Sammel-Thread für FTL-Antriebe aus verschiedenen Scifi-Universen

[McWire]

Wieso?

Weil Photonen keine Ruhemasse haben. Damit bewegen sie sich automatisch mit der höchsten erlaubten Geschwindigkeit. Daraus folgt, alles was eine Masse hat, bewegt sich grundsätzlich immer langsamer als ein Photon und damit langsamer als die globale Vakuumlichtgeschwindigkeit.

Also wenn du in deiner Betrachtung erlauben würdest, dass sich Raumschiffe (=Masse) mit v>c bewegen dürfen, würde das Licht ganz automatisch schneller als c werden.

Wenn allerdings deine Grundforderung ist, dass c endlich bleibt, kann sich auch Masse nicht schneller als c bewegen.

[mr proper]

Das würde aber nicht funktionieren. Jedes Universum mit einer endlichen Ausbreitungsgeschwindigkeit von Strahlung und Information wäre immer relativistisch.

Wieso?

In einem Universum wo c endlich ist, diese Grenze für Materie nicht gelten soll, würde E=mc² natürlich nicht gelten. Diese Gleichung stammt ja aus der SRT und gilt nur mit dieser zusammen.

Als Laie glaub ich dass man aus der RT die E=mc^2 ableiten kann, aber ob es umgekehrt geht... weiß ich nicht.

[McWire]

Ja ok. Aber, gemeint war ein newtonsches Universum bei dem die c endlich ist.

Das würde aber nicht funktionieren. Jedes Universum mit einer endlichen Ausbreitungsgeschwindigkeit von Strahlung und Information wäre immer relativistisch.

In einem Universum wo c endlich ist, diese Grenze für Materie nicht gelten soll, würde E=mc² natürlich nicht gelten. Diese Gleichung stammt ja aus der SRT und gilt nur mit dieser zusammen.

[mr proper]

Ja ok. Aber, gemeint war ein newtonsches Universum bei dem die c endlich ist.

Über die Energiegleichung kann man die Endgeschwindigkeit auch ausrechnen. Wenn m1 die Treibstoffmasse und m2 die Endmasse, kann gemäß m1*c^2 (Gesamtruheenergie der Treibstoffmasse) = 0,5* m2* Vend^2 (Kinetische Energie der Endmasse) die Endgeschwindigkeit Vend ausgerechnet werden --> Vend = c* Wurzel aus 2 * Quadratwurzel aus (m1/m2).

Theoretisch könnte man das Verhältnis m1/m2 beliebig groß setzen und somit beliebig große Vs erreichen. Aber, da man keine Trägheitskompensatoren hat, kann man (auf die Dauer) höchstens mit g beschleunigen, was ein Erreichen der c nach einem Jahr bedeutet. Und da man die Treibstoffmasse mitbeschleunigen muss, hat man enorme Energieverluste. Die Energieerhaltung auszutricksen bedeutet mehr Energie mitnehmen können als die entsprechende Ruhemasse ist.

[McWire]

Wenn es die SRT nicht gäbe, würde sich das Licht instantan ausbreiten. Dann würde auch ein Sonnensegel zum Beschleunigen über 299.792,458 km/s funktionieren. ;-)

Davon abgesehen hängt die Höchstgeschwindigkeit mehr vom Verfahren denn von den Energiemengen ab.

Ein Raumschiff welches einen Antrieb auf Raumfaltungsbasis nutzt, würde sich instantan bewegen, also mit unendlicher Geschwindigkeit. Den Raum zu falten würde aber nur eine endliche Energiemenge voraussetzen. So gesehen kann man mit endlich viel Energie unendlich hohe Geschwindigkeiten erzielen.

Für den Fall, dass die SRT nicht gilt, gilt für jeden Geschwindigkeitsbereich die Impulserhaltung.

Ausgangsmasse * Ausgangsgeschwindigkeit = Endmasse * Endgeschwindigkeit.

