Da die aktuelle und interessante Diskussion zur kinetischen Energie inzwischen auf fast 40 Beiträge angewachsen ist, habe ich sie mal ausgegliedert:
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Einige Klarstellungen in Sachen Physik [Diskussion]
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Ich wollte nur kurz sagen, dass ich nach langer Zeit wiedermal in den "Einige Klarstellungen..."-Thread geschaut habe und dabei Mondwinters' Ausführungen und Erklärungen zu Zeit und Raum sehr interessant und hilfreich fand.
Ich kann es aber natürlich nicht lassen, einige Detail-Korrekturen in Bereichen anzuführen, in denen ich mich auskenne:
Die Sonne wird nicht zu einem roten Riesen werden, sondern tut dies mehrere Male. Das ist ein häufiger Fehler in Dokumentationen. Sie wird sich aufblähen, dann aber wieder zusammenschrumpfen, sich wieder aufblähen und so weiter. Dies geschieht immer schneller. Gegen Ende stößt sie dabei ihre Hüllen ab und formt einen planetarischen Nebel.
Zusammengefasst ist das sehr schön hier: Lecture 40: The Once and Future Sun
Die Sonne nimmt kontinuierlich an Helligkeit und Leuchtkraft (abgegebene Leistung) zu. Vor 4.5 milliarden Jahren hatte sie etwa 70% der heutigen Leuchtkraft. In einer Milliarde Jahren wird sie die Atmosphäre der Erde wegblasen und die Ozeane verdampfen. Die Biosphäre der Erde wird fort sein, lange bevor die Sonne erstmals zum roten Riesen wird.
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Aus dem Nachbarthread, Teil 2:
Zitat von Mondwinter Beitrag anzeigenAllgegenwärtiges Missverständnis: Es gibt keine Gegenwart. Wir alle existieren zu verschiedenen Zeiten - genauer: alle Elementarteilchen sind verschieden weit in der Zeit nach vorne gereist, je nachdem, wie sie sich seit dem Urknall bewegt haben. Wir sind nicht in der Zeit nebeneinander, sondern existieren im gleichen Raum. Wir existieren HIER, nicht jetzt. Es gibt kein Jetzt.
Angenommen, ich würde 5 Minuten in die Vergangenheit reisen, dann würde ich zwar meine Koordinaten in der Zeit ändern, wäre aber immer noch im gleichen Raum. Also wäre ich immer noch hier, wäre also garnicht gereist.
Es gibt nur diesen einen Raum, und egal wann man ist, man ist immer HIER.
Die Vergangenheit, wie sie in der Sci-Fi gezeigt wird, ist eine der größten Missverständnisse der Relativitätstheorie. Sie existiert nicht. Alles, was existiert, sind die Positionen der Teilchen im Raum und in der Zeit. Und alles, was passiert, ist die Änderung der Positionen dieser Teilchen im Raum.
Beweis: Wink mal! Deine Hand ist aufgrund ihrer Bewegung durch den Raum nun weniger gealtert als der Rest von dir, befindet sich also zeitlich weiter in der Verganenheit. Sie ist aber noch da!!! Warum ist sie nicht verschwunden? Weil sie immer noch im gleichen Raum ist wie alle anderen Teilchen.
Ein von der Eigenzeit ausgehender Vergangenheits-, Gegenwarts- und Zukunftsbegriff würde keinen Sinn ergeben, da die Eigenzeit nur pro Weltlinie definiert ist.
Eine Zeitreise in die Vergangenheit würde sich also dadurch definieren, dass man zu einer früheren Koordinatenzeit, zu einer raumartigen Hyperfläche mit einer früheren Zeitkoordinate, zurückgehen würde, wobei die eigene Eigenzeit unverändert voranschreiten würde. Ein Zurückgehen in der eigenen Eigenzeit wäre tatsächlich kaum denkbar, aber für das, was man gemeinhin unter einer Zeitreise versteht, auch gar nicht erforderlich.
