Alles ist relativ: ART & SRT

[McWire]

dass du es für legitim hältst, heißt nicht, dass es das auch ist.

Nein, das heißt nur das ich es im Rahmen der Diskussionen im Star Trek-Unterforum so handhabe.

[Halman]

Nein, das heißt nur das ich es im Rahmen der Diskussionen im Star Trek-Unterforum so handhabe.

Wieso nicht nach der Natario-Metrik? Die erscheint mir eleganter.

[Halman]

Über Unterschiede und Ähnlichkeiten zwischen Warp-Antrieben

@Agent Scullie
So, jetzt finde ich endlich die Muse, auf Dein Posting #22 zu antworten.

wenn man im Auge behält, dass es sich um eine fanseitige Spekulation handelt, und es nicht als kanonisches Fakt hinstellt, ist da auch nichts gegen einzuwenden.

okay Wie ich von Dir gelernt habe, würde somit - gem. dieser Spekulation - das SW-Warpfeld die Aufgabe haben, die Warpblase mit der Alcubierre-Metrik zu erzeugen. Das Warpfeld würde somit die Funktion der exotischen Materie mit negativer Energiedichte übenehmen.

und diese Feststellung ist falsch. Denn wie ich schon sagte:

Die ART kennt kein Warpfeld. Das Warpfeld aus ST dient dazu, die Manipulation des Raumes oder der Raumzeit, die den Antriebseffekt bewirkt, herbeizuführen. In dem Fall, dass man den ST-Warpantrieb mit dem Alcubierre-Antrieb in Verbindung bringt, also dazu, die Alcubierre-Metrik herzustellen. Das Warpfeld übernimmt dann die Rolle, die in der ART-Version des Alcubierre-Antriebes der exotischen Materie mit der negativen Energiedichte zukommt.

In besagtem Fall enspricht also das Warpfeld keiner raumzeitlichen Krümmung, vielmehr erzeugt es selbige.

Ja, gesetzt dem Fall, dass man der ST-Fanon-Spekulation folgt. Dies setzte ich aber keinesfalls als zwingende Prämisse voraus.

es ist egal, ob du ihn nach irgendeiner Feststellung geschrieben hast. Er ist und bleibt falsch. Das ST-Warpfeld übernimmt - im o.g. Fall - nicht die Rolle der Warpblase, sondern die der negativen Energiedichte, durch die die Warpblase erzeugt wird.

Ja, im o.g. Fall. So konnte man mein Posting verstehen, da ich zwischen folgenden Sätzen versäumte, einen Zeile freizulasen:

Zum Erzeugen eines Warpfeldes, ist es erforderlich, die Raumzeit zu krümmen.
Es gibt Warptheorien, die auf die ART basieren:

Woraus geht denn hier hervor, dass ich die Warptheorien auf das Warpfeld anwenden würde? Hast Du das meiner anschließenden, kurzen Erläuterung entnommen, in der ich von Warpfeldern sprach? Nun, dies war doch erkennbar ein Schreibfehler, da ich hier Warpblasen versehendlich als Warpfelder bezeichnete.

das wäre aber zumindest richtiger gewesen.

Warum das?

und diese Erläuterung ist insofern falsch, als dass die Raumzeit nicht gekrümmt wird, um das Warpfeld zu erzeugen. Das Warpfeld wird - o.a. Fall unterstellt - von den Warpondeln erzeugt und erzeugt seinerseits die Krümmung der Raumzeit. Der Zusammenhang zwischen dem Warpfeld und der Krümmung der Raumzeit ist also anders herum als in deiner Erläuterung erläutert.

Ja, im o.a. Fall, der Unterstellt, dass das Warpfeld die Aufgabe hat, die Alcubierre-Metrik zu erzeugen. Diese Spekulation passt mMn ganz gut zur Beschreibung des SPACE WARP im Sonderartikel. Dies bedeutet aber nicht, dass ich in meinem Posting #4 von diesem ST-Fanon als Prämisse ausging. Tatsächlich sagte ich aus, dass der Roddenberry-okudanische ST-Warpantrieb verschieden von dem Alcubierre-Antrieb ist. Ich versuchte lediglich Ähnlichkeiten aufzuzeigen, sozusagen als Diskussionsansatz.

nein, das tatest du an vielen anderen Stellen ebenfalls, nämlich an allen, an denen du auf eine Krümmung der Raumzeit und eine Warpblase Bezug genommen hast.

