Alles ist relativ: ART & SRT

[J_T_Kirk2000]

dummerweise hast du genau das überhaupt nicht begründet (und mit deiner Grafik auch nicht veranschaulicht). Du musst hier nämlich die zusätzliche Information benutzen, dass nichts schneller als das Licht sein kann, was aber von J_T_Kirk2000 gerade angezweifelt wurde. Deine Argumentation ist also als Argumentation gegen seine Überlegung ungeeignet.

MOMENT. Ich habe angezweifelt, dass nichts schneller als das Licht sein kann?
In welchem Zusammenhang?
Nach der Relativitätstheorie würde ich sogar behaupten, dass es absolut logisch ist, dass nichts mit Masse auch nur Lichtgeschwindigkeit erreichen kann, geschweige denn schneller als Lichtgeschwindigkeit zu sein.
Wenn ich die Lorentz-Transformation richtig verstehe, kann man sie in Bezug auf die Zeitdillatation ebenso anwenden, wie für die Trägheit, wenn man statt t (Zeit des Beobachters) die Trägheit nimmt und statt t' (Zeit des Reisenden) die Ruhemasse des bewegten Körpers (wie zum Beispiel des Raumschiffes).

Entsprechend der Formel t=t'/(1-(v²/c²))^0,5 würde bei exakter Lichtgeschwindigkeit unter dem Bruchstrich 0 erscheinen und jede Zahl durch 0 kann nicht definiert werden, da unendlich nicht definiert ist. Daher ist eine Division durch 0 nicht möglich.

Nähert man sich aber bei der Bereichnung mit immer mehr Stellen dem Wert 1c für an, stellt man fest, dass für v ungleich c +/-unendlich die Asymptote für t/t' zu sein scheint.
Daher ist kaum ein anderer Schluss möglich.

Es lag nicht in Einsteins Art, Gerüchte zu verbreiten.

Der Ausschluss raumartiger Bewegungen ergibt sich aus der Speziellen Relativiätstheorie (SRT).
Hier habe ich mal eine Grafik rausgesucht, anhand der es anschaulicher wird:

Die mit x bezeichnete waagerechte Linie in der 1. Gafik ist äquivalent zu den mit x und y bezeichneten Pfeilen in der zweiten Grafik (dort ermöglich die Perspektive die Darstellung einer weiteren räumlichen Dimenision) und steht anstelle des 3D-Raumes (der Raum wird in Grafik 1 auf eine Dimension und in Grafik 2 auf 2 Dimensionen reduziert).
Die senkrekte Linie t stellt die Zeit dar und weist von der Vergangenheit in die Zukunft.
Der Kreuzpunkt im Zentrum ist das raumzeitliche Ereignis, von dem wir es betrachten. Nehme einfach an, die befindest Dich zu dieser Zeit genau an dieser räumlichen Koordinate und empfängst ein Lichtsignal aus der Vergangeheit, während Du selbst ebenfalls ein Lichtsignal aussendest.
Das Licht bewegt sich auf lichtartigen Weltlinien durch die Raumzeit, darstellt durch die roten Linien bzw. den die roten Kegel.
Alles was langsamer als das Licht ist, muss sich ja hinnerhalb dieser "Kegel" befinden. Ereignisse, die auf diese Weise von uns getrennt sind, sind zeitartig von uns getrennt.
Ereignisse, die sich außerhalb der Lichtkegel befinden, können Dein Ereignis (der Kreuzpunkt) nicht beeinflussen. Auch hast Du keine Möglichkeit raumartig getrennte Ereignisse zu beeinflussen, da die lichtartigen Weltlinien die schnellsten Möglichkeiten repräsentieren, auf zeitartig getrennte Erreignisse Einfluss zu nehmen (hierzu schrieb ich Dir mal, dass Licht zeitartig getrennte Ereignisse mit Nullinterwallen verbindet).

Aus der Lorentz-Transformation geht nicht nur hervor, dass die Zeit bei annähernd Lichtgeschwindigkeit gedehnt wird, ebenso wie die Trägheit in Richtung unendlich groß tendiert, was für das Erreichen der Lichtgeschwindigkeit einen unendlich großen Energieaufwand erfordert.
Aus einer entsprechenden Ableitung dieser Formel geht auch hervor, dass die Länge entsprechend der Zeitdillatation "verkürzt" wird. Der Raum würde also gekrümmt.
l=l'*(1-(v²/c²)^0,5

Im Anhang müsste, wenn alles geklappt hat eine Word-Datei sein, welche die Ergebnisse der Berechnung von Zeitdilatation, Trägheit und Längenkontraktion aufzeigt, einschließlich Wertetabelle.
Die Werte der Geschwindigkeit sind von 0 bis 0,9 und 1,1 bis 2 c in 0,1-Schritten und dazwischen siehe Wertetabelle.
Da aus dieser Berechnung kein Grund hervor geht, weshalb eine Bewegung entlang der Länge unmöglich sein soll, sehe ich keinen mathematischen Grund zur Annahme, wieso eine solche Bewegung ausgeschlossen sein kann.

OKAY das mit der Word-Datei hat nicht geklappt, dafür aber nun entsprechende Images (von links nach rechts: Zeitdilatation/Trägheit, Längenkontraktion, Wertetabellen - bitte anklicken zum vergrößern):

Auch in 1000 Jahren gelten noch die Belege für die Relativitätstheorie. Es mag durchaus sein, dass bis dahin die ART längst nur noch ein "Grenzfall" einer allgemeinen Feldtheorie der Quantengravitation darstellt, aber ihre belegten Lösungen müssen weiterhin als Grenzfall in der künftigen Theorie enthalten sein.
Oder um es mit Prof. Lesch zu sagen: 'Wenn die Relativitätstheorie falsch ist, dann ist sie verdammt gut falsch.'

