Der Warp-Antrieb

[mastereder3000]

So weit ich das weiß, braucht man bei dem Warp-Antrieb nach Alcubierre auch eine "abstoßende" Gravitation. Wer weiß ob die "künstliche Schwerkraft" von Tajmar entsprechendes liefern kann.

[MrPalm]

Warp-Antrieb

Hi ich hab mal gelesen, dass man künstliche Gravitation erzeugen kann. Wäre es dann vielleicht möglich in ferner Zukunft, wenn man größere Energien erzeugen kann, mit einer künstlichen Gravitation eine Raumkrümmung wie beim Warp-Antrieb zu erzeugen? Natürlich müsste man unvorstellbare Energiemengen dafür aufwenden, aber wäre dies theoretisch möglich?

[Artefakt]

Vielleicht kann man eines Tages so etwas wie eine Warpstraße/Tor bauen, aber nicht so wie in Star Trek als mobilen Antrieb, gründe wurden ja schon genannt. Wie gesagt, mit viel Fantasie. Jedoch sollte man die Dinge lieber so nehmen, wie sie sind und nicht auf den Weihnachtsmann warten. Soll nicht heißen, dass ich nicht gern meine Steuern für aberwitzige Forschung ausgebe, sondern nur, dass man das Beste macht, was man machen kann. Es wäre doch schön wenn es gelingen würde ein autarkes Raumschiff (was auch ohne Warpantrieb schon schwer genug ist) zu bauen und die Menschen darin auf eine lange Reise zu schicken. Ich finde da sollte man erstmal ansetzen, dass heißt auch endlich mal mehr Satelliten aus unser Sonnensystem zu schicken um zu sehen was uns da an Strahlung, Partikel usw., erwartet. Wenn man so ein Schiff innerhalb von 1000 Jahren haben will (und das will ich xD) sollte man lieber schon mal den Bereich außerhalb unsers Sonnensystems erforschen. So ein Generationenschiff wäre doch auch toll, es würde zumindest meine Erwartungen an die Menschheit bei Weitem übertreffen.

EDIT: Komisch, ich hatte schwören können schon mal vor Jahren hier was geschieben zu haben( siehe Registriert) ^^

[Agent Scullie]

Okay.

Steht nicht im Buch "Gravitation und Raumzeit", dass Lorentz zwar die Gleichungen lieferte, aber Einstein dazu die Theorie entwickelte?

damit ist vermutlich gemeint, dass die Relativitätstheorie von Einstein entwickelt wurde und nicht von Lorentz. Das bedeutet aber nicht, dass Lorentz keine eigene Theorie gehabt hätte. Es war halt nur nicht die Relativitätstheorie, sondern die Lorentzsche Äthertheorie.

Beziehst Du dich hier nur auf die SRT, oder gilt dies auch für die ART?

auf die SRT. In der ART ist es noch extremer, da dort das Konzept des Bezugssystems nicht mehr anwendbar ist (außer im SRT-Grenzfall). Dort kann man strenggenommen nur noch Eigenzeiten auf Weltlinien betrachten.

[Halman]

oh, sicher vermochte er das. Seine Erklärung war, dass Längenmaßstäbe sich verkürzen und Uhren langsamer gehen, wenn sie sich relativ zum Äther bewegen. Die Längenkontraktion lässt sich auch ziemlich direkt aus der Annahme ableiten, dass die Abstände zwischen den Atomen eines Körpers durch elektromagnetische Kräfte bestimmt werden.

Okay.

Steht nicht im Buch "Gravitation und Raumzeit", dass Lorentz zwar die Gleichungen lieferte, aber Einstein dazu die Theorie entwickelte?

nein, tut "sie nicht, denn "sie" ["die Zeit"] existiert gar nicht, wenn man nach der Relativitätstheorie geht. Es gibt nur Zeitdifferenzen zwischen Ereignissen, und die "verändern" sich auch nicht, sondern sind einfach nur vom Bezugssystem abhängig.