Dann haben wir uns missverstanden.

Der Thread-Ersteller nahm in seinem Thread-Titel eindeutig auf die Relativitätstheorie bezug. Auch folgende Ausführungen seiner Eröffnungspost zeigen mir, dass er die Thematik FTL, insbesondere im Bezug auf Star Trek, anhand der relativistischen Physik diskutieren wollte.

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?

Im letzten hier zitierten Absatz grübelt Benezi darüber, wie der ST-Warpantrieb im Einklang mit der Relativitätstheorie gebracht werden könnte.
Daher griff ich diese Fragestellung auf und folgerte, dass für ein [wie auch immer geartetest] Warpfeld, welches einem Raumschiff die Fähigkeit verleiht, schneller als das Licht am Zielort zu reisen, eine Manipulation der Raumzeit erforderlich sei. Dabei ging ich von der Annahme aus, dass so eine Manipulation (welche Metrik hier auch immer zugrundelegen mag) immer eine Krümmung der Raumzeit darstellt.
Da die SRT nur den Spezialfall für die flache Raumzeit beschreibt, hielt ich es für erforderlich, die ART ins Spiel zu bringen. Außerdem wollte ich vermeiden, dass SRT und ART verwechselt oder gleichgesetzt werden.

Als ich Tom1991 in Posting #4 antwortete, hatte ich also das Topic des Threads im Hinterkopf.

Da ich in meiner Antwort zunächst auf die SRT zu sprechen kam (dies tat ich, weil er von Inertialsystemenen sprach), hielt ich es für erforderlich, folgendes festzustellen:

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.

Dass ich daraufhin keinen Absatz frei ließ, als ich die beiden Warptheorien, die auf die ART basieren, zu sprechen kam, mag vom Textaufbau etwas irreführend sein.
Leider ist mir nachdem ich die Warptheorien von Alcubierre und Natario aufgeführt hatte, ein Fehler unterlaufen:

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.

An der Stelle hätte ich natürlich von Warpblasen sprechen müssen. Dies mag zur Irritation geführt haben und daher konnte man mein Posting wohl leicht missverstehen. Nobody is pefect.
Damit wollte ich aber nicht zum Ausdruck bringen, dass das ST-Warpfeld etwa eine beiden ART-Metriken erzeugen würde. Zumal sich die Metriken von Miguel Alcubierre und José Natário auch unterscheiden und bis zu diesem Punkt gar nicht klar ist, welche Metrik ich nun favorisieren würde.

Vielmehr stellte ich, nachdem ich die Warpblasen, die auf die ART basieren, klar:

Diese realwissenschaftlichen Warptheorien unterscheiden sich allerdings von dem roddenberry-okudanischen ST-Warpantrieb.

Somit ging ich gar nicht von der Prämisse aus, dass das ST-Warpantrieb die Alcubierre-Metrik aufweisen müsse. Vielmehr stellte ich klar, dass der ST-Warpantrieb verschieden von den realwissenschaftlichen Warptheorien ist.

Der roddenberry-okudanischen Warpantrieb verwendet anstelle einer Warpblase ein Warpfeld, welches sich afaik aus Warpfeldschichten zusammensetzt. Meine Aussage ...

Denn in Star Trek haben wir anstelle einer Warpblase ein Warpfeld.

... ist also (losgelöst von den realwissenschaftlichen Warptheorien) korrekt.
Wenn es dort also keine Warpblase gibt, so muss das Warpfeld selbst die erforderliche Metrik für die Manipulation der Raumzeit beinhalten, also die Krümmung der Raumzeit über den Subraum, wie ich bereits mit folgendem Halbsatz aussagte:

Zur Erzeugung des Warpfeldes greift der ST-Warpantrieb (...) auf den Subraum zurück, ...