Dem will ich nicht widersprechen, aber wenn Du das entsprechende Thema, aus welchem Du das zitiert hast, entsprechend vollständig verfolgt hast, dann weißt Du auch, dass das mit den 1000 Jahren und der Zeitreise in diesem Zusammenhang nicht von mir war, sondern nur aufgegriffen wurde.

Die klassische Mechanik versagt bei der Beschreibung hoher, relativistischer Geschwindigkeiten. Uns SciFi-Fans gefällt dies sicher nicht: aber anstelle der unendlichen Geschwindigkeit als Maximum tritt die Lichtgeschwingkeit als maximale Ausbreitungsgeschwindigkeit im Raum.

Wieso sollte mir das nicht gefallen? Entsprechend der Zeitdilatation und Längenkontraktion kann man dadurch scheinbar mehrfache Lichtgeschwindigkeit erreichen. Zumindest würde ein Astronaut so scheinbar schneller sein Ziel erreichen ohne eigentlich die Lichtgeschwindigkeit weder aus seiner Perspektive noch aus der eines außenstehenden Beobachters zu erreichen.
Was die wirkliche Warpgeschwindigkeit angeht, so gibt es diverse andere Theorien, von denen ich keine Ahnung habe, aber ich glaube, mich an eine gewisse Theorie zu erinnern, die was mit Alcubierre zu tun hatte.

Oder wie verstehst Du dieses qualifizierte Konzept für einen FTL-Antrieb bezüglich der fiktiven Möglichkeit von Zeitreisen?

Schicke mich doch bitte nicht quer durch alle diesbezüglichen Themen des Forums.

[Agent Scullie]

MOMENT. Ich habe angezweifelt, dass nichts schneller als das Licht sein kann?
In welchem Zusammenhang?
Nach der Relativitätstheorie würde ich sogar behaupten, dass es absolut logisch ist, dass nichts mit Masse auch nur Lichtgeschwindigkeit erreichen kann, geschweige denn schneller als Lichtgeschwindigkeit zu sein.

na du sagtest doch:

"Raumartige Bewegungen sollen ausgeschlossen sein?
Das halte ich für ein Gerücht.
Vielmehr würde ich sagen, dass durch Massenträgheit die erreichbare Geschwindigkeit begrenzt wird, und dadurch - entsprechend der Lorentz -Transformation die Art und Richtung der Zeitdillatation.
Wenn man jedoch irgendwie den Punkt umgehen könnte, welcher die Massenträgheit und somit die notwendige Energie für eine Bewegungsänderung bei exakter Lichtgeschwindigkeit beschreibt, wie würde sich das bei hypothetischem Erreichen von Überlichtgeschwindigkeit zeigen?
Der logische Schluss wäre doch, dass ebenso wie die Zeitkrümmung auch die Massenträgheit imaginär, also positiv und negativ gleichermaßen, wäre. "

Wenn man den besagten Punkt "umgehen" könnte, und sich entsprechend ein Erreichen von Überlichtgeschwindigkeit einstellen würde, und raumartige Bewegungen somit nicht ausgeschlossen wären, dann würde doch etwas schneller als das Licht sein können.

Abgesehen natürlich davon, dass in der Relativitätstheorie keine "Zeitkrümmung" vorkommt, und überdies eine imaginäre Zahl auch nicht "positiv und negativ gleichermaßen" ist.

Aus einer entsprechenden Ableitung dieser Formel geht auch hervor, dass die Länge entsprechend der Zeitdillatation "verkürzt" wird. Der Raum würde also gekrümmt.

wie kommst du denn darauf? Wieso sollte durch die Längenkontraktion der Raum gekrümmt werden?

Da aus dieser Berechnung kein Grund hervor geht, weshalb eine Bewegung entlang der Länge unmöglich sein soll, sehe ich keinen mathematischen Grund zur Annahme, wieso eine solche Bewegung ausgeschlossen sein kann.

keine Ahnung, was du hier mitzuteilen versuchst
Willst du jetzt doch wieder anzweifeln, dass nichts schneller als das Licht sein kann?

Wieso sollte mir das nicht gefallen? Entsprechend der Zeitdilatation und Längenkontraktion kann man dadurch scheinbar mehrfache Lichtgeschwindigkeit erreichen. Zumindest würde ein Astronaut so scheinbar schneller sein Ziel erreichen ohne eigentlich die Lichtgeschwindigkeit weder aus seiner Perspektive noch aus der eines außenstehenden Beobachters zu erreichen.

für den Raumfahrer selbst würde nur kurze Zeit vergehen, aber bei seiner Rückkehr auf die Erde wären dort Jahrtausende vergangen - das macht sich schlecht in der Scifi-Dramaturgie.


.
EDIT (autom. Beitragszusammenführung) :
Agent Scullie schrieb nach 10 Minuten und 12 Sekunden:

OKAY das mit der Word-Datei hat nicht geklappt, dafür aber nun entsprechende Images (von links nach rechts: Zeitdilatation/Trägheit, Längenkontraktion, Wertetabellen - bitte anklicken zum vergrößern):

die zweite Grafik, zur Längenkontraktion, enthält einen Fehler: für v/c > 1 wird der Faktor sqrt(1-v^2/c^2) imaginär, entsprechend wird auch die Länge imaginär, du kannst sie also in die Grafik gar nicht einzeichnen. Die erste Grafik und die Wertetabelle stimmen zwar, es ist aber unsinnig, die Ergebnisse für die Formeln t = +/- t' sqrt(v^2/c^2 - 1) anzugeben, da diese Formeln in der Relativitätstheorie nicht auftauchen.

