Frage von PaulohneGaul, 212

Noch schneller als Licht?

Man sagt, es gibt nichts schnelleres als Licht.

Aber es soll theoretisch möglich sein, fast mit Lichtgeschwindigkeit zu reisen durch Sonnensegel oder sonstige Antriebe.

Wenn ich jetzt mit diesem Raumschiff mit fast Lichtgeschwindigkeit fliege und meine vorn montierte Kanone abfeuere, müsste dann die Kanonenkugel nicht schneller als das Licht sein?

Oder wenn ich die Scheinwerfer einschalte müsste das Scheinwerferlicht nicht im Bezug zu etwas Stehendem dahinter mit fast doppelter Lichtgeschwindigkeit strahlen?

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von SlowPhil, Community-Experte für Physik, 18

Wenn ich jetzt mit diesem Raumschiff mit fast Lichtgeschwindigkeit fliege…

Relativ zu was? Fortbewegung ist immer relativ, d.h., es gibt nicht eine Geschwindigkeit v⃑ bzw. |v› (Geschwindigkeit ist nicht nur durch ihren Betrag, sondern auch durch seine Richtung definiert) an sich, sondern relativ zu einem Koordinatensystem K.A, auf das man sich bezieht und daher Bezugsrahmen oder Referenzsystem heißt. Dieses wird in diesem Zusammenhang als ruhend betrachtet.

Im Folgenden bezeichnen wir die Bewegungsrichtung als x bzw. x₁ und die Richtungen quer dazu als y bzw. x₂ und z bzw. x₃.

Galileis Relativitätsprinzip besagt, dass Du mit demselben Recht ein anderes Koordinatensystem als Referenzsystem wählen kannst, z.B. K.B, das sich relativ zu K.A mit konstant (v;0;0) bewegt und in dem Du ruhst. In K.B gelten nämlich dieselben Naturgesetze wie in K.A.

Im Newton-Limes v ≪ c kannst Du mit den Galilei-Transformationen 

(1.1) t.B = t.A = t
(1.2) x.B = x.A – v·t

umrechnen, und die Galilei-Transformation zu (-v),

(1.3) x.A = x.B – (-v)·t = v·t,

ist die passende Rücktransformation.

Zu diesen Naturgesetzen gehören aber auch die Gesetze der Elektrodynamik und damit auch die Ausbreitung elektromagnetischer Strahlung mit dem Betrag c = 299792458 m/s.

…wenn ich die Scheinwerfer einschalte müsste das Scheinwerferlicht nicht im Bezug zu etwas Stehendem mit fast doppelter Lichtgeschwindigkeit strahlen?

Nein. Lichtausbreitung unterliegt der elektromagnetischen Wellengleichung, und da spielt die Bewegung der Lichtquelle keine Rolle.

Die Alternative, c relativ zu K.A und c–v relativ zu K.B (und Dir), widerspricht dem Relativitätsprinzip.

Die Lichtgeschwindigkeit muss relativ zu K.A und K.B den Betrag c haben, und das leisten (1.1-3) nicht. Aus der Forderung lassen sich jedoch die Lorentz-Transformationen

(2.1) t.B = γ(t.A – v·x.A/c²)
(2.2) x.B = γ(x.A – v·t.A)
(2.3) t.A = γ(t.B + v·x.B/c²)
(2.4) x.A = γ(x.B + v·t.B)

herleiten, wobei sich der Lorentz-Faktor γ daraus ergibt, dass bei einer Lorentz-Transformation mit –v anstelle von v wieder x.A und t.A herauskommen sollen, nämlich zu

(3) γ = 1/√{1 – (v/c)²}.

Was man an (2.1-4) auch gut sehen kann, ist, dass Gleichzeitigkeit und zeitliche Reihenfolge zweier Ereignisse mit

Δx > c·Δt

vom Bezugssystem abhängen. Überlichtgeschwindigkeiten würden also Ereignisse miteinander verbinden, deren zeitliche Reihenfolge nicht festliegt, sodass es für einen überlichtschnellen Körper ein Bezugssystem gibt, in dem er eher ankommt als er gestartet ist, und das verstößt gegen das Kausalitätsprinzip, vor allem, wenn er ebenfalls mit Überlichtgeschwindigkeit zurückkehren können sollte.

