gleiches gilt vom Standpunkt der Erde. Dies gilt aber nur solange keine Beschleunigungsphase in der Weltlinie des Raumschiffes enthalten ist, sei sie auch unendlich kurz.

[Agent Scullie]

Jetzt habe ich die Beschleunigungs- und Bremsphase so stark verkürzt, dass beide gleich ganz unterschlagen habe.

und das darf man eben nicht machen. Die Abbremsphase ist von ganz entscheidender Bedeutung, egal wie kurz sie ist. Man kann sie auch als unendlich kurz idealisieren, so dass die Weltlinie des Raumschiffes einen Knick hat.

Das hat damit zu tun, dass ein Raumpilot, auf den keine Kräfte wirken, nicht feststellen kann, ob er sich bewegt, oder der Punkt, auf den er Bezug nimmt, nicht wahr?

dass sich zwei gleichförmig bewegte Beobachter gegenseitig zeitdilatiert sehen, hat mit dem Relativitätsprinzip zu tun, also damit, dass beide gleichberechtigt sind. Dass die Zeitdilatation überhaupt auftritt, hängt damit nur bedingt zusammen, die ergibt sich eher daraus, dass die Lichtgeschwindigkeit für beide Beobachter gleich sein muss.

Die Effekte der Zeitdilatation addieren sich immer so auf, dass die Uhren der unterschiedlichen Bezugssysteme am Ende der Reise eine riesigen Differenz aufweisen, ganz egal wie man den "Flugplan" festlegt?

ganz recht.


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EDIT (autom. Beitragszusammenführung) :
Agent Scullie schrieb nach 1 Minute und 24 Sekunden:

@Adi: du hast das Thema verfehlt. Hier geht es um die Relativitätstheorie, nicht um die Natur des Lichts. Der RT ist es ziemlich schnuppe, ob Licht nun Welle oder Teilchen ist.

[Dannyboy]

Gibt es einen Grund, warum du diesen absurden Crackpot-Unsinn hier reinkopierst?

[Adi]

Alles Blödsinn.

Zitat:
Licht Lichtquanten, Photonen, Wellen-Teilchen-Dualismus



Licht soll ein Teilchenstrahlung sein, weil Licht die Eigenschaft besitzt aus einer Metalloberfläche Elektronen zu befreien, wenn man diese mit Licht bestrahlt. Unsere Wissenschaftler können sich dieses Phänomen des Lichts nur damit erklären, dass Licht eine Teilchenstrahlung ist, denn nur Teilchen können das.

Der Ursprung kommt von einem Patentbeamten dritter Klasse in Bern, welcher seine Theorie des Photoelektrischen Effekts nur damit begründen konnte, dass das Licht eine Teilchenstrahlung ist, wofür dieser auch noch 1921 den Nobelpreis bekam.



Doch Licht ist genauso, wie jede andere elektromagnetische Welle, eine Gravitationswelle, welche allerdings eine so hohe Frequenz besitzt, das diese nicht wie oben „Elektromagnetische Wellen“ beschrieben, erzeugt werden kann.

Licht wird direkt durch in Schwingung gebrachte Atome erzeugt (durch Hitze oder Strom), welche die Eigenschwingung direkt auf die an den Atomen beginnenden Gravitonenketten übertragen, von wo aus sich die Gravitationswellen dann in alle Richtungen ausbreiten.



Licht als eine Gravitationswelle erklärt den photoelektrischen Effekt genauso gut und ohne Widersprüche.



Die hochfrequenten Gravitationswellen des Lichts, welche eine Metalloberfläche bestrahlen, werden durch die Gravitonenketten übertragen, welche bei jedem Atomkern jener Metalloberfläche beginnen. Durch diese Gravitationswellen(Licht) werden die Atome der Metalloberfläche in Schwingung gebracht, aber besonders die Elektronen, da die Gravitationswellen zuerst auf die Elektronenhüllen der Atome treffen und dabei zuerst auf die äußersten Elektronen. Die Elektronen jedes Atoms werden durch die Gravitonenkette, welche am Atomkern beginnen, auf ihren Umlaufbahnen gehalten, kommen diese Gravitonenketten durch äußere Einflüsse, wie Licht oder jede andere Gravitationswelle, in Schwingung und die Schwingungsenergie wird dabei zu hoch, können sich dadurch Elektronen vom Atom lösen.



Es gibt keine Lichtquanten oder Photonen, auch keinen Wellen-Teilchen-Dualismus.



Licht ist eine Gravitationswelle.

Quelle:
Ein einfaches Universum

[Rarehero]

während der Phase gleichförmiger Bewegung. Die Abbremsephase am Ende eingerechnet, vergeht die Zeit auf der Erde dagegen insgesamt schneller.

Jetzt habe ich die Beschleunigungs- und Bremsphase so stark verkürzt, dass beide gleich ganz unterschlagen habe.