Beziehst Du dich hier nur auf die SRT, oder gilt dies auch für die ART?

das ist allerdings nur der sekundäre Grund dafür. Der primäre Grund, dass Geschwindigkeiten oberhalb der Lichtgeschwindigkeit verboten sind, ist die Relativität der Gleichzeitigkeit. Diese würde zu kausalen Schleifen führen, wenn Überlichtgeschwindigkeiten zugelassen wären.

Ja, ich entzinne mich. Dazu hast Du doch auch eine Grafik entwickelt.

[Agent Scullie]

Ich hab jetzt nicht die Ahnung davon aber eins würde ich gern wissen.
Ist es nur eine Theorie das man sich nicht schneller als das Licht bewegen kann oder wurde das nur aus dem Grund festgelegt das man noch nichts entdeckt hat das sich schneller als das Licht bewegt?

es ist eine Theorie, auch bekannt als spezielle Relativitätstheorie. Die hat Albert Einstein allerdings nicht einfach so aus Jux aufgestellt, sondern er wurde dazu u.a. durch das von Halman schon genannte Michelson-Morley-Experiment und die darauf aufbauenden Arbeiten von Lorentz und Poincare motiviert. Die Konsequenz aus dieser Theorie, dass nichts schneller als das Licht sein kann, wurde auch bereits in Teilchenbeschleunigerexperimenten bestätigt: man führte Teilchen kinetischen Energien zu, die so hoch waren, dass nach der nichtrelativistischen Newtonschen Mechanik Geschwindigkeiten weit über der Lichtgeschwindigkeit resultiert hätten, und es zeigte sich, dass die Geschwindigkeiten der Teilchen stets geringfügig unterhalb der Lichtgeschwindigkeit blieben.

Bsp: Man fliegt mit einem Schiff 1 Jahr mit 3/4 Lichtgeschwindigkeit wie oben angegeben von der Erde weg und dann wieder 1 Jahr zurück, dann sollten doch auch auf der Erde genau 2 Jahre vergangen sein?

gesetzt, im Bezugssystem der Erde dauert die Reise 2 Jahre, dann vergehen auf der Erde genau 2 Jahre, ganz recht. Nur im Raumschiff vergeht weniger Zeit.

Nur weil man sich schneller fortbewegt ändert sich doch nichts an der Zeit?

folgt man der Relativitätstheorie gibt es nicht "die Zeit". Entsprechend kann sich an einer solchen auch nichts ändern oder nicht ändern. Du stellst dir das am besten so vor, dass es zwischen zwei Ereignissen eine Zeitdifferenz gibt, die vom Bezugssystem abhängig ist. In dem einen Bezugssystem beträgt die Zeitdifferenz zwischen zwei Ereignissen z.B. 2 Jahre, während die Zeitdifferenz zwischen denselben beiden Ereignissen in einem anderen Bezugssystem nur 1 Jahr ist.


.
EDIT (autom. Beitragszusammenführung) :
Agent Scullie schrieb nach 7 Minuten und 53 Sekunden:

Dieser Umstand (wenn auch nicht mit dem Auto ) war für die Physiker am Ende des 19. Jahrhunderts ein Rätsel.
Hendrik Antoon Lorentz entwickelte daher Gleichungen, die Lorentz-Transformationen, in denen die Länge in Bewegungsrichtung verkürzt wird (Längenkontraktion) und die Zeit gedehnt wird (Zeitdilatation), vermochte dafür aber keine physikalische Erklärung zu liefern.

oh, sicher vermochte er das. Seine Erklärung war, dass Längenmaßstäbe sich verkürzen und Uhren langsamer gehen, wenn sie sich relativ zum Äther bewegen. Die Längenkontraktion lässt sich auch ziemlich direkt aus der Annahme ableiten, dass die Abstände zwischen den Atomen eines Körpers durch elektromagnetische Kräfte bestimmt werden.