Zitat von Mondwinter Beitrag anzeigenWie im vorherigen Punkt gesagt, ist ein schwarzes Loch ein Ende der Zeit. Sogar das Ende der Zeit ist HIER, im Raum.
Die andere Möglichkeit ist, von einem Koordinatensystem auszugehen. Durch Konstantsetzen der Zeitkoordinate kann man dann einen Raumbegriff definieren, in Gestalt einer raumartigen Hyperfläche. Die Konstruktion von Koordinatensystemen ist in der ART allerdings ziemlich beliebig, entsprechend auch die Beurteilung, ob die Singularität jetzt, in der Zukunft oder überhaupt nicht existiert.
Beispiel Schwarzschildkoordinaten: diese sind nur auf die Raumzeitregion außerhalb des schwarzen Loches anwendbar, also nicht auf den Bereich innerhalb und somit auch nicht auf die Singularität, in Schwarzschildkoordinaten existiert die Singularität somit schlicht nicht, was dazu passt, dass ein Teilchen, das in das schwarze Loch fällt, den Ereignishorizont erst in unendlich ferner Schwarzschild-Koordinatenzeitzukunft überschreitet.
Anderes Beispiel Kruskalkoordinaten: die Singularität existiert erst ab einer bestimmten Zeit, vorher nicht. Noch anderes Beispiel Eddington-Finkelstein-Koordinaten: die Singularität existiert jetzt gerade, allerdings sind Hyperflächen, die durch t = const definiert sind, innerhalb des schwarzen Loches nicht raumartig, wenn t die Eddington-Finkelstein-Koordinatenzeit ist.
Zitat von Mondwinter Beitrag anzeigenEnergie kann nicht verschwendet werden, denn sie ist eine Erhaltungsgröße. Aber Exergie kann uns ausgehen. Exergie ist der Anteil der Energie, der nutzbar ist, um Arbeit zu leisten. Sie ist diejenige Energie, welche beim Ausgleich von Unterschieden vermittelt wird. So zum Beispiel ein Wind, also dem Ausgleich von hohem Druck und niedrigem Druck. Oder ein Fluss, also dem Ausgleich von hoher Lage zu niedriger Lage. Eines Tages jedoch werden alle Unterschiede im Universum ausgeglichen sein, und dann wird nie wieder etwas geschehen. Was also Picard sagen sollte ist: Exergie!
Das eindrucksvollste Beispiel dafür, dass entwertete Energie sehr wohl wieder in nutzbare Energie umgewandelt werden kann (also Anergie in Exergie) ist die Wärmekraftmaschine, wie sie z.B. durch einen Verbrennungsmotor realisiert ist. Ein theoretisches Modell hierfür ist der Carnotsche Kreisprozess, bei dem grob gesprochen folgendes passiert: das Arbeitsmedium bezieht aus einem heißeren Wärmebad der Temperatur T2 die Wärmemenge Delta_Q2 = T2 Delta_S, wobei Delta_S die übertragene Entropie ist, und gibt anschließend an ein kälteres Wärmebad der Temperatur T1 < T2 die geringere Wärmemenge Delta_Q1 = T1 Delta_S ab, wobei die Differenz zwischen beiden Wärmemengen in nutzbringende Arbeit umgewandelt wird. Es wird also entwertete Energie wieder aufgewertet, und zwar durch den Kontakt zum kälteren Wärmebad.
Wesentlich dabei ist, dass die durch die Entropie entwertete Energie von der Temperatur abhängt. Je niedriger die Temperatur, desto weniger Energie wird durch die gleiche Entropiemenge entwertet.