Dass das Raumschiff aus Erdsicht zeitdilatiert ist, liegt daran, dass es sich (aus Erdsicht) bewegt. Dass die Erde aus Raumschiff-Sicht während der unbeschleunigten Phase zeitdilatiert ist, liegt daran, dass sie (aus Raumschiff-Sicht) bewegt ist.

Das hat damit zu tun, dass ein Raumpilot, auf den keine Kräfte wirken, nicht feststellen kann, ob er sich bewegt, oder der Punkt, auf den er Bezug nimmt, nicht wahr?

Wenn das Raumschiff zur Erde zurückkehrt, ist auf der Erde stets mehr Zeit vergangen als im Raumschiff.

Die Effekte der Zeitdilatation addieren sich immer so auf, dass die Uhren der unterschiedlichen Bezugssysteme am Ende der Reise eine riesigen Differenz aufweisen, ganz egal wie man den "Flugplan" festlegt?

@Thomas W. Riker
Die Beobachtung von Myonen, die in der äußeren Atmosphäre entstehen, stellt einen ähnlich gearteten Beweis dieses Effekts dar. Eigentlich sollten die Myonen nicht lange genug existieren, um in großer Zahl noch am Erdboden beobachtet zu werden, aber aufgrund der der Effekte der Zeitdilatation, denen die Myonen unterworfen sind, existieren sie aus unser Perspektive lange genug, um eben doch den Erdboden zu erreichen. Viele Menschen glauben ja, Zeitdilatation sei vielleicht so etwas wie eine Illusion, aber die erwähnten Myonen als auch deine Atomuhren machen deutlich, dass diese Effekte real sind. Kann manchmal ganz hilfreich sein, derartige Beobachtungen und Experimente zitieren zu können.

[Thomas W. Riker]

während der Phase gleichförmiger Bewegung. Die Abbremsephase am Ende eingerechnet, vergeht die Zeit auf der Erde dagegen insgesamt schneller.

weil Erde und Raumschiff relativ zueinander bewegt sind

nein, wie kommst du darauf? Zwischen dem Start und der Rückkehr des Raumschiffes vergeht im Raumschiff weniger Zeit als auf der Erde.

nein. Wenn das Raumschiff zur Erde zurückkehrt, ist auf der Erde stets mehr Zeit vergangen als im Raumschiff.

Das ist ja auch schon anhand identischer Atomuhren auf der Erde und in Space Shuttles experimentell bewiesen worden. Die Differenz nach wenigen Tagen im Orbit im Vergleich zur Erde war bei ~28.000 km/h zwar nur im mikro/nano-Sekunden-Bereich, aber immerhin reproduzierbar messbar und gilt als wissenschaftlich bestätigt.

[Agent Scullie]

Stellen wir uns ein Raumschiff mit magischen Trägheitsdämpfern wie in Star Trek vor: Das Raumschiff beschluenigt innerhalb weniger Sekunden auf 0,99~c, fliegt dann bei gleichbleibender Geschwindigkeit zur Andromeda und bremst dann innerhalb weniger Sekunden wieder ab. Dann verstriche die Zeit auf der Erde, aus der Perspektive des Raumschiffes, sehr viel langsamer?

während der Phase gleichförmiger Bewegung. Die Abbremsephase am Ende eingerechnet, vergeht die Zeit auf der Erde dagegen insgesamt schneller.

Weil auf das Raumschiff keine Kräfte einwirken, richtig?

weil Erde und Raumschiff relativ zueinander bewegt sind.

Aber auf die Erde wirken doch auch keine Kräfte ein. Außer der Gravitation der Sonne. Ist dies schon genug, um eine gewaltige Zeitdilatation zu bewirken?

wir sind in der SRT, d.h. wir lassen die Gravitation außer acht. Aber auch wenn wir zur ART übergehen und die Gravitation einbeziehen, ist die Gravitation der Sonne so schwach, dass sie keinen nennenswerten Einfluss hat. Dass das Raumschiff aus Erdsicht zeitdilatiert ist, liegt daran, dass es sich (aus Erdsicht) bewegt. Dass die Erde aus Raumschiff-Sicht während der unbeschleunigten Phase zeitdilatiert ist, liegt daran, dass sie (aus Raumschiff-Sicht) bewegt ist. Dass die Zeit auf der Erde aus Raumschiff-Sicht während der Abbremsphase extrem schnell läuft, liegt daran, dass das Raumschiff in dieser Phase beschleunigt ist.

Und was bedeutet das für die Raumreisenden? Dass sie alte Menschen auf die Erde zurück kehren, während ihre Freunde kaum gealtert sind?

nein, wie kommst du darauf? Zwischen dem Start und der Rückkehr des Raumschiffes vergeht im Raumschiff weniger Zeit als auf der Erde.