Außerdem ist γ gleichsam die Geschwindigkeit, mit der Du als B Dich bezüglich t.A nach vorn bewegst. Bezüglich Deiner eigenen Uhr kannst Du beliebig schnell durch den Raum reisen, doch dabei bewegst Du Dich automatisch schneller durch die Zeit, und der Quotient bleibt immer unter c.

Antwort
von Dxmklvw, 42

Ich denke, daß "schneller als Licht" möglich ist, wenn man das, was bislang als "Leere des Raums" betrachtet wird, etwas anders sieht als üblich.

Immerhin wird ja inzwischen recht intesiv "dunkle Materie" und "dunkle Energie" diskutiert. Man geht also real davon aus, daß es außer der uns bekannten Materie auch noch eine andere Form geben kann, die wir aufgrund ihrer besonderen Eigenschaften aber nicht wahrnehmen können.

Von Licht bzw. von elektromagnetischen Wellen ist bekannt, daß sie sich in unterschiedlichen Materialien mit unterschiedlicher Geschwindigkeit ausbreiten, so daß es für jedes Material eine spezifische Ausbreitungsgeschwindigkeit elektromagnetischer Wellen gibt.

So besehen wäre es denkbar, daß die vermeintliche Leere des Raums mit einem noch unbekannten Material angefüllt ist, welches für elektromagnetische Wellen eine Ausbreitungsgeschwindigkeit von eben ca. 300.000 km/s vorgibt.

Jedoch wäre es in einem solchen Fall schon wieder fraglich, ob sich elektromagnetische Wellen überhaupt noch ausbreiten könnten, wenn auch solche "dunkle Materie" wegfallen würde.

Maßgeblich für Ausbreitungen ist also immer, was sich worin wie schnell ausbreiten kann, ohne daß es eine andere Beschaffenheit annimmt (sich in etwas anderes umwandelt) oder die Beschaffenheit seines Mediums ändert.

Die gegenwärtige wissenschaftliche Meinung ist jedoch, daß Licht innerhalb eines nahezu leeren Raums stets die selbe Geschwindigkeit hat und daß sich für das Objekt, in dem sich das Licht bewegt, einfach nur die Zeit verlangsamt, damit kein Paradoxum entsteht.

Kommentar von SlowPhil ,

So besehen wäre es denkbar, daß die vermeintliche Leere des Raums mit einem noch unbekannten Material angefüllt ist, welches für elektromagnetische Wellen eine Ausbreitungsgeschwindigkeit von eben ca. 300.000 km/s vorgibt.

Genau das dachte man früher. Es heißt die Äthertheorie. Allerdings war schon Mitte des 19. Jahrhunderts klar (Maxwell), dass es sich um einen Festkörper handeln müsste, einen ausgesprochen ungewöhnlichen zudem, weil Lichtwellen streng transversal sind.

Außerdem kann er kein Material mit definiertem, messbarem Bewegungszustand sein, denn auch in der Elektrodynamik wurde eine Abweichung vom Relativitätsprinzip - die es geben müsste, wenn man den Bewegungszustand des Äther messen könnte - niemals festgestellt, trotz mehrerer Versuche.

Antwort
von sgn18blk, 64

Ein Objekt mit Masse auf Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen wird nicht funktionieren, da es unendlich viel Energie benötigt.

Rein theoretisch wäre das immer noch nicht möglich..

Die Kanone als überlichtschnelle Antriebsmethode zu benutzen funktioniert deshalb nicht, weil Lichtgeschwindigkeit die Grenze ist.

Kein Objekt kann sich im Raum schneller als das Licht fortbewegen. In unserem Kosmos ist die Lichtgeschwindigkeit der Maßstab.

Die Scheinwerfer werden auch nicht schneller. Du hast da irgendwie einen Denkfehler bzw. Du stellst Dir das nicht richtig vor.

Nur der Raum selbst kann sich mit Überlichtgeschwindigkeit bewegen oder in diesem Fall "ausdehnen".