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Zitat von Bakkad Baran Beitrag anzeigenes wurde ja auch mal erwähnt das es sich bei den streifen um meteoriten und raumpartikel handelt die durch das warpfeld beiseitegedrückt werden und so aufleuchten oder so ähnlich.
problematisch wirds wenn diese partikel dann zu sternen mutieren wenn das schiff unter warp geht.
man will so ja große geschwindigkeiten vorgauckeln.
dennoch hätte man die sterne im hintergrund so lassen können und zusärtliche partikel einfügen können, villeicht auch ein nebel, staubwolke, oder stern in die nähe setzten welche sich entsprechend optisch verändern oder vergrößern/verkleinern.
dann käme man der sache schon näher.
bleibt noch zu klären wie es tatsächlich aussieht bei solchen geschwindigkeiten.
würde man bei einem warpflug auf einen stern zu tatsächlich nur noch lichtbrei erkennen oder würde man einfach nur schneller an den teilchen vorbeiziehen und den stern quasi im hochgeschwindigkeitsmodus betrachten ?
um es 100 prozentig unwiederlegbar zu beweisen wie es ist müsste man natürlich erstmal etwas so schnell beschleunigen samt kameraZwischen den Sternen ist schon mal weniger los als innerhalb eines Sonnensystems, und in echt gibt es da eigentlich eh nichts. Ich erinnere mich da an meinen Dozenten in der Astronomie, der mal sagte, sie freuen sich wie die Affen, wenn sie mal ein Staubteilchen im Weltraum finden
Aber ein tolles Bild ist es schon, sich die Sternenstriche als eine Art Meteoroidenschauer im Warpfeld vorzustellen!
Was deine Frage mit dem tatsächlichen Aussehen der Sterne betrifft, so habe ich dazu ja schon etwas in meinem Beitrag weiter oben geschrieben - relativistisches Beaming. Mit eigenen Augen gesehen hat man das zwar nicht, aber da die spezielle Relativitätstheorie ausgezeichnet überprüft ist, wird auch das beaming so auftreten wie es sich aus der Theorie ergibt. Ich meine, dass man es sogar astronomisch nachweisen kann, weil es diesen Effekt immerhin auch bei der Erde gibt, wenn auch sehr klein. (Die Erde bewegt sich mit etwa 30 km/s auf ihrer Bahn um die Sonne)
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Zitat von Mondwinter Beitrag anzeigenWas ich eigentlich im Kopf habe ist, dass die Sterne (in Sci-Fi) länger werden, wenn man vom Stillstand auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt.
Zitat von Mondwinter Beitrag anzeigenAber in Wahrheit wird dann alles verzerrt, also noch während man mit Sublicht unterwegs ist.
Zitat von Mondwinter Beitrag anzeigenIch mag die Sternenstriche auch lieber, aber ich fände es echt cool, wenn die Sterne bei der Beschleunigung sich mal genau nach dem physikalischen Gesetz verzerren würden - auch wenn man danach den Teil mit der Gammastrahlung weg lässt
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Zitat von xanrof Beitrag anzeigen
Die Sterne werden immer so gezeigt, dass sie an Ort und Stelle bleiben und vom Fluchtpunkt nach außen wegdehnen. Na ja, du weißt bestimmt, was ich meine!
Aber in Wahrheit wird dann alles verzerrt, also noch während man mit Sublicht unterwegs ist. Relativistisches beaming nennt sich das (hat nichts mit Beamen zu tun). Alle Sterne ziehen sich auf einen Punkt zusammen (wie ein alter Fernseher, der ausgeschaltet wird, wobei das Bild zu einem Lichtpunkt in der Mitte zusammenschrumpft). Und wegen des Dopplereffekts wird die Strahlung immer energetischer, sodass man am Ende Gammastrahlung hat D:
Hier ist eine tolle Animation dazu: Relativistic Beaming - YouTube (wenn die Kugel ein Schiff wäre, wäre rechts vorne)
Ich mag die Sternenstriche auch lieber, aber ich fände es echt cool, wenn die Sterne bei der Beschleunigung sich mal genau nach dem physikalischen Gesetz verzerren würden - auch wenn man danach den Teil mit der Gammastrahlung weg lässt
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Zitat von Mondwinter Beitrag anzeigenEs stimmt zwar, dass es einige hypothetische Dunkelmaterieteilchen gibt, die an der schwachen WW teilnehmen (WIMPS), aber im Allgemeinen gilt das nicht. Ich werde es mal der Vollständigkeit halber dazu schreiben. Von baryonischer dunkler Materie ist da übrigens nicht die Rede, denn sie ist keine dunkle Materie.