Ist dann nicht vielleicht möglich, sich einen Raumantrieb und eine Reise nahe der Lichtgeschwindigkeit vorzustellen, bei der sich alle auftretenden Zeitdiliatationen gewissermaßen aufheben (ganz plump und naiv ausgedrückt: die Hälfte der Zeit beschleunigt man, die andere Hälte der Zeit befindet man sich im Inertialsystem), so dass die heimkehrenden Raumfahrer wieder ihre Lieben in die Arme schließen können?

nein. Wenn das Raumschiff zur Erde zurückkehrt, ist auf der Erde stets mehr Zeit vergangen als im Raumschiff.

[Rarehero]

Stellen wir uns ein Raumschiff mit magischen Trägheitsdämpfern wie in Star Trek vor: Das Raumschiff beschluenigt innerhalb weniger Sekunden auf 0,99~c, fliegt dann bei gleichbleibender Geschwindigkeit zur Andromeda und bremst dann innerhalb weniger Sekunden wieder ab. Dann verstriche die Zeit auf der Erde, aus der Perspektive des Raumschiffes, sehr viel langsamer? Weil auf das Raumschiff keine Kräfte einwirken, richtig? Aber auf die Erde wirken doch auch keine Kräfte ein. Außer der Gravitation der Sonne. Ist dies schon genug, um eine gewaltige Zeitdilatation zu bewirken? Und was bedeutet das für die Raumreisenden? Dass sie alte Menschen auf die Erde zurück kehren, während ihre Freunde kaum gealtert sind? Ist dann nicht vielleicht möglich, sich einen Raumantrieb und eine Reise nahe der Lichtgeschwindigkeit vorzustellen, bei der sich alle auftretenden Zeitdiliatationen gewissermaßen aufheben (ganz plump und naiv ausgedrückt: die Hälfte der Zeit beschleunigt man, die andere Hälte der Zeit befindet man sich im Inertialsystem), so dass die heimkehrenden Raumfahrer wieder ihre Lieben in die Arme schließen können?

[Agent Scullie]

Anders herum, oder nicht? Von meinem beschleunigten Bezugssystem aus betrachtet ist auf der Erde sehr viel mehr Zeit vergangen als für mich.

von deinem beschleunigten System aus ja. Aber während der Reise warst du ja auch mal eine Zeit lang gleichförmig bewegt. Während dieser Zeit bildete dein Bezugssystem ein Inertialsystem, und von diesem aus betrachtet verging auf der Erde viel weniger Zeit als für dich. Während der Abbremsphase kurz vor deiner Ankunft im Andromedanebel verging dafür aus deiner Sicht die Zeit auf der Erde extrem schnell.

[Rarehero]

Nach der Gleichzeitigkeit des Bezugssystems, das du während der Reise hattest, ist hingegen auf der Erde sehr viel weniger Zeit vergangen als für dich.

Anders herum, oder nicht? Von meinem beschleunigten Bezugssystem aus betrachtet ist auf der Erde sehr viel mehr Zeit vergangen als für mich.

wenn deine eigene Uhr viel langsamer getickt ist, ist für dich auch viel weniger Zeit vergangen, schließlich kam dir das Ticken deiner Uhr ja normal vor.

Mein Denkfehler lief wohl darauf hinaus, dass die Zeitdiliatation gewissermaßen erst dann "real wird", wenn man die Uhren abgleicht. Natürlich ist die Zeitdiliatation immer real, dies bemerkt man erst dann, wenn man die Uhren vergleicht.

Wenn sie gegenseitig ihre Uhren beobachten und jeder eine Lichtlaufzeitkorrektur durchführt, stellt jeder der beiden fest, dass der jeweils andere zeitdilatiert ist.

Logisch.

Allerdings besagt sie, dass das gar nicht relevant ist, da imaginäre Eigenzeiten ja nur bei Überlichtgeschwindigkeit auftreten würden, die ja gerade nicht möglich ist.

Und an der Stelle habe ich einen anderen Denkfehler mit in einem Überlegungen übernommen.

[Agent Scullie]

So, so. Also doch? Bei ausreichend großer Geschwindigkeit ist mir beim Ankunft an der Andromeda gerade mal ein Drei Tage-Bart gewachsen, aber auf der Erde lebt niemand mehr, der sich noch an mich erinnern würde.

jou. Zumindest wenn man von der Gleichzeitigkeit des Erd-Bezugssystems ausgeht (das zugleich auch das Bezugssystem des Andromedanebels sein dürfte). Nach der Gleichzeitigkeit des Bezugssystems, das du während der Reise hattest, ist hingegen auf der Erde sehr viel weniger Zeit vergangen als für dich.