[J_T_Kirk2000]

na du sagtest doch:

"Raumartige Bewegungen sollen ausgeschlossen sein?
Das halte ich für ein Gerücht.
Vielmehr würde ich sagen, dass durch Massenträgheit die erreichbare Geschwindigkeit begrenzt wird, und dadurch - entsprechend der Lorentz -Transformation die Art und Richtung der Zeitdillatation.
Wenn man jedoch irgendwie den Punkt umgehen könnte, welcher die Massenträgheit und somit die notwendige Energie für eine Bewegungsänderung bei exakter Lichtgeschwindigkeit beschreibt, wie würde sich das bei hypothetischem Erreichen von Überlichtgeschwindigkeit zeigen?
Der logische Schluss wäre doch, dass ebenso wie die Zeitkrümmung auch die Massenträgheit imaginär, also positiv und negativ gleichermaßen, wäre. "

Wenn man den besagten Punkt "umgehen" könnte, und sich entsprechend ein Erreichen von Überlichtgeschwindigkeit einstellen würde, und raumartige Bewegungen somit nicht ausgeschlossen wären, dann würde doch etwas schneller als das Licht sein können.

Ich habe nichts von umgehen geschrieben, sondern von Bewegung.
Offensichtlich liegt hier ein grundlegendes Missverständnis vor.

Abgesehen natürlich davon, dass in der Relativitätstheorie keine "Zeitkrümmung" vorkommt, und überdies eine imaginäre Zahl auch nicht "positiv und negativ gleichermaßen" ist.

Zeitdilatation ist keine Form der Krümmung? Was denn dann?

wie kommst du denn darauf? Wieso sollte durch die Längenkontraktion der Raum gekrümmt werden?

Nun, dann habe ich da wohl etwas missverstanden.

keine Ahnung, was du hier mitzuteilen versuchst
Willst du jetzt doch wieder anzweifeln, dass nichts schneller als das Licht sein kann?

Nein, aber Bewegung ist immer möglich. Geschwindigkeit mag ihre Grenzen haben, aber das ändert nichts an der Möglichkeit der Bewegung, auch wenn sie in Hinsicht auf eine Höchstgeschwindigkeit begrenzt ist.

für den Raumfahrer selbst würde nur kurze Zeit vergehen, aber bei seiner Rückkehr auf die Erde wären dort Jahrtausende vergangen - das macht sich schlecht in der Scifi-Dramaturgie.

Oder umso besser.

die zweite Grafik, zur Längenkontraktion, enthält einen Fehler: für v/c > 1 wird der Faktor sqrt(1-v^2/c^2) imaginär, entsprechend wird auch die Länge imaginär, du kannst sie also in die Grafik gar nicht einzeichnen. Die erste Grafik und die Wertetabelle stimmen zwar, es ist aber unsinnig, die Ergebnisse für die Formeln t = +/- t' sqrt(v^2/c^2 - 1) anzugeben, da diese Formeln in der Relativitätstheorie nicht auftauchen.

Sicher wird auch die Länge imaginär, aber kennst Du irgendeine Form von Länge mit negativen Betragszeichen?
Wäre sie dadurch logarithmisch anstatt exponentiell zu einem entsprechenden Bezug würde ich es ja noch einsehen, aber ansonsten ergibt ein negatives Vorzeichen in diesem Zusammenhang keinen Sinn. Es ist in etwa so, wie wenn man eine negative Fläche ausrechnet (im Prinzip (x0-x1)*(y0-y1)) man erhält vielleicht einen negativen Wert, aber in der Grundlage ist die Fläche dennoch positiv.
Aus diesem Grund habe ich in dem zweiten Diagramm eine negative Länge außen vor gelassen - weil sie einfach keinen Sinn ergibt.
Wenn Du mir beweisen kannst - so dass ich es auch verstehe - dass eine negative Länge sinnvoll ist, werde ich das Koordinatensystem gern dem entsprechend anpassen.

[Agent Scullie]

Ich habe nichts von umgehen geschrieben, sondern von Bewegung.

nun, du schriebst:

"Wenn man jedoch irgendwie den Punkt umgehen könnte, ..."

Offensichtlich steht da was von umgehen. Außerdem schriebst du:

"Raumartige Bewegungen sollen ausgeschlossen sein?
Das halte ich für ein Gerücht."

Wenn du es für ein Gerücht hältst, dass raumartige Bewegungen ausgeschlossen sind, dann wird es wohl so sein, dass du raumartige (und damit lokal überlichtschnelle) Bewegungen für zulässig hältst.

Zeitdilatation ist keine Form der Krümmung? Was denn dann?

Zeitdilatation bedeutet, dass für zwei Beobachter unterschiedlich viel Zeit vergeht. In der ART gibt es eine gravitative Zeitdilatation, die von einer Krümmung der Raumzeit (nicht der Zeit) herrührt, hier aber geht es um die speziell-relativistische Zeitdilatation, die hat mit einer Krümmung nichts zu tun, sie tritt in einer flachen Raumzeit auf.

Nein, aber Bewegung ist immer möglich. Geschwindigkeit mag ihre Grenzen haben, aber das ändert nichts an der Möglichkeit der Bewegung, auch wenn sie in Hinsicht auf eine Höchstgeschwindigkeit begrenzt ist.

hat dem irgendwer widersprochen, dass es für wichtig hieltest, das zu erwähnen?