Kommentar von PaulohneGaul ,

Wenn ich mit halber Lichtgeschwindigkeit von Planet A zu Planet B fliege und auf dem halben Weg einen Laserstrahl Richtung Planet B abfeuer, ist der Laserstrahl dann nur mit Halber Lichtgeschwindigkeit unterwegs um nicht das Sonnenlicht das von Hinten kommt einzuholen?  

Kommentar von PaulohneGaul ,

Planet A mit Sonne ersetzen ^^ bin schon ganz verwirrt

Antwort
von Amir22222, 66

Nein denn wenn man so schnell wie licht unterwegs wäre würde es den menschlichen körper wegen der besschleunigung zerreißen also man würde es garnicht überleben ausserdem muss man auch den lufttwiederstand berücksichtigen der beim licht kein problem ist

Kommentar von PaulohneGaul ,

Man kann ja 20 Jahre lang beschleunigen und im All gibts keinen Luftwiederstand.

Antwort
von HamiltonJR, 77

Nein, das Licht breitet sich vom Scheinwerfer ausgehend ja in der Materie mit Lichtgeschwindigkeit aus.. würde sich demnach nicht vom Fahrzeug entfernen, wenn es genau so schnell wäre ;)

und die Kanonenkugel wäre ruck-zuck auch wieder eingeholt, denn der Luftwiderstand wäre ohne weiteren Antrieb extrem groß


Kommentar von PaulohneGaul ,

Im Weltraum Luftwiederstand??

Kommentar von SlowPhil ,

Luftwiderstand spielt im Vakuum keine Rolle, und das Licht entfernt sich im Bezugssystem K.A tatsächlich nur langsam vom Raumschiff. Lorentz-transformiert man in das Ruhesystem K.B des Raumschiffs, so bewegt sich das Signal mit c vom Raumschiff fort.

Antwort
von Wanda2205, 86

Genau das beschreibt die Relativitätstheorie.

Kommentar von Wanda2205 ,

Du brauchst übrigens immer ein 3. Medium. Etwas das "stillsteht" als Richtwert. Wie zB 1. Medium: Fahrender Zug,
2 Medium: laufender Mensch in fahrenden Zug
3. Medium: stillstehende Gleise

Kommentar von Wanda2205 ,

Geschwindigkeit ist halt relativ, LG

Antwort
von PaddyKnitti, 73

Nein.
Du bist dann fast so schnell an einem Punkt, wie das "Scheinwerferlicht" an einem Punkt ist. Und eine "Kugel" die schneller als Licht ist, wurde auch noch nie abgefeuert. Natürlich kann es auch sein, das irgendwas wirklich noch schneller ist als Licht, aber das würde vermutlich viele Theorien zerstören und ist auch noch nicht entdeckt worden. 😬
Gruß
Ppk

Kommentar von PaulohneGaul ,

Wenn ich mit Lichtgeschwindigkeit fliege und in Flugrichtung in einem Raum ohne Wiederstand und Hindernisse schieße, muss Sie doch mit Überlichtgeschwindigkeit fliegen im Bezug auf etwas stehendem dahinter oder nicht?

 

Kommentar von PaddyKnitti ,

Jetzt wo du es sagst verstehe ich was du meinst. Also wenn ich mich (anderes) Beispiel in einem Raumschiff mit Lichtgeschwindigkeit aufhalte und in Flugrichtung schieße, dann müsste das Geschoss sowieso schon Lichtgeschwindigkeit besitzen bevor es abgefeuert wird und dann nach dem Abfeuern schneller sein als Lichtgeschwindigkeit...
Aber ganz ehrlich:
Ich glaube da draußen ist das mit den physikalischen Gesetzen so eine Sache... aber ich habe keine Ahnung wie ich diese Frage beantworten soll 😂✌🏻️

Antwort
von Privatpraxis, 116

Der Lichtschalter wird denke ich die gleiche Geschwindigkeit haben aber die Raketen nicht.

Antwort
von Ruthle, 4

Wenn es Überschallflugzeuge gibt, wird es irgendwann auch mal Überlichtgeschwindigkeit geben...es sei denn, die Menschheit rottet sich vor der Weiterentwicklung und Entdeckung aus, was eher wahrscheinlich ist.

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