Das Gerede über imaginäre Eigenzeit und Gleichzeitigkeit, das in den letzten Tagen und Wochen um mir herum schwirrte, hat mich verwirrt und in einem anderen Forum zu der Aussage verleitet, dass man bei einem Flug zur Andromeda auch mit 0,99~ c um 2,5 Millionen Jahre altern und erst beim Abgleich mit einer Uhr auf der Erde feststellen würde, dass die eigene Uhr sehr viel langsamer herunter getickt ist.

das kann doch gar nicht funktionieren: wenn deine eigene Uhr viel langsamer getickt ist, ist für dich auch viel weniger Zeit vergangen, schließlich kam dir das Ticken deiner Uhr ja normal vor.

Tatsächlich ist es aber wohl so, dass beide Beobachter, der im Raumschiff auf dem zur Andromeda und der Kollege auf der Erde, die Zeitdilitation nicht feststellen.

kommt drauf an, was sie beobachten, um das Vorhandenseiner der Zeitdilatation zu überprüfen. Wenn sie gegenseitig ihre Uhren beobachten und jeder eine Lichtlaufzeitkorrektur durchführt, stellt jeder der beiden fest, dass der jeweils andere zeitdilatiert ist.

Für den Raumschiffpiloten wird die Zeit nicht zu einer dicken Suppe, die nur sehr langsam "fließt". Diese Feststellung können beide Beobachter nur dann machen, wenn sie ihre Teleskope auf das Bezugsystem des anderen richten. Der Beobachter auf der Erde würde feststellen, dass die Uhr im Raumschiff sehr viel langsamer tickt als sein eigene. Richtig, soweit?

bis auf das mit der "dicken Suppe, die langsam fließt", worunter ich mir nichts rechtes vorstellen kann: ja, richtig soweit. Und umgekehrt stellt der Beobachter im Raumschiff fest, dass die Uhr auf der Erde langsamer tickt als die eigene.

Aber bedeutet das nicht auch, dass ein Beobachter, der sich mit 0,99~ c bewegt, das Ende aller Tage erreichen könnte? Nehmen wir an, dieser Beobachter fliegt zu einem Ort, der 40 Milliarden Jahre entfernt ist (lasst uns davon ausgehen, dass in dieser Angabe bereits die zwischenzeitliche Ausdehnung des Raumes inbegriffen ist). Er erreicht diesen Ort vielleicht in wenigen Monaten, aber in der Zwischenzeit ist das Universum um 40 Milliarden Jahre gealtert. 40 Milliarden Jahre. Das ist etwa das Dreifache des heutigen Alters des Universums. Er sähe ein Universum, das rund 65 Milliarden Jahre alt ist. Fliegt er noch ein paar Monate oder Jahre weiter, sieht er vielleicht ein Universum, in dem nur noch schwarze Löcher existieren, die langsam zerstrahlen.

ganz recht.

Ist dieses Bild falsch, oder ist dies tatsächlich eine zwingende Konsequenz der Zeitdiliatation?

eine zwingende Konsequenz der Zeitdilatation alleine nicht, nur dann wenn der Beobachter schnell genug fliegt (das muss er ja nicht).

P.S.: Und was soll man sich eigentlich imaginäre Eigenzeit vorstellen?

das sagt die SRT auch nicht. Allerdings besagt sie, dass das gar nicht relevant ist, da imaginäre Eigenzeiten ja nur bei Überlichtgeschwindigkeit auftreten würden, die ja gerade nicht möglich ist.

Das klingt wie etwas, dass in Relation zu einem absoluten Bezugssystem steht.

warum das denn?

[Rarehero]

Logisch. Aber während für die außerirdischen Raumfahrer vielleicht nur Wochen vergehen, um die Galaxie zu durchqueren oder eine andere Galaxie zu erreichen, vergehen hier Jahrhunderttausende oder Jahrmillionen. Zwischen Start und Landung der außerirdischen Raumfahrer können ganze Zivilisationen entstehen und vergehen. Es wäre vielleicht sogar unwahrscheinlich, dass die Erde als bewohnbare Welt bekannt ist - denn als sie, aus unserer Perspektive, zum letzten Mal einen Zwischenstopp eingelegt haben, war die Erde vielleicht noch gar nicht bewohnbar. Das Argument wird aber natürlich wiederum dadurch entkräftet, dass jeder Raumfahrer, der sich in den letzten rund fünf Milliarden Jahren aus einem Umkreis von .... äh, aufgrund der zwischenzeitlichen Ausdehnung des Universums wie vielen Milliarden Lichtjahren (???) auf den Weg zu uns gemacht hat, die Erde hätte erreichen können. Tja, jetzt müsste man wissen, wie viele Zivilisationen da draußen existieren und existiert haben, um abzuschätzen, wie wahrscheinlich es ist, dass sie irgendwann in den letzten 400 Millionen ausgerechnet die Erde und keinen der milliarden anderen Orte erreicht haben.