Ich führte also zwei realwissenschaftlichen Warptheorien (mit Warpblasen) und den fiktiven ST-Warpantrieb (mit Warpfeld) auf. Da der Thread-Ersteller den ST-Warpantrieb anhand der Relativitätstheorie diskutieren wollte, ging ich davon aus, dass auch das ST-Warpfeld eine Krümmung der Raumzeit darstellen muss und um Krümmungen der Raumzeit anhand der relativistischen Physik zu diskutieren, muss man die ART hinzuziehen.
Zwischen den drei Warpantrieben ...

• Alcubierre-Warpblase
  
• Natario-Warpanblase
• Roddenberry-okudanischisches Warpfeld

... stellte ich lediglich foldende Ähnlichkeit fest:

Ähnlich dem auf die ART basierenden Warptheorien ruht auch in Star Trek das Raumschiff im Warpfeld.

Daraufhin zitierte ich aus dem alten Sonderartikel "Die U.S.S. ENTERPRISE - Ein Raumkreuzer der Superlative, von Wolfgang M. Biehler und Norbert Mann".

Erst danach wagte ich einen Verweis auf die Fanon-Spekulation:

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.

Hier sprach ich eindeutig vom Fanon und ich denke, dass dieser Begriff, wenn man Star Trek-Canon und Physik verbindet, auch angemessen ist. Ansonsten griff ich lediglich die Begriffe Raumblase und "Raumwelle" auf.

(Btw, die Surfer-Analogie, die in dem o.g. Sonderartikel verwendet wurde, wurde auch in einer populärwissenschaftlichen Sendung auf den Alcubierre-Warpantrieb angewandt.)

im blau markierten Satz nicht, an den anderen Stellen dagegen schon. Oder von welcher Krümmung der Raumzeit hast du sonst geredet, wenn nicht von der Alcubierre/Natario-Metrik?

Im Bezug auf den Roddenberry-okudanischen Warpantrieb hatte ich mich nicht auf eine Metrik festgelegt. Meine Ausführungen waren eher allgemeiner Natur. Welche Metrik auch immer nötig ist, es ist immer eine, wie auch immer geartete, Krümmung der Raumzeit vonnöten. Aber ich lasse mich gerne eines Besseren belehren.
Im Sonderartikel hatte ich nur den Eindruck, als wenn es gewisse Ähnlichkeiten zwischen Alcubierre-Warpblase und dem SPACE WARP (Raumblase, "Raumwelle") gibt. Klar ist m. E., dass das Schiff innerhalb des Warpfeldes ruhen muss, damit der Antrieb funktioniert. Hierin gibt es eine Parallele zu den Warpblasen von Alcubierre und Natario.

aber in falscher Weise, nämlich so, als würde in ST das Warpfeld die Rolle der Warpblase übernehmen:

Da in ST mit einer Ausnahme keine Warpblasen vorkommen, muss es aber doch so sein.

[Lowell]

Die sogenannte feinstoffliche Welt bzw. deren Teilchen bewegen sich mit Überlichtgeschwindigkeit. Z.b. können Geister, die ja feinstofflich sind, die Zukunft und die Vergangenheit sehen.

[Spocky]

Und wiedermal hat Einstein selbst unter extremsten Bedingungen Recht behalten:

Einstein's gravity theory passes toughest test yet

[irony]

Seltsame Effekte der Relativität

Hier geht es um seltsame Effekte der Relativität. Ein solcher Effekt ist die Flüssigkeit von Quecksilber, was ich schon immer seltsam und faszinierend fand:

scinexx | Warum ist Quecksilber bei Raumtemperatur flüssig?: Ein Effekt der Relativitätstheorie auf seine Elektronen lässt das Metall früher schmelzen als normal - Quecksilber, Schmelzpunkt, Elektronen, Relativitätstheorie, Einstein, relativistisch,

Warum ist Quecksilber bei Raumtemperatur flüssig?
Ein Effekt der Relativitätstheorie auf seine Elektronen lässt das Metall früher schmelzen als normal

Das Seltsame daran ist, dass Quecksilber als einziges Metall bei Zimmertemperatur flüssig ist. Warum ist das so? Aus dem Artikel geht das nicht genau hervor.

