Frage von DangerDolan, 92

Hab eine Frage zum Thema "Lichtgeschwindigkeit"?

Also, ich habe keine Ahnung ob ich jetzt falsch denke oder nicht.
Falls eine Waffe die schneller als die Lichtgeschwindigkeit schießt, einen Menschen trifft, ist der dann gleichzeitig lebendig und tot?

Antwort
von SlowPhil, 11

Wie kommst Du auf die Idee, ein von einem (natürlich hypothetischen) überlichtschnellen Geschoss getroffener Mensch müsste eigentlich gleichzeitig lebendig und tot sein?

Ich habe da natürlich eine Vermutung, und die hat mit dem berühmt-berüchtigten Gedankenexperiment namens Schrödingers Katze zu tun:

In einer Box befinde sich eine Katze zusammen mit einer Apparatur, die eine Giftgaskapsel enthält. Diese werde durch ein Lichtquant ausgelöst, das dazu zuvor einen halbdurchlässigen Spiegel passieren muss, der es aber auch reflektieren kann.
Im Original wurde ein radioaktiv zerfallender Atomkern verwendet, aber es gibt Gründe dafür, diesen Versuchsaufbau zu bevorzugen.

Der Witz an der Sache ist nun folgender: Anhand von Experimenten wie mit dem Doppelspalt weiß man, dass sich das Lichtquant komplett wie eine Welle verhält, die ja teilweise reflektiert und teilweise durchgelassen wird.

Dies ist hier als Überlagerungszustand zwischen zwei Möglichkeiten aufzufassen, da es eben ein einzelnes Quant ist und als solches nur als Ganzes irgendwo registriert werden kann oder eben nicht. Eine Messung legt den Zustand überhaupt erst eindeutig fest, und manche verbinden damit die Vorstellung, das Quant sei erst dann endgültig entweder reflektiert worden oder durchgegangen, wenn ein Experimentator nachgeschaut habe.

Daraus resultiert die Idee, dass die Katze als in eine Überlagerungszustand zwischen lebendig und tot befindlich aufzufassen sei, solange niemand nachgesehen habe.

Mit diesem Gedankenexperiment wollte Schrödinger demonstrieren, dass das
eigenartige Quantenverhalten mit nicht festgelegten Zuständen nicht als  etwas abtun könne, das nur den Mikrokosmos betreffe und für den Makrokosmos ohne Bedeutung sei.

Jedenfalls soll der Zustand des gesamten Systems im Augenblick der Messung festgelegt sein, und zwar auch dann, wenn das System räumlich ausgedehnt ist.


Und hier gibt es einen wichtigen Einwand aus der Relativitätstheorie: Was heißt eigentlich "im Augenblick der Messung"? Die SRT sagt nämlich aus, dass Gleichzeitigkeit und zeitliche Reihenfolge zweier raumartig getrennter Ereignisse vom verwendeten Bezugssystem abhängen. Dies besagt unter Anderem auch, dass ein Ereignis, das in einem Koordinatensystem bereits stattgefunden haben muss (allerdings erst vor zu kurzer Zeit, um davon schon erfahren zu können), in einem anderen noch aussteht.

Bei etwas Überlichtschnellem ist folgerichtigerweise nicht eindeutig klar, in welche Richtung es sich überhaupt bewegt. Das Projektil könnte sich sogar zeitlich rückwärts in die (relative) Vergangenheit bewegen, je nachdem, welches Koordinatensystem man zum Bezugssystem erklärt.

Ich vermute mal, diese Verbindung zwischen der Quantenunbestimmtheit und der Relativität der Gleichzeitigkeit ist es, die den Gedanken aufkommen lässt.

Antwort
von SlowPhil, 7

(Meine letzte Hinzufügung wurde nicht mehr übernommen)

Die relative Vergangenheit bezüglich eines Koordinatensystems K ist als die Menge aller Ereignisse zu verstehen, die - mit K als Bezugssystem, d.h. es wird als ruhend betrachtet - in der Vergangenheit liegen, aber räumlich weiter weg sind als zeitlich, etwa die Emission eines Funksignals vor 1s in 12 Lichtstunden Entfernung (t = –1s; x/c = –43200s). Im folgenden werde ich Längen in Lichtsekunden messen, sodass c=1 wird.