Jetzt nehmen wir ein Raumschiff mit einer Ausgangsmasse von 1 Millionen Tonnen und einer Ausgangsgeschwindigkeit von 1000 km/s. Jetzt reduzieren wird im Laufe des Fluges durch Abwurf die Masse auf 1000 Tonnen, also der eigentlichen Kapsel mit Besatzung. Nach der Impulserhaltung würde diese Kapsel sich mit 1 Millionen km/s oder etwa 3-facher Lichtgeschwindigkeit bewegen. Je mehr Masse wir unterwegs abwerfen, desto höher die erzielbare Geschwindigkeit. Würde man alle Masse, bis auf die eines Menschen von 200 kg (Inklusive Lebenserhaltungssystem) abwerfen, könnte man:

1.000.000.000 / 200 = 5 Millionenfache Ausgangsgeschwindigkeit erreichen.

Das 5-Millionenfache von bspw. 1000 km/s wären über 16.000-fache Lichtgeschwindigkeit.

- - - Aktualisiert - - -

Ein anderer Ansatz wäre die nicht relativistische Raketengrundgleichung. -> https://de.wikipedia.org/wiki/Raketengrundgleichung

Endgeschwindigkeit = Treibstoffausstoßgeschwindigkeit * ln (Ausgangsmasse / Endmasse) + Ausgangsgeschwindigkeit


Nehmen wir wieder unser Beispiel: 1000 km/s Ausgangsgeschwindigkeit beim Abflug aus unserem Sonnensystem
Ausgangsmasse mit Treibstoff: 1 Millionen Tonnen = 1 Milliarde Kilogramm
Bremsmasse mit Treibstoff: 500.000 Tonnen = 500 Millionen Kilogramm
Da die SRT nicht gilt, könnten wir den Triebstoff mit beispielsweise 30 Millionen km/s ausstoßen

Bremsgeschwindigkeit = 30e+6 * ln (2) + 1000 = 20795415,4 km/s -> 69-fache Lichtgeschwindigkeit

[Halman]

Das ist aber im Rahmen der newton'schen Physik eher ein ingenieurtechnisches Problem als ein physikalisches, sofern ich mich nicht sehr täusche.

Natürlich ist dies hypthetisch, da mit herkömmlichen Antrieben die Lichtgeschwindigkeit ohnehin nicht erreicht, geschweige denn überschritten, werden kann.

[mr proper]

Richtig! Aber, weil in dem Fall Antriebe mit anderen Energiequellen, wie Sonnensegler z.B. völlig nutzlos wären, weil wir ja schneller als das Licht reisen würden, müssten die Riesenenergiemengen mittransportiert, ergo mitbeschleunigt werden. Die Gesamtmasse der Energie (auch mit einem Antimaterie Antrieb mit 100% Wirkungsgrad) kann nur ein endliches Vielfaches der Gesamtmasse der Raumkapsel sein. Eine dritte Beschränkung stellt die Abbremsung dar. Denn wir wollen ja nicht jahrhundertelang in Exosolaren Planetenorbits loopen um abzubremsen. Ob die Grenze bei Wurzel 2 liegt (das habe ich mal so gehört), bin mir nicht ganz sicher, unendlich aber ist sie nicht.

[Halman]

Angenommen die newtonische Physik würde uneingeschränkt gelten, dann wäre doch erst bei unendlicher Geschwindigkeit eine unendliche Energie notwendig. Endliche Geschwindigkeiten sollten (wenn die relativistische Physik nicht gelten würde) doch mit endlichen Energiemengen erreichbar sein. Warum sollte unter solchen Vorraussetzungen eine Obergrenze bei ungefähr 1,41 c vorliegen? Warum würden höhere Geschwindigkeiten gegen die Energieerhaltung verstoßen?

[mr proper]

Wurde es schon erwähnt, dass es aus Energiegründen eine Obergrenze für v gäbe auch wenn die SRT gar nicht existieren würde? Die liegt bei ungefähr 1,41 c. Also, um ein vernünftigen FTL Antrieb zu konstruieren muss man nicht nur die RT, sondern auch die Energieerhaltung austricksen.