Sicher wird auch die Länge imaginär, aber kennst Du irgendeine Form von Länge mit negativen Betragszeichen?
Wäre sie dadurch logarithmisch anstatt exponentiell zu einem entsprechenden Bezug würde ich es ja noch einsehen, aber ansonsten ergibt ein negatives Vorzeichen in diesem Zusammenhang keinen Sinn.

dass eine imaginäre Länge keinen Sinn ergibt, ist ja mit ein Grund dafür, dass die Relativitätstheorie überlichtschnelle (raumartige) Bewegungen verbietet. Der Fall, dass die Länge imaginär wird, kann also gar nicht auftreten, da v > c nicht möglich ist.

Es ist in etwa so, wie wenn man eine negative Fläche ausrechnet (im Prinzip (x0-x1)*(y0-y1)) man erhält vielleicht einen negativen Wert, aber in der Grundlage ist die Fläche dennoch positiv.

gesetzt, es gäbe eine Theorie, in der eine Fläche unter irgendwelchen Umständen negativ wird, dann würde diese Theorie vermutlich in Analogie zur Relativitätstheorie das Zustandekommen solcher Umstände verbieten, so dass in ihr negative Flächen niemals auftreten.

Aus diesem Grund habe ich in dem zweiten Diagramm eine negative Länge außen vor gelassen - weil sie einfach keinen Sinn ergibt.

es geht nicht um eine negative Länge, sondern um eine imaginäre.
Du hast alllerdings den Fehler gemacht, stattdessen eine positive reelle Länge einzutragen - das ist falsch, weil in der SRT die Länge bei v > c eben nicht positiv reell ist. Korrekt wäre es gewesen, für v > c schlicht gar nichts einzutragen, da v > c verboten ist.

Wenn du für v > c eine positive reelle Länge einträgst, dann verlässt du den Rahmen der Relativitätstheorie und legst irgendeine andere Theorie zugrunde. Was immer dabei herauskommt, hat in einer Darstellung von Resultaten der RT nichts verloren.

Wenn Du mir beweisen kannst - so dass ich es auch verstehe - dass eine negative Länge sinnvoll ist, werde ich das Koordinatensystem gern dem entsprechend anpassen.

die einzige korrekte Anpassung, um Rahmen der SRT zu bleiben, wäre, für v > c einfach gar nichts einzutragen, da die SRT v > c verbietet.

[Benezi]

Gültigkeit der Relativitätstheorie bei Überlicht

Hey alle zusammen!

Ich bin mir nicht sicher in welche Form dass hier schon besprochen wurde, falls doch, Entschuldigung im vorraus.

Hab die Tage en bisschen Unsinn probiert und diverse Gesetze, die aus Einsteins Relativitätstheorie folgen, auf den Fall angewendet, dass sich ein Teilchen mit Überlicht bewegt.
Egal was wir da nehmen, sei es

• Zeitdilatation t'=t*sqrt(1-(v²/c²))
• Massedilatation m'=m/sqrt(1-(v²/c²))
• Vorheriges in Bezug auf Schwarzschild-Radius

ÜBERALL scheitern wir daran dass wir einen ungültigen, bzw. unendlichen Wert errechnen für den Fall,
dass ein Raumschiff, ein Teilchen, WAS AUCH IMMER sich mit Überlicht bewegt.

StarTrek bedient sich ja im Zusammenhang mit Überlicht immer den Subraum.
Müssen wir vor allem aus der Schwarzschild-Geschichte (ein Teilchen mit Überlicht hätte soviel Gravitation, dass es alles verschlingen würde!) schließen, dass StarTrek mal wieder völlig ins physikalische Nirvana flieht (ergo Subraum) um das alles im Rahmen zu halten mit dem Überlichtflug? Wie geht man trotz Subraumkrümmung mit der Masse -> Gravitationsproblematik um?

Danke für eure Antworten schon mal. Falls ihr "anführbare" Quellen habt, vielen Dank soweit schonmal!

Grüße,
Benedikt

[Physicus91]

prinzipiell gelten die Gesetze der Relativitäts-Theorie meist nur im Bezug auf ein passendes Innertialsystem.
Wie u.a. in dem neusten Star Trek Film erwähnt, bewegt sich aufgrund der bereits vond ir genannten Subraumblase nicht das Schiff durch den Raum sondern ein Teil des Raumes bewegt sich durch den Raum.
Das Schiff ist praktisch bezüglich seines Innertialsystems (Raum innerhalb der Blase) in vollkommener Ruhe.
Da sich innerhalb des Raumes nur extrem wenige Partikel befinden lässt sich die Auswirkung der Überlichtgeschwindigkeit deutlich einfach kompensieren als die Effekte, die eine mehrere Tonnen schweres Schiff hervorrufen würde.

[McWire]

Die Antwort ist einfach und nüchtern:

In Star Trek wird nicht mit Überlichtgeschwindigkeit geflogen. Der Warpantrieb gibt das nicht her. Stattdessen wird die Raumzeit gekrümmt. Der Subraum spielt in dem Zusammenhang nur den Wirkungsverstärker.

[Halman]

Hey alle zusammen!

Ich bin mir nicht sicher in welche Form dass hier schon besprochen wurde, falls doch, Entschuldigung im vorraus.

Sofern ich mich nicht sehr täusche, wurde diese Form der Fragestellung hier nocht NICHT besprochen.

