Kann man schneller als Lichtgeschwindigkeit reisen?
Die Frage mag sehr absurd klingen, jedoch sieht es wie folgt aus. Ich weiß, dass die Lichtgeschwindigkeit nicht zu überqueren ist, aber ich letztens diese eine Frage gesehen, die ich nicht beantworten konnte:
Wenn man sich in einem Zug befindet, welcher ein Km/h langsamer fährt als die Lichtgeschwindigkeit und man sich im Zug bewegt, ist man dann nicht von Außen betrachtet schneller als Licht? Theoretisch gesehen. Wie lässt sich das erklären?
MfG
11 Antworten
Sagen wir, der Zug bewegt sich (in einem Intertialsystem S) 1 m/s Sekunde langsamer als Lichtgeschwindigkeit, also...
Sagen wir, eine Person bewegt sich nun innerhalb des Zuges (bezüglich einem Intertialsystem S', in dem der Zug ruht) mit 2 m/s nach vorne...
Nun könnte man fragen: Welche Geschwindigkeit hat die Person von außen betrachtet (im Intertialsystem S)?
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Wenn man klassisch rechnen würde, würde man...
... erhalten. Damit würde sich die Person schneller als Lichtgeschwindigkeit bewegen. Das ist wohl das, was du meinst... Wie kann das sein? Eine Person kann sich doch nicht schneller als Lichtgeschwindigkeit bewegen.
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ACHTUNG: Die klassische Rechnung ist nur eine Näherung, die gute Ergebnisse liefert, wenn die Geschwindigkeiten sehr viel kleiner als Lichtgeschwindigkeiten sind.
Da wir aber nahe an die Lichtgeschwindigkeit kommen, muss man relativistisch rechnen. Und im Rahmen der speziellen Relativitätstheorie erhält man mit relativistische Geschwindigkeitsaddition...
Siehe auch: https://de.wikipedia.org/wiki/Relativistisches_Additionstheorem_für_Geschwindigkeiten
Im konkreten Fall also...
Die Geschwindigkeit ist tatsächlich also nicht größer als Lichtgeschwindigkeit, sondern weiterhin noch etwa 1 m/s kleiner als Lichtgeschwindigkeit.
welcher ein Km/h langsamer fährt als die Lichtgeschwindigkeit und man sich im Zug bewegt
Galileische Geschwindigkeitssuperposition ist eine Näherung für v << c und funktioniert nicht mit Licht.
Die sogenannte Lichtgeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit, mit der Realität sich ausbreitet. Nichts was Ruhemasse* hat kann diese Geschwindigkeit erreichen, und nur weil Photonen keine Ruhemasse haben, haben sie diese Geschwindigkeit, daher der Name.
Der Name kommt auch daher, dass man früher glaubte, das Licht brauche ein absolut stationäres Medium, in dem sich elektromagnetische Wellen ausbreiten (so wie Schallwellen in Luft), den sog. Äther. Die Frage, woran so ein stationärer Äther räumlich festgemacht sei, führte zum Michelson-Morley Experiment, bei dem eigentlich erwartet wurde, dass mit der Geschwindigkeit der Erde durch den Äther unterschiedliche Geschwindigkeiten des Lichts in unterschiedliche Richtungen gemessen würden. Überraschung: kein Unterschied, also kein Äther (es sei denn er würde zufällig ausgerechnet an der Erde festgemacht sein). Daraus geht nicht nur hervor, dass es keinen Äther gibt, sondern dass diese Geschwindigkeit eine in allen Inertialsystemen gleiche Naturkonstante und damit nicht überholbar ist, denn wenn man versucht den Strahl einer Taschenlampe mit dem Auto zu überholen, ist er relativ zum Auto genauso schnell wie relativ zur Taschenlampe.
Erst hier setzt die spezielle Relativitätstheorie an, die mit recht einfacher Mathematik (Lorentz-Transformationen) darlegt, was das für Auswirkungen auf Zeiten und Längen (und auch die kinetische Energie*) in bewegten Systemen hat.
*) Kinetische Energie von Objekten mit Ruhemasse enthält einen Term der Lorentz-Transformation wie Zeiten und Längen. Wenn man ein Fahrzeug in die Nähe der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt, geht mit wachsender Geschwindigkeit ein immer größerer Anteil der zugeführten Energie in immer weniger Geschwindigkeitszuwachs und lässt für den äußeren Beobachter das Fahrzeug immer träger erscheinen - die Lichtgeschwindigkeit wird nie erreicht.
Mit Raumkrümmung wäre es möglich. Mit deinem Beispiel, nein.
Die NASA hat einen Entwurf für ein Raumschiff gemacht das theoretisch mit überlichtgeschwindigkeit reisen könnte. Mit der sogenannten "Warpbubble".
Nein, weil die Zeit anders verläuft, wenn man sich sehr schnell, nahe der Lichtgeschwindigkeit bewegt!
Die Zeit im Zug verläuft dann langsamer (Zeitdehnung, oder Zeitdilatation). Die Theorie dazu stammt von Einstein (RelativitätsTheorie). Daher stammt auch der Ausspruch 'Alles/Die Zeit ist relativ!'
Das konzept ist weniger für typische beispiele geeignet. beobachtungen führen in der regel zu falschen betrachtungen im bezug zur lichtgeschwindigkeit. Der Blickwinkel ist schnell irreführend. Die energie um über lichtgeschwindigkeit zu kommen ist aufgrund des unterschieds zwischen Photonen(Licht) und Materie aus der wir bestehen so groß das es nahezu unerreichbar mit unseren methoden energie zu gewinnen auf eine geschwindikeit zu kommen die höher ist. Entweder müssen die dinge die beschleunigt werden anders konzipiert sein oder man nutzt eine art raumkrümmung, manipulation. Die dinge über lichtgeschwindigkeit sind jedoch recht spekulativ
Ja, lohnen würde es sich auch nicht weil bei so hohen geschwindigkeiten eine verzerrung der Raumdimension stattfindet. Man würde die Menschen due man kennt wahrscheinlich nicht wiedersehen
Streiche das "nahezu" bitte.