[McWire]

Ein Konzept des FTL ist uns in der ganzen Diskussion übrigens durch die Lappen gegangen. Auch wenn es wohl rein parodistisch gemeint ist, so gibt es auch in Futurama einen FTL-Antrieb. Dieser beruht darauf, dass die Physiker einfach die natürliche Lichtgeschwindigkeit angehoben haben, damit man auch mit Unterlichtgeschwindigkeit interstellare Distanzen in wenigen Stunden zurücklegen kann.

Der dahinter liegenden Mechanismus wird natürlich nicht erklärt, dass Futurama eine Scifi-Parodie ist und der Antrieb mit einem Augenzwinkern eingeführt wurde, aber ich finde die Grundidee irgendwie sympathisch, da sie viele Probleme umgeht.

Die Frage ist halt, ob es einen Weg gibt, am Universum herumzuschrauben ohne sich dabei selbst auszulöschen.

Ich bin derzeit viel am Lesen von Scifi-Romanen, vielleicht finde ich noch ein exotisches Konzept, welches in unserer Sammlung fehlt. Im Übrigen sollte man mal wieder die alte Übersichtsliste ergänzen.

[Agent Scullie]

Nee, man hat doch vor so ca. 7 Jahren durch Messungen rausgefunden das in einem Neutronenstern nur... naja... Neutronen sind. Die These das durch den Druck im inneren Exotische Materie bzw. freie Quarks bilden hat sich zerschlagen.

Freie Quarks? Ich dachte, die können gar nicht einzeln auftreten.

Aber ich hörte mal von Quarksternen, also Sterne, bei denen der Druck so groß ist, dass sogar die Neutronen zusammengerückt werden.

schaut mal hier:

Gauss Centre for Supercomputing - Quark Soup

Demnach sind Neutronensterne hart an der Grenze.


.
EDIT (autom. Beitragszusammenführung) :
Agent Scullie schrieb nach 1 Stunde, 23 Minuten und 22 Sekunden:

Die obere Massegrenze für Neutronensterne liegt bei 1,4 Solarmassen. Bei einem schwereren Objekt kollabiert das Innere zu einem Schwarzen Loch und reißt den Rest mit in die Tiefe.

1,4 Sonnenmassen sind die obere Massengrenze für Weiße Zwerge (sog. Chandrasekhar-Grenze). So viel muss ein Stern also schon an Masse haben, um überhaupt zum Neutronenstern kollabieren zu können, und nicht als Weißer Zwerg zu enden. Wäre das zugleich die obere Grenzmasse für Neutronensterne, gäbe es nicht viele davon.

Wie hoch die Grenzmasse für Neutronensterne nun genau ist, ist nicht genau bekannt, die Angaben schwanken zwischen 1,5 und 3,2 Sonnenmassen. Das hängt damit zusammen, dass sie maßgeblich von der Wechselwirkung zwischen den Neutronen bestimmt wird. Die einfachste Rechnung, bei der man die Neutronen als wechselwirkungsfreies Gas aus Fermionen, die dem Pauli-Prinzip unterliegen, behandelt, liefert eine viel zu niedrige Grenze von nur 0,7 Sonnenmassen.

Siehe auch:

Tolman-Oppenheimer-Volkoff-Grenze ? Wikipedia

[Liopleurodon]

Nee, man hat doch vor so ca. 7 Jahren durch Messungen rausgefunden das in einem Neutronenstern nur... naja... Neutronen sind. Die These das durch den Druck im inneren Exotische Materie bzw. freie Quarks bilden hat sich zerschlagen. Ok, wir kennen glaub ich nur einen Neutronenstern dessen Spektrum genügend Details hat um die Rotverschiebung anzuzeigen.

Das Neutronium - aus dem der Neutronenstern besteht - kann man schon mit gutem Recht als "exotische Materie" bezeichnen.

Man weiss ja nicht wie es bei anderen Neutronensternen ist.