Hab die Tage en bisschen Unsinn probiert und diverse Gesetze, die aus Einsteins Relativitätstheorie folgen, auf den Fall angewendet, dass sich ein Teilchen mit Überlicht bewegt.
Egal was wir da nehmen, sei es

• Zeitdilatation t'=t*sqrt(1-(v²/c²))
• Massedilatation m'=m/sqrt(1-(v²/c²))
• Vorheriges in Bezug auf Schwarzschild-Radius

ÜBERALL scheitern wir daran dass wir einen ungültigen, bzw. unendlichen Wert errechnen für den Fall,
dass ein Raumschiff, ein Teilchen, WAS AUCH IMMER sich mit Überlicht bewegt.

Tachyonen sind ja hypothetische Teilchen, die sich mit FTL bewegen. Dies bringt allerdings die Problematik mit sich, dass für sie eine imaginäre Eigenzeit verstreicht.
Diesbezüglich verweise ich auf Posting #347 von Agent Scullie in einem Nachbarthread.

Ein unendlicher Wert wird bei Lichtgeschwindigkeit erreicht. Die Länge wird Null, die Zeit dehnt sich ins Unendliche und steht somit still und die Energie für massebehaftete Objekte wird unendlich (nicht die Masse, wie oftmals in der Populärwissenschaft fälschlicherweise behauptet wird).

StarTrek bedient sich ja im Zusammenhang mit Überlicht immer den Subraum.
Müssen wir vor allem aus der Schwarzschild-Geschichte (ein Teilchen mit Überlicht hätte soviel Gravitation, dass es alles verschlingen würde!) schließen, dass StarTrek mal wieder völlig ins physikalische Nirvana flieht (ergo Subraum) um das alles im Rahmen zu halten mit dem Überlichtflug? Wie geht man trotz Subraumkrümmung mit der Masse -> Gravitationsproblematik um?

Nun, eine Gravitationsproblematik gibt es nicht. Die Geschwindigkeit eines Objektes hat keine Einfluss auf dessen Gravitation. Diesbezüglich verweise ich auf die Posting #5 von Agent Scullie und die anschließende Diskussion in meinem ART-Masse-Nachbarthread.

prinzipiell gelten die Gesetze der Relativitäts-Theorie meist nur im Bezug auf ein passendes Innertialsystem.

Streng genommen kommen Inertialsysteme nur in der Speziellen Relativitätstheorie (SRT) vor. Dort geht es um den relativistischen Spezialfall von gleichförmig bewegten Inertialsystemen. Die darin vorkommende Längenkontraktion und Zeitdilatation hat gar nichts mit Gravitation zu tun. Bei all dem ist die Raumzeit flach und es gilt die euklidische Geometrie.

Um die Gravitation und andere Formen raumzeitlicher Krümmung zu behandeln, müssen wir auf die Allgemeine Relativitätstheorie (ART) zurückgreifen. Zum Erzeugen eines Warpfeldes, ist es erforderlich, die Raumzeit zu krümmen.
Es gibt Warptheorien, die auf die ART basieren:

• Alcubierre-Warpblase: Bei diesem Konzept wird der Raum in der vorderen Blasenwand kontrahiert und in der hinteren expandiert. Dadurch wird die Entfernung zum Zielort verkürzt und die Abstand zum Startpunkt vergrößert. Ein Nachteil hierbei ist allerdings, dass sich die Partikel in der vorderan Blasenwand ansammeln.
• Natario-Warpanblase: Hier strömt der Raum gewissermaßen in der Blasenwand um das Innere der Warpblase herum. Damit werden auch die Partikel auf elegante Weise um das Schiff herumgelenkt.

Dabei handelt es sich afaik um spezielle, antigravitative Effekte, in denen im Fall der Warpfelder der Raum flach bleibt. Hierfür wird eine astronomische Menge an exotischer Materie mit "negativer Energiedichte" benötigt.

Diese realwissenschaftlichen Warptheorien unterscheiden sich allerdings von dem roddenberry-okudanischen ST-Warpantrieb. Denn in Star Trek haben wir anstelle einer Warpblase ein Warpfeld. Zur Erzeugung des Warpfeldes greift der ST-Warpantrieb (wie McWire bereits erwähnte) auf den Subraum zurück, um so ein "ingenieurtechnisches Problem" zu lösen. Damit entfällt die Notwendigkeit, auf astronomische Mengen an exotischer Materie zurückgreifen zu müssen. Höchstwahrscheinlich wird die Raumzeit über den Subraum auf realtiv energiesparsame Weise gekrümmt, um so das Warpfeld zu erzeugen. Ähnlich dem auf die ART basierenden Warptheorien ruht auch in Star Trek das Raumschiff im Warpfeld.
Als Quelle führe ich nachfolgend das ST-Comic-Sonderheft Nr. 7 an (die ST-Sonderhefte erschienen von 1979 - 1982). Darin befinden sich nicht nur der Comic zu ST I und eine weitere ST-Comic-Geschichte, sondern auch Sonderartikel. Aus dem Artikel "Die U.S.S. ENTERPRISE - Ein Raumkreuzer der Superlative, von Wolfgang M Biehler und Norbert Mann" zitiere ich den Abschnitt mit der ST-Warp-Physik auszugsweise:

Mit einem Schub von 14 Milliarden Kilowattstunden durchs All:
[...]
Die Funktionsweise des Primärantriebes beruht auf physikalischen Erkenntnissen sub-atomarer Zusammenhänge, die erst in den Wissenschaftlern des 23. Jahrhunderts zugänglich sind. Dennoch fand auch Wissen, über das bereits Astrophysiker unseres Jahrhunderts verfügten, Verwendung in der Konzeption der Space-Warp-Triebwerke. [...] Einstein, Wheeler und andere geniale Physiker des zwanzigsten Jahrhunderts erkannten diese Zusammehänge als erste. ... Sie sprachen von "reiner Geometrie" von einem Raum-Zeit-Kontinuum.
In den Dimensionen, die unterhalb der wissenschaftliche definierbaren "Planckschen Länge" liegen - hier beträgt eine Einheit 10^-33 Zentimeter - kann nur die Supertechnik des 23. Jahrhunderts vordringen. Sie liegen hundert Milliarden Milliarden unter atomaren Längeneinheiten.
Von einem "Raum-Zeit-Kontinuum" auf dieser Ebene mit den unverstellbar winzigen Ausmaßen kann nicht mehr die Rede sein. Die Vorgänge, die sich hier abspielen, veranschaulichen die Physiker an einem Denkmodell: Ausgehend von der Vermutung, daß "Raum" und "Zeit" in diesen winzigen Dimensionen gar nicht merh existieren, kommen sie zu dem Schluß, daß diese beiden Begriffe zu einem Sumpf verschwimmen. Es git keinen "Raum" - und es gibt auch keine "Zeit". Beide Axiome sind zu einem untrennbarem Etwas verschmolzen.

Der Space-Warp-Antrieb - Überlichtgeschwindigkeit in einer "eigenen Welt":
Ähnlich den in einem Sumpf auftretenden Kräuselbewegungen des Wassers treten auch in dieser undefinierbaren Einheit aus "Raum" und "Zeit" Strömungen auf, die im Maßstab unseres Messens und unserer Welt nicht mehr in Erscheinung treten. [...]

Die U.S.S. ENTERPRSISE gehorcht trozt ihrer Fähigkeit, schneller als das Licht zu sein, den Gesetzen der Logik und insbesondere der Einsteinischen Relativitätstheorie. Es gelingt ihr nämlich nicht, aus ihren sich durch die "Zeit" verändernden "Raum" zu entfliehen. Vielmehr reitet sie - ähnlich einem Surfbrett - auf einer "Raumwelle", einem SPACE WARP. In ihrer eigenen kleinen Welt, einer Raumblase, die sich sich hierbei aufbaut, ist sie jedoch nicht schneller als das Licht.

(Da ich obiges Zitat mit der Hand abgeschrieben habe, könnten sich Tippfehler eingeschlichen haben. Dies bitte ich zu entschuldigen.)

Man sollte bedenken, dass dieser Artikel über eine Dekade vor Alcubierres Warp-Konzept (1994) veröffentlich wurde. Bereits dort ist von einer Raumblase die Rede und davon, dass die U.S.S. ENTERPRISE auf einer "Raumwelle" surft.
Dies passt imho ganz gut zum Fanon, welche das Prinzip von Miguel Alcubierre mit dem roddenberry-okudanischen Warpantrieb verbindet. Die Idee des Subraumes (Unterraumes) scheint von den "Sumpf" unterhalb der Planck-Länge inspiriert zu sein. Über diesen Subraum wird die Raumzeit zum Warpfeld gekrümmt und damit die "Raumwelle" erzeugt. Wie der Surfer auf der Welle, reitet die ENTERRISE auf dem SPACE WARP und ruht dabei doch in ihrer eigenen kleinen Raumblase.

Soweit meine Interpretation der alten prä-okudanischen ST-Warp-Theorie.

Wie u.a. in dem neusten Star Trek Film erwähnt, bewegt sich aufgrund der bereits vond ir genannten Subraumblase nicht das Schiff durch den Raum sondern ein Teil des Raumes bewegt sich durch den Raum.
Das Schiff ist praktisch bezüglich seines Innertialsystems (Raum innerhalb der Blase) in vollkommener Ruhe.

Soweit so gut.

Da sich innerhalb des Raumes nur extrem wenige Partikel befinden lässt sich die Auswirkung der Überlichtgeschwindigkeit deutlich einfach kompensieren als die Effekte, die eine mehrere Tonnen schweres Schiff hervorrufen würde.

Ob sich nur wenige Partikel oder ein schweres Raumschiff in der Raumblase befinden, scheint mir unerheblich zu sein, da diese Massen darin ruhen.

Die Antwort ist einfach und nüchtern:

In Star Trek wird nicht mit Überlichtgeschwindigkeit geflogen. Der Warpantrieb gibt das nicht her. Stattdessen wird die Raumzeit gekrümmt. Der Subraum spielt in dem Zusammenhang nur den Wirkungsverstärker.

Ja, dies scheint mir eine recht gute Erklärung zu sein.

Verwirrend mag hie sein, dass Du hier völlig korrekt von der Krümmung der Raumzeit schreibst, währen ich doch oben klarstellte, dass der Raum flach ist. Bei den Warpfeldern haben wir die Besonderheit, dass die Raumzeit auf eine Weise gekrümmt ist, dass dabei die Warp-Metrik herauskommt, in welcher der Raumteil der Raumzeit, der Raum, flach bleibt.

Was meinst Du zu der prä-okudanischen ST-Warptheorie von Wolfgang M Biehler und Norbert Mann? (Ich dachte mir, dass ich als alter Trecker diese historischen ST-Daten mal unbedingt posten sollte. Die Gelegenheit war günstig. )

[Agent Scullie]

Hey alle zusammen!

Ich bin mir nicht sicher in welche Form dass hier schon besprochen wurde, falls doch, Entschuldigung im vorraus.