Oh doch, sie verändert sich.

nein, tut "sie nicht, denn "sie" ["die Zeit"] existiert gar nicht, wenn man nach der Relativitätstheorie geht. Es gibt nur Zeitdifferenzen zwischen Ereignissen, und die "verändern" sich auch nicht, sondern sind einfach nur vom Bezugssystem abhängig.

Bei Lichtgeschwindigkeit würde die Zeit sogar zum Stillstand kommen und die Länge des bewegten Rauschiffes wäre Null. Unglücklicherweise bräuchte es dafür UNENDLICH viel Energie und die kann kein Raumschiff aufbringen. Da jedes Objekt nur eine endliche Energie zur Verfügung hat, kann es diese Geschwindigkeit auch nicht erreichen. Daraus folgt, dass wir uns gemäß der speziellen Relativitätstheorie (SRT) immer mit Unterlichtgeschwindigkeit bewegen.

das ist allerdings nur der sekundäre Grund dafür. Der primäre Grund, dass Geschwindigkeiten oberhalb der Lichtgeschwindigkeit verboten sind, ist die Relativität der Gleichzeitigkeit. Diese würde zu kausalen Schleifen führen, wenn Überlichtgeschwindigkeiten zugelassen wären.


.
EDIT (autom. Beitragszusammenführung) :
Agent Scullie schrieb nach 6 Minuten und 6 Sekunden:

Genau das versteh ich nicht, wenn ich mit dem Schiff 2 Jahre fliege dann sind das doch 2 jahre egal mit welcher Geschwindigkeit.

in demjenigen Bezugssystem, in dem zu 2 Jahre lang unterwegs bist, sind das 2 Jahre, ganz recht. In einem anderen Bezugssystem aber kann diese Zeitdifferenz anders sein als zwei Jahre.

Nur weil man schneller fliegt vergeht doch die Zeit nicht langsamer.

aber die Zeitdifferenz zwischen den Ereignissen "Du fliegst los" und "Du kommst an" kann in dem einen Bezugssystem eine andere sein als im anderen.

Nehmen wir mal an ein Mensch wird genau 100 Jahre alt, auf den Tag genau. Er fliegt mit 3/4 Lichgeschwindigkeit genau die 100 jahre, dann fällt er doch nach den 100 jahren im Schiff einfach um statt plötzlich ein paar Jahre länger zu leben?

wenn die Reise im Bezugssystem des Raumschiffes 100 Jahre dauert, dann fällt er im Bezugssystem des Raumschiffes nach 100 Jahren einfach um, ganz recht. In einem anderen Bezugssystem aber kann die Dauer der Reise eine andere sein als 100 Jahre, z.B. 300 Jahre. In diesem Bezugssystem fällt der Raumfahrer dann erst nach diesen 300 Jahren um.

Nach meinem Verständnis vergeht die Zeit doch überall gleich schnell

wie schon gesagt: "die Zeit" gibt es in der Relativitätstheorie nicht.

[Halman]

Einfach nur schrecklich, das widerspricht allem was man für logisch hält.
Hab mir mal die Links durchgelesen, ich kann Janeway nur zustimmen, über die Zeit nachzudenken verursacht nur Kopfschmerzen.
Die ganze Sache ist extrem interessant aber auch elendig verwirrend.

Glaub mir, ich kann Dich gut verstehen. Dank Agent Scullie und McWire habe ich viel dazu gelernt.

Lass Dich ruhig auf das "Wagnis" ein, Dich mit der relativistischen Physik zu beschäftigen. Sie ist viel interessanter als die klassische Physik.

[Elin]

Einfach nur schrecklich, das widerspricht allem was man für logisch hält.
Hab mir mal die Links durchgelesen, ich kann Janeway nur zustimmen, über die Zeit nachzudenken verursacht nur Kopfschmerzen.
Die ganze Sache ist extrem interessant aber auch elendig verwirrend.