Zitat von Mondwinter Beitrag anzeigenIn meinem Absatz darüber geht es nur um die nicht-baryonische dunkle Materie,
Zitat von Mondwinter Beitrag anzeigenAnsonsten kann ich dir leider nirgendwo zustimmen (sorry).
Zitat von Mondwinter Beitrag anzeigenDass Druck übrigens eine Energiedichte ist, kannst du leicht nachvollziehen, wenn du einfach ihre Einheit ausrechnest. Es ist nämlich die Einheit einer Energiedichte.
Zitat von Mondwinter Beitrag anzeigenDruck macht einen direkten Beitrag zur Gravitation und verhält sich dabei in den Gleichungen auch wie eine Energiedichte.
Zu den Charakteristika der Energiedichte gehört, dass sie über ein Raumvolumen integriert den Energieinhalt dieses Volumens ergibt. Wäre also der Druck eine Energiedichte, müsste seine Volumenintegral ebenfalls einer Energie entsprechen. Nur wie soll das rechnerisch hinhauen? Üblicherweise errechnet man den Energieinhalt über
E = \int_V rho dV' = \int_V T^00 dV'
wobei V das betrachtete Raumvolumen ist und dV' das Volumenelement. Wie soll jetzt aus dem Druck eine Energie errechnet werden? Vielleicht so:
E^i = \int_V T^ii dV'
so dass man vier unabhängige Energien E^i = (E^0, E^1, E^2, E^3) hätte? Oder vielleicht additiv:
E = \int_V (T^00 + T^11 + T^22 + T^33) dV'
? Gehen wir mal rein logisch an die Sache heran. In der relativistischen Mechanik gibt es einen Viererimpuls-Vektor p^i = (E, p_x, p_y, p_z), wobei ich hier c = 1 gesetzt habe. Zu diesem gehört eine Viererimpuls-Stromdichte T^ij, deren Komponenten folgendermaßen gegeben sind. Man betrachtet eine Dreier-Hyperfläche Sigma_j mit Einheitsvolumen, die dadurch definiert ist, dass die Koordinatenrichtung x^i senkrecht zu ihr ist, und den Strom der i-ten Impulskomponente durch diese Hyperfläche.
Nehmen wir die Komponente T^00. Es wird also die Impulskomponente p^0 = E betrachtet und eine Hyperfläche, die senkrecht zu x^0 ist, also durch x^1, x^2 x^3 aufgespannt wird und somit einem räumlichen Volumen entspricht. Es handelt sich also um eine Energie geteilt durch ein Raumvolumen, sprich: eine Energiedichte.
Nehmen wir die Komponente T^10. Die betrachtete Impulskomponente ist p^1 = p_x, die Hyperfläche entspricht wieder einem Raumvolumen. Wir haben es also mit der Impulsdichte in x-Richtung zu tun. Analoges gilt für T^20 und T^30, die sind die Impulsdichten in y- und z-Richtung.
Nehmen wir als nächstes die Komponente T^01. Die Impulskomponente ist p^0 = E, also die Energie, wie bei T^00. Die Hyperfläche ist in diesem Fall senkrecht zu x^1, sie wird also von zwei räumlichen Richtungen, x^2 und x^3, und einer zeitlichen Richtung, x^0, aufgespannt. Wir erhalten somit eine Energie pro räumlicher Fläche und Zeitintervall. Es handelt sich um die Energiestromdichte in x-Richtung. Analog sind T^02 und T^03 die Energiestromdichten in y- und z-Richtung.