Hab die Tage en bisschen Unsinn probiert und diverse Gesetze, die aus Einsteins Relativitätstheorie folgen, auf den Fall angewendet, dass sich ein Teilchen mit Überlicht bewegt.
Egal was wir da nehmen, sei es

• Zeitdilatation t'=t*sqrt(1-(v²/c²))
• Massedilatation m'=m/sqrt(1-(v²/c²))
• Vorheriges in Bezug auf Schwarzschild-Radius

was hat denn jetzt der Schwarzschildradius damit zu tun?

ÜBERALL scheitern wir daran dass wir einen ungültigen, bzw. unendlichen Wert errechnen für den Fall,
dass ein Raumschiff, ein Teilchen, WAS AUCH IMMER sich mit Überlicht bewegt.

für v = c kommt unendlich heraus, für v > c etwas imaginäres (Wurzel aus einer negativen Zahl).

Nebenbei bemerkt heißt es nicht Massedilatation, sondern Massenzunahme, und überdies ist das eine veraltete Vorstellung. Nach der modernen relativistischen Terminologie bleibt die Masse bei hohen Geschwindigkeit unverändert, die von dir genannte Formel gilt nur für die Energie, nicht für die Masse:

E = m c² / sqrt(1-(v²/c²))

StarTrek bedient sich ja im Zusammenhang mit Überlicht immer den Subraum.
Müssen wir vor allem aus der Schwarzschild-Geschichte (ein Teilchen mit Überlicht hätte soviel Gravitation, dass es alles verschlingen würde!

nein, hätte es nicht. Aus Sicht der Relativitätstheorie ist es nicht korrekt, einfach die aus der Formel für die Massenzunahme errechnete erhöhte Masse - die es ja der modernen Terminologie zufolge gar nicht mehr gibt - in die Formeln der Newtonschen Gravitationstheorie einzusetzen, um so auf eine erhöhte Gravitation zu kommen. Man muss vielmehr konsequent bleiben und statt Newton die relativistische Gravitationstheorie, die Allgemeine Relativitätstheorie, heranziehen. Nach der ist die Quelle des Gravitationsfeldes gar nicht die Masse, sondern der Energie-Impuls-Tensor. Man kann zeigen, dass das Gravitationsfeld eines schnell bewegten Teilchens nicht stärker wird. Z.B. wird ein schwarzes Loch nicht größer, wenn es sich schnell bewegt.

) schließen, dass StarTrek mal wieder völlig ins physikalische Nirvana flieht (ergo Subraum) um das alles im Rahmen zu halten mit dem Überlichtflug? Wie geht man trotz Subraumkrümmung mit der Masse -> Gravitationsproblematik um?

eine Masse-Gravitationsproblematik gibt es wie gesagt nicht. Sehr wohl aber gibt es die Problematik, dass für v -> c die erforderliche Energie ins Unendliche wächst und für v > c die Zeitdilatationsformel auf eine imaginäre Zeit führt.

Um diese Problematik zu lösen, muss man die Effekte der speziellen Relativitätstheorie (SRT) irgendwie aushebeln. In Star Trek soll das über den von dir schon genannten Subraum erfolgen, wobei die Star-Trek-Autoren allerdings im Dunkeln lassen, was das eigentlich sein soll, und wie damit die SRT umgangen werden kann. McWire und Halman vertreten die Ansicht, dass das in etwa so funktioniert wie beim Warpantriebs-Konzept von Alcubierre. Demnach wird um das Raumschiff herum eine Warpblase erzeugt, an deren Rand die Raumzeit so gekrümmt wird, dass der Raum sich auf der Vorderseite zusammenzieht und auf der Rückseite expandiert. Auf diese Weise kann die Warpblase mit beliebig hoher Geschwindigkeit fortbewegt werden, ohne dass in dem Raumschiff, das in der Blase transportiert wird, Zeitdilatationseffekte auftreten.

Dass der Warpantrieb aus Star Trek aber tatsächlich auf diese Weise arbeitet, geht weder aus den Serien oder Filmen noch aus den technischen Handbüchern hervor. McWire und Halman vertreten hier also eine reine Fan-Deutung.

[EREIGNISHORIZONT]

Nebenbei bemerkt heißt es nicht Massedilatation, sondern Massenzunahme, und überdies ist das eine veraltete Vorstellung. Nach der modernen relativistischen Terminologie bleibt die Masse bei hohen Geschwindigkeit unverändert[...]

Das verstehe ich jetzt nicht.

Ist es nicht so, dass im LHC in Cern die Wissenschaftler mehr und mehr Energie zuführen müssen, um die beschleunigten Partikel (?) (weiß nicht was genau die sind) auf Geschwindigkeit zu halten? Hängt das nicht damit zusammen, dass diese bei zunehmender Geschwindigkeit an Masse zunehmen und das die Lichtgeschwindigkeit nie überschritten werden kann, da diese Zunahme an Masse dann unendlich wäre?

[Agent Scullie]

Das verstehe ich jetzt nicht.

Ist es nicht so, dass im LHC in Cern die Wissenschaftler mehr und mehr Energie zuführen müssen, um die beschleunigten Partikel (?) (weiß nicht was genau die sind) auf Geschwindigkeit zu halten? Hängt das nicht damit zusammen, dass diese bei zunehmender Geschwindigkeit an Masse zunehmen und das die Lichtgeschwindigkeit nie überschritten werden kann, da diese Zunahme an Masse dann unendlich wäre?

nein, es hängt damit zusammen, dass nach der relativistischen Formel für die Energie in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit die Energie gegen unendlich geht, wenn sich die Geschwindigkeit c annähert. Um dieses Verhalten der Energie zu verstehen, bedarf es nicht der Annahme einer zunehmenden Masse. Die Zunahme der Masse ist eine völlig überflüssige Vorstellung.