[Halman]

Anstelle der absoluten Zeit erhalten wir die relativen Eigenzeiten

@Elin

In der newtonischen Physik war Zeit noch eine absolute Größe. In der klassischen Physik verfloßt die alleinwahre Zeit unveränderlich überall gleich. Damit lässt sich aber die experimentell festgestellte Konstanz der Lichtgeschwindigkeit nicht erklären und so musst man diese überalterte Vorstellung aufgeben, so sehr sie auch dem gesunden Menschenverstand widerspricht.
Albert Einstein bemerkte mal: „Der gesunde Menschenverstand ist eigentlich nur eine Anhäufung von Vorurteilen, die man bis zum 18. Lebensjahr erworben hat.“
Die Zeit ist also nicht absolut, sondern vergeht in jedem Bezugssystem anders. So läuft die Zeit im orbitalen Bezugssystem der Satelliten anders, als auf der Erdoberfläche und diesem Umstand muss man bei GPS berücksichtigen, damit die satellitengesützte Navigation überhaupt funktioniert.
Daher spricht man in der relativistischen Physik auch von der Eigenzeit. Jedes Bezugssystem ist gleichberechtigt und überall gelten die selben physikalischen Gesetze (damit auch die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit).

Daher würde ein Raumfahrer in einem sehr schnellen Raumschiff tatsächlich langsamer altern, als ein Mensch auf der Erde. Diesen Effekt der SRT nennt man Zwillingsparadoxon.

Es gibt auch Nachweise für die Zeitdilatation.

[Agent Scullie]

Auch wenn das jetzt off-topic ist.

Ein guter Freund von mir hat Werkstoffwissenschaften an der FSU Jena studiert und bei einigen Forschungsprojekten, die von der Industrie in Auftrag gegeben worden sind, musste er sich de Geheimhaltung verpflichten.

ja, nur war das wahrscheinlich deswegen, weil das von der Industrie = einem privatwirtschaftlichen Unternehmen in Auftrag gegeben worden war. Ein CERN-Mitarbeiter, der Theorien über schwarze Löcher entwickelt, wird das aber eher nicht im Rahmen eines von der Industrie beauftragten Projektes tun.

Im übrigen, die Sache mit dem schwarzen Loch habe ich auch schon mal in einer Zeitschrift ("Sterne und Weltraum" oder "Spektrum der Wissenschaft") gelesen. Allerdings war der Zusammenhang ein anderer.

Bei einer Supernovaexplosion können asymmetrische Impulsverteilungen entstehen, die die Singularität in eine Richtung wegschleudern kann und zwar mit teilweise annähernder Lichtgeschwindigkeit.

eine solche Supernovaexplosion wäre aber ein äußerer Einfluss. adhovisne sprach jedoch davon, dass ein schwarzes Loch einfach von selbst, allein durch sein eigenes Gravitationsfeld, beschleunigen würde, und zudem nicht auf annähernd Lichtgeschwindigkeit, sondern auf Überlichtgeschwindigkeit.

[Elin]

Auf der Erde sind genau 2 Jahre vergangen, auf dem Raumschiff aber nur 1,3 Jahre.

Genau das versteh ich nicht, wenn ich mit dem Schiff 2 Jahre fliege dann sind das doch 2 jahre egal mit welcher Geschwindigkeit.
Nur weil man schneller fliegt vergeht doch die Zeit nicht langsamer.
Nehmen wir mal an ein Mensch wird genau 100 Jahre alt, auf den Tag genau. Er fliegt mit 3/4 Lichgeschwindigkeit genau die 100 jahre, dann fällt er doch nach den 100 jahren im Schiff einfach um statt plötzlich ein paar Jahre länger zu leben?
Nach meinem Verständnis vergeht die Zeit doch überall gleich schnell oder wird damit nur die Wahrnehmung beschrieben wie von einem Flug von New York nach Paris das sich nur die Zeitzonen ändern und man einfach nur dadurch "in einer anderen Zeit gelandet ist"?