Die obere Massegrenze für Neutronensterne liegt bei 1,4 Solarmassen. Bei einem schwereren Objekt kollabiert das Innere zu einem Schwarzen Loch und reißt den Rest mit in die Tiefe. Ich weiß jetzt allerdings nicht, wie schwer der Stern / die Sterne waren, auf die Du Dich hier beziehst.

[Agent Scullie]

Nee, man hat doch vor so ca. 7 Jahren durch Messungen rausgefunden das in einem Neutronenstern nur... naja... Neutronen sind. Die These das durch den Druck im inneren Exotische Materie bzw. freie Quarks bilden hat sich zerschlagen.

äääähm... mir scheint, hier liegt eine Konfusion um den Begriff "exotische Materie" vor. Du verwendest ihn im Sinne eines Quark-Gluon-Plasmas, in dem keine einzelnen Neutronen mehr identifizierbar sind, Halman dagegen in einem ganz anderen Sinne, nämlich einer Materieform, deren Energiedichte negativ ist. Das mag beides in unterschiedlichen Kontexten als exotische Materie bezeichnet werden, hat aber sonst nichts miteinander zu tun.

[Halman]

Nee, man hat doch vor so ca. 7 Jahren durch Messungen rausgefunden das in einem Neutronenstern nur... naja... Neutronen sind. Die These das durch den Druck im inneren Exotische Materie bzw. freie Quarks bilden hat sich zerschlagen. Ok, wir kennen glaub ich nur einen Neutronenstern dessen Spektrum genügend Details hat um die Rotverschiebung anzuzeigen. Man weiss ja nicht wie es bei anderen Neutronensternen ist.

Freie Quarks? Ich dachte, die können gar nicht einzeln auftreten.

Aber ich hörte mal von Quarksternen, also Sterne, bei denen der Druck so groß ist, dass sogar die Neutronen zusammengedrückt werden.
Hiermal die Quelle, von der ich das habe:
Alpha.Centauri.-.111.-.Was.sind.Quarksterne - YouTube


Derzeit wird in populärwissenschaftlichen Sendungen im TV auffällig häufig über den Alcubierre-Warpantrieb gesprochen, so wie letztes WE. Dort wurde (N24, wenn ich mich recht erinnere) behauptet, dass man mithilfe eine künstlichen Schwarzen Loches so eine Warpblase (samt Raumschiff) ziehen könnte (dass Schwarze Loch quasi als Lokomotive).

Ferner wurde behauptet, dass im Inneren der Warpblase eine Temperatur entstünde, die höher ist, als in der Sonne (also, das wäre ja sogar für Tritantium zu viel). Zumal ich davon noch nie gehört habe. Warum soll es denn darin so heiß werden? (Erklärt wurde es in der Sendung natürlich NICHT.) Vielleicht aufgrund der Partikel auf der Flugbahn der Warpblase, oder denke ich in die falsche Richtung?

[FltCaptain]

BTW, eignen sich Schwarze Löcher nicht für nutzbare Wurmlöcher.

Ja, das ist klar. Ein Schwarzes Loch ist ein Bruch in der Raumzeit und kein Tunnel dadurch. Es ist wahrscheinlicher das man Schwarze Löcher als Energiequelle benutzen kann... also theoretisch. In CERN versuchen sie ja das herauszufinden.

Die Dichte der exotischen Materie ist demnach millardenfach höher als die eines Neutronensterns.

Nee, man hat doch vor so ca. 7 Jahren durch Messungen rausgefunden das in einem Neutronenstern nur... naja... Neutronen sind. Die These das durch den Druck im inneren Exotische Materie bzw. freie Quarks bilden hat sich zerschlagen. Ok, wir kennen glaub ich nur einen Neutronenstern dessen Spektrum genügend Details hat um die Rotverschiebung anzuzeigen. Man weiss ja nicht wie es bei anderen Neutronensternen ist.


Aber wie gesagt, ich hab mich mit dem ganzen nur nebenbei beschäftigt. Es ist zwar interessant aber zu "Theoretisch". Ich bin leider trotzdem neugierig