Um das mal etwas zu mathematisieren: nach der SRT gilt für den Impuls eines Körpers

p = m v / sqrt(1 - v²/c²)

Aus der Newtonschen Mechanik war aber die Formel

p = m v

bekannt, und man war lange Zeit der Meinung, die sollte in der SRT in ähnlicher Form ebenfalls gelten, deswegen führt man eine geschwindigkeitabhängige Masse

m' = m / sqrt(1 - v²/c²)

ein, so dass

p = m' v

herauskam. Inzwischen hat sich aber die Einsicht durchgesetzt, dass dies ein unnötiges Konstrukt ist. Das korrekte SRT-Analagon für die Newtonsche Impulsformel lautet

p^mu = m u^mu

wobei u^mu ein Geschwindigkeits-Vierervektor ist, dessen Komponenten sich daraus ergeben, dass man sie nicht wie die Dreier-Geschwindigkeit v in der Koordinatenzeit bemisst, sondern in der für den Körper vergehenden Eigenzeit tau, die mit der Koordinatenzeit t über die Zeitdilatationsformel

Delta tau = sqrt(1 - v²/c²) Delta t

zusammenhängt. Für die räumlichen Komponenten der Vierer-Geschwindigkeit gilt also

u = v / sqrt(1 - v²/c²)

so dass sich für die räumlichen Komponenten des Impulses ganz natürlich

p = m u = m v / sqrt(1 - v²/c²)

ergibt.

[Halman]

Dass der Warpantrieb aus Star Trek aber tatsächlich auf diese Weise arbeitet, geht weder aus den Serien oder Filmen noch aus den technischen Handbüchern hervor. McWire und Halman vertreten hier also eine reine Fan-Deutung.

Was hälst du von dem ST-Artikel "Die U.S.S. ENTERPRISE - Ein Raumkreuzer der Superlative" von Wolfgang M Biehler und Norbert Mann? Darin heißt es

Der Space-Warp-Antrieb - Überlichtgeschwindigkeit in einer "eigenen Welt":

Vielmehr reitet sie - ähnlich einem Surfbrett - auf einer "Raumwelle", einem SPACE WARP. In ihrer eigenen kleinen Welt, einer Raumblase, die sich sich hierbei aufbaut, ist sie jedoch nicht schneller als das Licht.

Zugegeben, bei dieser "Raumwelle" wird nicht davon gesprochen, dass der Raum kontrahiert und expandiert wird, aber es wird sehr wohl angedeutet, dass sich die "Raumwelle" bewegt, in der das Schiff ruht. Die Wendung "nicht schneller als das Licht" ergibt ja nur so Sinn (denn ansonsten würde das Schiff die Raumblase verlassen). Dies wird auch durch die Analogie des Surfers unterstützt.
Zudem stützen sich die Autoren auf reale Physik und führen Einstein und Wheeler an. Sogesehen hat es in Star Trek Tradition, der McWire und ich lediglich folgen.

[Agent Scullie]

Was hälst du von dem ST-Artikel "Die U.S.S. ENTERPRISE - Ein Raumkreuzer der Superlative" von Wolfgang M Biehler und Norbert Mann? Darin heißt es

zunächst einmal ist das keine Canon-Quelle. Was immer dort also steht, ist eine Fantheorie.

Zum zweiten wird dieser "SPACE WARP" nur sehr schwammig umschrieben. Einen Bezug zum Alcubierre-Antrieb kann man da hineindeuten, er ist aber nicht zwingend gegeben. Zudem soll er ja damit zu tun haben, dass auf der Planck-Skala Raum und Zeit angeblich zu einem "Sumpf" verschwimmen und "gar nicht mehr existieren" - das trifft auf den Alcubierre-Antrieb nicht zu.

Zudem stützen sich die Autoren auf reale Physik und führen Einstein und Wheeler an. Sogesehen hat es in Star Trek Tradition,

hat es nicht, da die Quelle nicht canon ist.

[McWire]

Es gibt zumindest Indizienbeweise, dass der roddenberry-okudasche Warpantrieb ähnlich den alcubierrschen Warpantrieb arbeitet:

TUCKER: What the hell are you doing? I
told you not to mess with the warp engines. PHLOX: I don't have time for this.
TUCKER: You'd better make time, Doc. I
told you, you can't start the warp reactor
inside this disturbance.
PHLOX: Actually you told me it would be
difficult, not impossible.
TUCKER: That machine was designed to
manipulate space, to violate the laws of
motion. You make the tiniest mistake,
you'll collapse the warp field, you'll crush
this ship.

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Es gibt zumindest Indizienbeweise, dass der roddenberry-okudasche Warpantrieb ähnlich den alcubierrschen Warpantrieb arbeitet:

TUCKER: What the hell are you doing? I
told you not to mess with the warp engines. PHLOX: I don't have time for this.
TUCKER: You'd better make time, Doc. I
told you, you can't start the warp reactor
inside this disturbance.
PHLOX: Actually you told me it would be
difficult, not impossible.
TUCKER: That machine was designed to
manipulate space, to violate the laws of
motion. You make the tiniest mistake,
you'll collapse the warp field, you'll crush
this ship.

[Agent Scullie]

Also dass, wie Tucker es ausdrückt, der Raum manipuliert wird, kann nun aber alles mögliche bedeuten. Dass damit eine Manipulation im Sinne des Alcubierre-Antriebes gemeint sei, ist eine mögliche Deutung, aber keine zwingende.