Ist nicht auch die Farbe von Gold ein Effekt der Relativität? Müsste Gold nicht wie Blei grau sein?

[Mondwinter]

Man muss über die spezielle Relativitätstheorie zumindest wissen, dass sich Massen erhöhen, wenn sich ein Gegenstand durch den Raum bewegt.

Die Elektronen in schweren Elementen bewegen sich mit hoher Geschwindigkeit um die Atomkerne. Bei Quecksilber ist das Elektron auf der 1s-Schale mit 58% der Lichtgeschwindigkeit unterwegs. Dadurch wird es gemäß

m(v) = m0/wurzel(1-v²/c²)

um 23% schwerer als in Ruhe.

Die Elektronenschalen werden verkleinert, denn ihr Radius hängt von der Masse der Elektronen ab. Also sind die Elektronen näher am Kern, und bei Quecksilber im speziellen ergibt es sich gerade so, dass das 6s Orbital (deren Elektronen sich eigentlich mit einem anderen Atom zu einem Molekül verbinden würden) so weit nach innen geht, dass das 5d Orbital außen ist. Das 5d Orbital ist in Quecksilber aber voll besetzt und kann sich nicht mit einem anderen Atom verbinden. Also ist die Bindung zwischen zwei Quecksilberatomen sehr schwach, und deshalb ist es schon bei Raumtemperatur flüssig.
Bei Gold, dem im Periodensystem direkten Nachbarn von Quecksilber, ist die 6s Schale mit nur einem statt 2 Elektronen besetzt. Dadurch kann ein Elektron zwischen der 5d Schale und dem leeren Platz in der 6s Schale hin und her springen. Das erlaubt es Gold, blaues Licht zu absorbieren, weshalb es nicht blau glänzt wie andere Metalle. Es ist auch der Grund, warum es im Gegensatz zu Quecksilber stark gebunden ist, denn da ist ein freier Platz, um sich wie ein Legostein mit einem anderen Gold Atom zu verbinden. Die eine Lücke ist aber immernoch weniger als das, was andere Metalle haben: deshalb ist Gold so weich.

[Dannyboy]

Hier geht es um seltsame Effekte der Relativität. Ein solcher Effekt ist die Flüssigkeit von Quecksilber, was ich schon immer seltsam und faszinierend fand:

scinexx | Warum ist Quecksilber bei Raumtemperatur flüssig?: Ein Effekt der Relativitätstheorie auf seine Elektronen lässt das Metall früher schmelzen als normal - Quecksilber, Schmelzpunkt, Elektronen, Relativitätstheorie, Einstein, relativistisch,

Arggh, wie ich solche Artikel hasse. Die Erklärung ist schon seit mindestens 40 Jahren einfaches Leerbuchwissen (siehe. z.B. Hollemann-Wiberg).
Ist ja toll, dass man dies nun auch theoretisch simulieren kann und damit die bekannte Hypothese bestätigt. Aber dadurch wird es nicht zu einer neuen Erkenntnis.

Das Seltsame daran ist, dass Quecksilber als einziges Metall bei Zimmertemperatur flüssig ist. Warum ist das so? Aus dem Artikel geht das nicht genau hervor.

Weil die Zimmertemperatur auf der Erde ziemlich niedrig liegt. Läge sie 10°C höher, würdest du fragen, warum Quecksilber, Caesium und Gallium bei Zimmertemperatur flüssig sind.
Quecksilber hat außerdem die Neigung, deutlich kovalente Bindungsanteile auszubilden, sprich Hg2-Molekülstruktruren in Verbindungen. In elementaren Quecksilber bilden sich aber nur schwache Wechselwirkungen aus.

Ist nicht auch die Farbe von Gold ein Effekt der Relativität? Müsste Gold nicht wie Blei grau sein?

Ja. Hier kommen "Abschirmeffekte" sowie der relativistisch begründeten s-Orbital-Kontraktion und d-Orbital-Erweiterung. Die Annäherung der Energieniveaus des d- und s-Valenzbandes, wodurch dann Anregungen der Elektronen mit niedriger Energie, sprich durch sichtbares Licht möglich wird. Das heißt Kupfer absorbiert grün und blau, Gold blau und violett, während Silber dazwischen alles Licht durch s-s-Übergänge reflektiert.