[Halman]

Raum und Zeit sind relativ

Ich hab jetzt nicht die Ahnung davon aber eins würde ich gern wissen.
Ist es nur eine Theorie das man sich nicht schneller als das Licht bewegen kann oder wurde das nur aus dem Grund festgelegt das man noch nichts entdeckt hat das sich schneller als das Licht bewegt?

Nun, im Michelson-Morley-Experiment (und genaueren Folgeexperiemten) stellte man fest, dass die Lichtgeschwindigkeit unabhängig von der Bewegung des Bezugssystems ist.

Stelle Dir vor, ich würde mit dem Auto an Dir vorbeifahren (die Scheinwerfer sind eingeschaltet), während Du am Straßenrand stehst. In unserem Gedankenexperiment nehmen wir mal an, wir wären in der Lage die Geschwindigkeit der Lichtstrahlen aus den Scheinwerfern genau zu bestimmen.
Die nimmst also die Messung vor und stellst fest, dass sie das Licht von meine Frontscheinwerfern mit 299.792.458 m/s bewegt, ebenso bei meinen Rückscheinwerfern.
Nun fahre ich aber 30 m/s. Müsste ich da nicht zwei unterschiedliche Lichtgeschwindigkeiten messen, die sich von Deinem Wert unterscheiden? Ich erhalte exakt die selben Werte wie Du - unabhängig von meiner Bewegung.
Tatsächlich kann ich meine Bewegung nur in Relation zum Erdgebundenem Bezugssystem (Dein Bezugssystem) feststellen.

Dieser Umstand (wenn auch nicht mit dem Auto ) war für die Physiker am Ende des 19. Jahrhunderts ein Rätsel.
Hendrik Antoon Lorentz entwickelte daher Gleichungen, die Lorentz-Transformationen, in denen die Länge in Bewegungsrichtung verkürzt wird (Längenkontraktion) und die Zeit gedehnt wird (Zeitdilatation), vermochte dafür aber keine physikalische Erklärung zu liefern.
Dies gelang es Albert Einstein mit der Speziellen Relativitätstheorie im Jahre 1905.

Da die Länge meines Autos [im Beispiel nur minimal] verkürzt wird, habe ich eine andere Messgrundlage als Du. Da meine Zeit minimal gedehnt ist, verändert auch dies meine Messgrundlage. Aus meiner Perspektive erscheint die Strecke zum Zielort kürzer als aus Deiner Perspektive.
Angenommen, ich würde mit 80% der Lichtgeschwindigkeit fahren, so wären 6 m Fahrtstrecke für Dich im erdgebundenem Bezugssystem 10 m. Wenn in meinem PKW-Bezugssystem 6 Sekunden vergehen, misst Deine Uhr 10 Sekunden.
Lediglich darin, welche Strecke das Licht in welcher Zeit zurücklegt, sind wir uns einig.
Das räumliche Längenmaße ebenso wie Zeitmaße vom jeweiligen Bezugssytem abhängig sind, erscheint natürlich unbefriedigend. Vielleicht hilft Dir der verlinkte Beitrag ja weiter.

Nur weil man sich schneller fortbewegt ändert sich doch nichts an der Zeit?

Oh doch, sie verändert sich. Raum und Zeit sind keine absoluten Größen, auch wenn unser gesunder Menschenverstand uns dies einreden will. Sie sind relativ und vom jeweiligen Bezugssystem abhängig.
Bei Lichtgeschwindigkeit würde die Zeit sogar zum Stillstand kommen und die Länge des bewegten Rauschiffes wäre Null. Unglücklicherweise bräuchte es dafür UNENDLICH viel Energie und die kann kein Raumschiff aufbringen. Da jedes Objekt nur eine endliche Energie zur Verfügung hat, kann es diese Geschwindigkeit auch nicht erreichen. Daraus folgt, dass wir uns gemäß der speziellen Relativitätstheorie (SRT) immer mit Unterlichtgeschwindigkeit bewegen. Selbst ein Raumschiff, dass mit Bussardkollektoren die Energie auf der Flugstrecke einsammel (also nicht mitschleppen muss), kann nur eine endliche Energiemenge einsammeln und reist somit mit einem Sublichtantrieb.