Nun nehmen wir T^11. Die Impulskomponente ist p^1 = p_x, die Hyperfläche wird von einer räumlichen Fläche senkrecht zur x-Richtung und einem Zeitintervall aufgespannt. Es handelt sich somit um die Stromdichte der x-Komponente des Impulses in x-Richtung. Ebenso sind T^22 und T^33 die Stromdichten der y-Impulskomponente in y-Richtung und der z-Impulskomponente in z-Richtung. Für eine ideale Flüssigkeit, wie man sie in der ART gerne als Quelle des Gravitationsfeldes annimmt, kann man zeigen, dass gerade T^11 = T^22 = T^33 = p gilt, wobei p der Druck ist.
Soweit zur Ermittlung des Energie-Impuls-Tensors T^ij aus dem Viererimpuls-Vektors. Nun betrachten wir die umgekehrte Rechnung, die Ermittlung des Viererimpuls-Vektors aus dem Energie-Impuls-Tensor. Wir untersuchen, ob die Energie, also die Impulskomponente p^0, durch Integration über ein Raumvolumen aus dem Druck errechnet werden kann, also aus einer der Komponenten T^11, T^22 oder T^33 oder aus allen dreien. Zweifelsohne kann man das Integral
\int_V T^11 dV'
berechnen, jedoch hat das Ergebnis offensichtlich nichts mit einer Komponente des Viererimpuls-Vektors zu tun. Denn: T^11 ergibt sich aus keiner der Komponenten p^i über eine Division durch ein Raumvolumen. Selbiges gilt für T^22 und T^33.
Folglich liefert das Volumintegral über den Druck keine Energie, und der Druck ist somit keine Energiedichte.
Zitat von Mondwinter Beitrag anzeigenMeine Anmerkungen zur QFT sind richtig so, insbesondere das mit den sich ändernden Quantenzuständen im Universum.
Zitat von Mondwinter Beitrag anzeigenDa habe ich erst neulich noch mit Teilchenphysikern vom Cern drüber gesprochen,
Zitat von Mondwinter Beitrag anzeigenDer Millenium Falke sieht die Striche bei der Beschleunigung - und das würde er in echt eben nicht sehen.
Zitat von Mondwinter Beitrag anzeigenDass sich Antiteilchen wie normale Teilchen beschreiben, die in der Zeit rückwärts reisen, ist wohl jedem Teilchenphysiker bekannt.
Zitat von Mondwinter Beitrag anzeigenVorallem ist es etwas, das auch Feynman selbst gesagt hat.
Dadurch, dass Eddington gesagt hat, dass es keine schwarzen Löcher geben könne, wurd ja auch nicht entschieden, dass es keine schwarzen Löcher gäbe.
Zitat von Mondwinter Beitrag anzeigenIch denke zwar ebenfalls, dass sie sich in der Zeit nach vorne bewegen, ich meinte nur, dass man es nicht mit Sicherheit sagen kann.
Zitat von Mondwinter Beitrag anzeigenMir ist jedenfalls kein Experiment bekannt, welches dazu etwas bewiesen hätte.
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Zitat von Bakkad Baran Beitrag anzeigenes wurde ja auch mal erwähnt das es sich bei den streifen um meteoriten und raumpartikel handelt die durch das warpfeld beiseitegedrückt werden
Zitat von Bakkad Baran Beitrag anzeigenwürde man bei einem warpflug auf einen stern zu tatsächlich nur noch lichtbrei erkennen oder würde man einfach nur schneller an den teilchen vorbeiziehen und den stern quasi im hochgeschwindigkeitsmodus betrachten ?
