Frage von BatmanZer, 61

Was würde passieren, wenn man auf einem Raumschiff, dass sich mit c*0,99 bewegt, in Fahrtrichtung rennen würde?

Warum kann man nicht schneller als das Licht sein? Welches Phänomen verhindert es?

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von SlowPhil, Community-Experte für Physik, 30

Warum kann man nicht schneller als das Licht sein?

"Man" (oder vielmehr ein Teilchen) kann schneller als das Licht sein, allerdings nur schneller als das Licht in Materie ist. Das kommt auch vor, nämlich etwa in Kernreaktoren. Dort bewegen sich Elektronen schneller als das Licht durch das umgebende Wasser und erzeugen dabei ein bläuliches Leuchten, die Tscherenkow-Strahlung. Es ist die optische Entsprechung des Überschallknalls.

Wahrscheinlich meinst Du aber, warum man sich nicht schneller als Licht, sondern, warum man sich nicht schneller als mit c bewegen kann, dem Betrag der Lichtgeschwindigkeit (Geschwindigkeiten sind eigentlich Vektoren, d.h. Größen mit Richtung) im materiefreien Raum.

Tatsächlich kann man c nicht einmal erreichen, egal wie stark man beschleunigt, und das liegt an der kinetischen Energie. Die "wiegt" nämlich was, d.h. sie hat Masse µ_kin = E_kin/c², und die muss beim Beschleunigen gleichsam mitbeschleunigt werden. Sie bewirkt auch, dass die Uhren langsamer gehen, und zwar alle um den gleichen Faktor

γ ≔ 1/{1–(v/c)²},

den sog. Lorentz-Faktor. Dabei ist v natürlich der Betrag der Geschwindigkeit, mit der man sich bewegt.

Relativ zu einem gegebenen Bezugsrahmen K bewegt, muss man sagen, denn Bewegung ist relativ, d.h. um eine sinnvolle Aussage über Geschwindigkeit zu machen, muss ich dazu einen Körper oder zumindest einen abstrakten Bezugsrahmen nennen oder voraussetzen, den ich dabei als ruhend ansehe. Dabei gelten in einem relativ zu K geradlinig-gleichförmig bewegten Bezugssystem K' dieselben Naturgesetze wie in K, weshalb ich die freie Wahl habe, welches System ich als ruhend ansehen will. Dies heißt Relativitätsprinzip und wurde in Bezug auf die Gesetze der Mechanik schon von Galilei formuliert. Einstein hat es dann im Rahmen seiner Speziellen Relativitätstheorie - in der auch der Lorentz-Faktor eine wichtige Rolle spielt - auch auf die Elektrodynamik angewandt, aus denen die Ausbreitung des Lichts und anderer elektromagnetischer Wellen mit c hervorgeht. Sie ist also ein Naturgesetz und muss in allen Bezugssystemen gelten.

Wir nehmen K' als das System, relativ zu dem wir ruhen. Durch diese Verlangsamung der Uhren - auch der biologischen - reist man gewissermaßen schneller in die Zukunft als mit unserer üblichen Geschwindigkeit 1 (Sekunde pro Sekunde). Diese Geschwindigkeit ist immer größer als die, mit der wir durch den Raum reisen, und zwar gerade

γ =1/{1–(v/c)²} = ∆t/∆τ,

wobei ∆t die in K vergangene Zeit und ∆τ die nach unseren Uhren vergangene Zeit, unsere Eigenzeit ist. Bezüglich dieser Eigenzeit können wir uns beliebig schnell durch den Raum bewegen, nämlich mit γ(v/c), aber der Quotient bleibt immer unter c.

Wir merken davon aber nichts, solange wir nicht unseren Bewegungszustand mit dem von K vergleichen.

Tatsächlich bewegen wir uns mit der Erde und dem gesamten Sonnensystem mit fast Lichtgeschwindigkeit, nämlich relativ zu einem Teilchen aus der sog. kosmischen Strahlung, einem geladenen Teilchen.

Kommentar von SlowPhil ,

Danke für den Stern.

Antwort
von authumbla, 36

hier

http://www.zeit.de/digital/games/2012-11/game-a-slower-speed-of-light

ist ein interessanter Artikel dazu, der Dir auch gleichzeitig die Komplexität der Fragestellung vor Augen führt. Obwohl es kein wissenschaftlicher, sondern ein populärwissenschaftlicher, gut verstehbarer Artikel ist.

Antwort
von backtolife, 41

man kann ein raumschiff nixht auf si hohe geschwindigkeiten beschleunigen

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