Die allgemeine Relativitätstheorie (ART), welche die Gravitation durch eine geometrische Veränderung der Raumzeit beschreibt, erlaubt freilich auch Metriken der Raumzeit, die einen FTL-Antrieb ermöglichen, wie den Alcubierre-Warpantrieb..

[McWire]

Bsp: Man fliegt mit einem Schiff 1 Jahr mit 3/4 Lichtgeschwindigkeit wie oben angegeben von der Erde weg und dann wieder 1 Jahr zurück, dann sollten doch auch auf der Erde genau 2 Jahre vergangen sein?
Nur weil man sich schneller fortbewegt ändert sich doch nichts an der Zeit?

Auf der Erde sind genau 2 Jahre vergangen, auf dem Raumschiff aber nur 1,3 Jahre.

[Elin]

Ich hab jetzt nicht die Ahnung davon aber eins würde ich gern wissen.
Ist es nur eine Theorie das man sich nicht schneller als das Licht bewegen kann oder wurde das nur aus dem Grund festgelegt das man noch nichts entdeckt hat das sich schneller als das Licht bewegt?

Auch zu diesem Punkte hätte ich ne Frage.
2. Historisches/Grundlagen
Albert Einsteins Relativitätstheorie gibt die Lichtgeschwindigkeit mit c = 299.792.458 m/s an. Eine Folge von Einsteins Theorie ist, daß um so stärker man sich der Lichtgeschwindigkeit nähert die Geschwindigkeit zu einer absoluten Größe wird. Raum und Zeit stehen nun relativ zueinander. Da die Geschwindigkeit des Lichtes für alle Betrachter gleich groß ist, ergeben sich einige Paradoxa.

Wenn man sich an Bord eines Raumschiffes befindet und sich mit 3/4 der Lichtgeschwindigkeit bewegen (relativ zu einem außenstehenden Betrachter) würde, so vergeht die Zeit auf dem Raumschiff langsamer als die des Betrachters (Außerhalb).

Bsp: Man fliegt mit einem Schiff 1 Jahr mit 3/4 Lichtgeschwindigkeit wie oben angegeben von der Erde weg und dann wieder 1 Jahr zurück, dann sollten doch auch auf der Erde genau 2 Jahre vergangen sein?
Nur weil man sich schneller fortbewegt ändert sich doch nichts an der Zeit?

[McWire]

Ich habe jedenfalls, als ich meine Diplomarbeit geschrieben habe, nie eine Verpflichtung unterschreiben müssen, über die Forschungsgebiete der Abteilung Verschwiegenheit zu wahren.

Auch wenn das jetzt off-topic ist.

Ein guter Freund von mir hat Werkstoffwissenschaften an der FSU Jena studiert und bei einigen Forschungsprojekten, die von der Industrie in Auftrag gegeben worden sind, musste er sich de Geheimhaltung verpflichten.

Er durfte nichtmal mit mir darüber reden, obwohl wir damals noch in einer WG zusammen gewohnt haben.

Wenns um Industriespionage geht, kennen auch Forscher keine Freunde mehr

Aber in der Grundlagenforschung wird es solche Verpflichtungen wohl nicht geben.

Im übrigen, die Sache mit dem schwarzen Loch habe ich auch schon mal in einer Zeitschrift ("Sterne und Weltraum" oder "Spektrum der Wissenschaft") gelesen. Allerdings war der Zusammenhang ein anderer.

Bei einer Supernovaexplosion können asymmetrische Impulsverteilungen entstehen, die die Singularität in eine Richtung wegschleudern kann und zwar mit teilweise annähernder Lichtgeschwindigkeit.