Frage von TheCrazyEgg, 81

Reisen mit Lichtgeschwindigkeit möglich?

Gleich mal am Anfang ich bin kein Physiker und bitte deshalb darum mich bei Fehlern zu korrigieren. Laut Einsteins Relativitätstheorie ist es nur masselosen Teilchen möglich Lichtgeschwindigkeit zu erreichen.

Angenommen wir könnten ein Raumschiff bauen, das Lichtgeschwindigkeit trotzdem erreichen oder zumindest nahezu erreichen kann.

1. Würde dessen Treibstoff leer gehen, da auf dem Schiff (angenommen es fliegt mit Lichtgeschwindigkeit) ja keine Zeit vergeht, in der dass passieren könnte?

2. Könnte man wieder anhalten, da, ja wie oben bereits genannt, die Zeit still steht und somit kein Mensch oder Computer "die Bremse drücken kann"?

Im Voraus schon mal Danke für die Antworten.

Antwort
von SlowPhil, 21

Laut Einsteins Relativitätstheorie ist es nur masselosen Teilchen möglich Lichtgeschwindigkeit zu erreichen.

Die Formulierung ist irreführend, weil »erreichen« suggeriert, dass es auch eine geringere Geschwindigkeit haben könnte. Was masselos ist, kann aber nur mit c (der Vakuumlichtgeschwindigkeit) unterwegs sein.

Ein Körper, der Masse hat, kann nicht v=c, aber v=(1–δ)c mit beliebig kleinem δ erreichen. Der in der Relativitätstheorie benutzte Lorentz-Faktor, der angibt, mit welcher Geschwindigkeit er dabei zugleich in die Zukunft reist, ist dann

(1) γ := 1/√{1 – (v/c)²} ≈1/√{2δ},

was bei einer Annäherung an c bis auf 1½m/s ≈ 5×10⁻⁹c einem Faktor 10⁴ entspricht. Nähert man sich c bis auf 1½cm/s ≈ 5×10⁻¹⁰c, so ist der Lorentz-Faktor 10 mal so groß und entspricht etwas mehr als einem Tag pro Sekunde.

Die Grundlage der Relativitätstheorie ist Galileis Relativitätsprinzip:
Es gibt gar nicht Geschwindigkeit an sich, sondern Geschwindigkeit |v› relativ zu irgendetwas. Das kann ein konkreter Körper oder ein abstraktes Koordinatensystem K sein.

Natürlich gibt es immer ein Koordinatensystem K', das sich selbst mit |v› relativ zu K bewegt. Da in K und K' dieselbe Physik gilt, kannst Du ebensogut K' als ruhend und K als mit –|v› bewegt betrachten.

So betrachtet bewegen wir uns bereits jetzt mit nahezu Lichtgeschwindigkeit, nämlich relativ zum Ruhesystem der Teilchen der kosmischen Strahlung, die ja extrem schnell fliegende Atomkerne sind. Allerdings bewegt sich bezogen auf dieses System fast alles im Kosmos etwa ebenso schnell.

Es gilt also dieselbe Physik in K und K'. Mitte des 19. Jahrhunderts formulierte James Clerk Maxwell die grundlegenden Zusammenhänge der Elektrodynamik und entdeckte, dass aus ihnen  auch die Ausbreitung des Lichts mit c folgt, was also ein Naturgesetz ist und in K und K' gleichermaßen gelten muss, d.h., Licht ist in den relativ zueinander bewegten Systemen K und K' gleich schnell! Daraus lassen sich sämtliche Vorhersagen der Speziellen Relativitätstheorie herleiten, insbesondere auch der in (1) erwähnte Lorentz-Faktor.

Deshalb »gehen [mit K' relativ zu K] bewegte Uhren [bezüglich K] langsamer«, nämlich um den Faktor γ. Die Zeit bleibt nach obiger Berechnung offenbar nicht stehen, sie ist nur stark (wie stark, hängt von δ ab) verlangsamt.

Antwort
von grtgrt, 14

Erstens:

Geschwindigkeit an sich gibt es gar nicht. Es gibt stets nur Geschwindigkeit eines Objekts relativ zu anderen Objekten (und diese Geschwindigkeiten können völlig verschieden sein, werden aber stets kleiner als die Geschwindigkeit des Lichts sein - wenn das Objekt Ruhemasse hat).

Zweitens:

Ganz gleich, wie schnell sich das Objekt relativ zu einem anderen Objekt bewegt, vergeht ihm selbst die Zeit immer gleich schnell.

Dies zu verstehen lies bitte die Seite http://greiterweb.de/spw/Relativitaetstheorie.htm .

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