um es 100 prozentig unwiederlegbar zu beweisen wie es ist müsste man natürlich erstmal etwas so schnell beschleunigen samt kamera
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es wurde ja auch mal erwähnt das es sich bei den streifen um meteoriten und raumpartikel handelt die durch das warpfeld beiseitegedrückt werden und so aufleuchten oder so ähnlich.
problematisch wirds wenn diese partikel dann zu sternen mutieren wenn das schiff unter warp geht.
man will so ja große geschwindigkeiten vorgauckeln.
dennoch hätte man die sterne im hintergrund so lassen können und zusärtliche partikel einfügen können, villeicht auch ein nebel, staubwolke, oder stern in die nähe setzten welche sich entsprechend optisch verändern oder vergrößern/verkleinern.
dann käme man der sache schon näher.
bleibt noch zu klären wie es tatsächlich aussieht bei solchen geschwindigkeiten.
würde man bei einem warpflug auf einen stern zu tatsächlich nur noch lichtbrei erkennen oder würde man einfach nur schneller an den teilchen vorbeiziehen und den stern quasi im hochgeschwindigkeitsmodus betrachten ?
um es 100 prozentig unwiederlegbar zu beweisen wie es ist müsste man natürlich erstmal etwas so schnell beschleunigen samt kamera
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Zitat von Mondwinter Beitrag anzeigenDer Millenium Falke sieht die Striche bei der Beschleunigung - und das würde er in echt eben nicht sehen.
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So, nachdem das geklärt ist, können wir ja auch wieder zur Physik zurückkehren
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Danke, Bakkad Baran, du hast natürlich völlig recht! Meine beiden Beiträge waren stehgreif aus dem Kopf, aber eigentlich sollte man für alles eine wissenschaftliche Quelle posten.
Und an bozano, ich hab meinen Beitrag drüben recht schnell korrigiert. War einfach einen Moment lang sauer; bin halt kein Vulkanier (:
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es wäre hilfreich fachliche fakten auch zu verlinken oder irgendwie was brauchbares mit einzubinden.
behauptungen kann jeder anstellen.
wenn einer dies als richtig findet, und der andere das, damit können laien oder andere user hier wenig mit anfangen was nun stimmt.
selbst ein physiker kann sich mal irren und auch ein laie kann mal recht haben ( meistens ist es eh umgekehrt )
man meint eben das was man gelernt hat und weiss das es richtig ist ( auch wenn andere es für falsch halten )
aber anfeinden sollte man sich deshalb nicht.
für mich war es jedenfalls interessant diese textromane da zu lesen auch wenn ich da dinge so gelesen hab wie ich sie zuvor noch nicht gelesen hab. und wirklich kapiern tu ich das eh nicht, jedoch verstehe ich sinn dahinter und kann was damit anfangen.
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Zitat von Mondwinter Beitrag anzeigenWarum so feindseelig, bozano? Immer locker bleiben
Ich bin doch bloß neugierig zu erfahren, mit wem ich mich unterhalte. Es ist hilfreich zu wissen, was für einen Wissenstand die jeweils andere Person hat, wenn man über so etwas redet.
Hier geht es aber nicht darum, jemanden eine Nummer zu geben, mit dem er seine Aussagen als richtig oder falsch deklariert bekommt. Daher wirst du fachlich argumentieren müssen. Hier sind Physiker, Chemiker, Biologen, Geologen, Ingenieure usw. die das meistens nicht mal angeben. Auch jemand der nicht studiert hat darf seine Meinung kund tun und diskutieren. Daher sind Fragen nach dem Wissensstand meistens nur durch Diskussionen ermittelbar.
Das wollte ich mit meinem Beitrag ausdrücken. Falls das feindselig rüber kam, war das keine Absicht.
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Warum so feindseelig, bozano? Immer locker bleiben
Ich bin doch bloß neugierig zu erfahren, mit wem ich mich unterhalte. Es ist hilfreich zu wissen, was für einen Wissenstand die jeweils andere Person hat, wenn man über so etwas redet.
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