In Bezug auf ein anderes Koordinatensystem K', das sich relativ zu K mit ve_x (und relativ zu den sich K mit –ve_x') bewegt, ist

x' = (x–vt)/√{1–v²};  t' = (t–vx)/√{1–v²}.

Besonders interessant ist nun t'. Nehmen wir als v die Geschwindigkeit an, mit der sich die Erde um die Sonne bewegt - also keinesfalls eine "relativistische" Geschwindigkeit, bei der die berühmte Zeitdilatation nennenswert ins Gewicht fiele, sondern "nur" 10⁻⁴c - so ist das bezüglich K'

t' = (–1s+4,32s)/√{1–10⁻⁸} ≈ +3,32s(1+5×10⁻⁹) ≈ +3,32s,

zum Zeitpunkt t=0 also noch "Zukunftsmusik".

Überlichtgeschwindigkeit bezüglich eines Koordinatensystems wird also eine Bewegung in die relative Vergangenheit bezüglich eines anderen bedeuten, und es ließe sich wohl auch ein Weg in die absolute Vergangenheit und mithin ein Paradoxon konstruieren.

Antwort
von Malloc, 57

Das würde laut Relativitätstheorie nicht einmal funktionieren, da das Projektil dann unendliche Masse hätte (es wäre unendlich schwer und man würde unendlich Energie benötigen)

Ein weiterer Punkt wäre dann, dass das Projektil unendlich schwer wäre und damit einene unendliche Gravitation hätte (Universum würde implodieren - rein theoretisch)

Kommentar von NoNameAvible ,

Du guckst zu viel big bang theory :'D

Kommentar von Malloc ,

ich habe diese Serie noch nie geschaut.

Laut RT würde jedenfalls der 1. Punkt korrekt sein.

Kommentar von DangerDolan ,

Mal abgesehen davon, was wäre wenn es funktionieren würde?^^

Kommentar von Malloc ,

Das ist halt die Frage.

Laut RT würde das Projektil bei Überlichtgeschwindigkeit in die Vergangenheit reisen (Wenn es eine Ruhmasse von 0 hätte) (Der Typ würde sterben, bevor du die Kugel abgeschossen hättest - Paradoxon)

Da bin ich mir aber nicht so sicher. Kenne die RT auch nicht 100%

Kommentar von DangerDolan ,

Danke :)

Kommentar von Malloc ,

Kein Problem ^^.

Aber ich bin wie gesagt kein Physiker :D

Es muss nicht alles stimmen.

Kommentar von DangerDolan ,

Hört sich aber alles plausibel an^^

Hab diese Frage in die Runde gefragt und wir haben uns ziemlich in die Haare bekommen haha^^

Also mein Ansatz war nicht so falsch?^^

Kommentar von Malloc ,

Denke schon ^^.

Da wie gesagt ein Paradoxon entsteht (Warum solltest du schießen, wenn der Typ in der Vergangenheit gestorben ist? bzw wie kann er jetzt noch leben, obwohl du abgedrückt hast und die Kugel in die Vergangenheit gereist ist)

Kommentar von NutzlosAlpha ,

Also mein Ansatz war nicht so falsch?

Die Frage ist schon von sich aus falsch. Zu fragen was passiert, wenn man die physikalischen Gesetze außer acht lässt, die dafür verantwortlich sind, was passieren wird, ist nicht zielführend.

Antwort
von hyp3rbolicus, 52

:D tolle frage
Ok wir vernachlässigen mal die technische umöglichkeit der Umsetzung.

Wieso sollte er denn gleichzeitig beides sein? Nur weil die kugel schneller da ist als du es sehen kannst macht das keinen unterschied

Antwort
von JohnnyAppleseed, 48

Dann wäre er schneller tot.

Antwort
von MarkusBoehm, 37

marn stirbt in der regel erst nach dem man getroffen wurde also lebt er meiner meinug nach noch :)

Kommentar von hyp3rbolicus ,

Er wurde ja getroffen nur sehr schnell.

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