[irony]

Eine besondere Rolle spielen doch auch die Wellenfunktionen der s-Elektronen, da nur s-Elektronen eine nennenswerte Aufenthaltswahrscheinlichkeit nahe dem Kern haben. Rein relativistisch sind diese Effekte also nicht.

Weil die Zimmertemperatur auf der Erde ziemlich niedrig liegt. Läge sie 10°C höher, würdest du fragen, warum Quecksilber, Caesium und Gallium bei Zimmertemperatur flüssig sind.

Ja, das würde mich interessieren. Gibt es irgendwo eine Tabelle, in der die Elemente nach Schmelzpunkten geordnet sind? So dass man sehen kann, in welchen Sprüngen es elementweise nach oben geht und ob es da Gesetzmäßigkeiten gibt?

[xanrof]

Gibt es irgendwo eine Tabelle, in der die Elemente nach Schmelzpunkten geordnet sind? So dass man sehen kann, in welchen Sprüngen es elementweise nach oben geht und ob es da Gesetzmäßigkeiten gibt?

https://de.wikipedia.org/wiki/Liste_der_chemischen_Elemente

(dann nach Eigenschaft sortieren)

[Dannyboy]

Eine besondere Rolle spielen doch auch die Wellenfunktionen der s-Elektronen, da nur s-Elektronen eine nennenswerte Aufenthaltswahrscheinlichkeit nahe dem Kern haben. Rein relativistisch sind diese Effekte also nicht.

Für was soll das jetzt eine Rolle spielen?

[Mondwinter]

Rein relativistisch sind diese Effekte also nicht.

Nichts ist rein irgendwas, aber du kannst es einwandfrei so verstehen.

Aus der Quantenmechanik erhältst du die Orbitale und Umlaufgeschwindigkeiten der Elektronen, und aus der SRT erhältst du dann das, was ich erklärt habe.

[irony]

Aus der Quantenmechanik erhältst du die Orbitale und Umlaufgeschwindigkeiten der Elektronen, und aus der SRT erhältst du dann das, was ich erklärt habe.

Ich glaube, ich verstehe schon, was du meinst. Man kann sich jetzt darüber streiten, woher das Seltsame kommt, von der Relavität oder der Quantenmechanik. Ein rein relativistischer Effekt wie das Zwillingsparadoxon ist weniger seltsam als es scheint. Das eigentlich Seltsame resultiert oft aus einer Komplexität, wenn Verschiedenes wie die Quantemechanik und die Relativität zusammenkommt.

[Mondwinter]

Ein rein relativistischer Effekt wie das Zwillingsparadoxon ist weniger seltsam als es scheint.

Genau! Das ZP geht einfach so:
Geradeaus = Zeit. Rechts = Raum.
Zwilling 1 bewegt sich geradeaus (er steht still im Raum, bewegt sich nur durch die Zeit).
Zwilling 2 dagegen bewegt sich diagonal nach rechts und geradeaus (er bewegt sich teils durch den Raum und teils durch die Zeit). Wer ist am Ende weiter nach vorne gereist? Na ja, natürlich Zwilling 1. Er ist weiter in der Zeit gekommen (älter) als Zwilling 2, aber dafür ist Zwilling 2 weiter im Raum gekommen als Zwilling 1.
Es sind nur verschiedene Abstände. Beide sind am Ende gleichweit vom Ursprung entfernt.

[Dannyboy]

Ich glaube, ich verstehe schon, was du meinst. Man kann sich jetzt darüber streiten, woher das Seltsame kommt, von der Relavität oder der Quantenmechanik. Ein rein relativistischer Effekt wie das Zwillingsparadoxon ist weniger seltsam als es scheint. Das eigentlich Seltsame resultiert oft aus einer Komplexität, wenn Verschiedenes wie die Quantemechanik und die Relativität zusammenkommt.

Das ist ja eine rein subjektive Einschätzung und ist eher eine Frage der Psychologie als der Physik