Frage von poppedelfoppe, 208

Was würde passieren, wenn man eine Stecknadel mit Lichtgeschwindigkeit vom Weltall auf die Erde schießen würde? Würde nix passieren oder doch etwas?

Expertenantwort
von SlowPhil, Community-Experte für Physik, 56

Mit genau Lichtgeschwindigkeit kann man die Stecknadel nicht schießen (es sei denn, man meint damit die Phasengeschwindigkeit c' des Lichtes in Luft oder gar Wasser und nicht die Grenzgeschwindigkeit c; in Wasser können sich Elektronen sogar mit v < c' bewegen und erzeugen dabei Tscherenkowstrahlung [https://de.wikipedia.org/wiki/Tscherenkow-Strahlung]). 

Was möglich ist, ist eine beliebige Annäherung von v an c im Sinne von

(1) v = (1−δ)c mit δ ≪ 1 bzw. δ→0.

In diesem, dem extrem relativistischen Grenzfall, kann man die Masse der Nadel im Vergleich mit ihrer kinetischen Energie vernachlässigen, und die kinetische Energie ist proportional zum Impuls. Bei der durch (1) charakterisierten Geschwindigkeit wird der Lorentz-Faktor

(2) γ = 1/√{1 – (v/c)²} = 1/√{1 – (1–δ)²} ≈ 1/√{2δ},

was bedeutet, dass der Abstand zu c um einen Faktor 10 verringert werden muss, um γ um den Faktor 10 zu erhöhen.

Für δ = 5×10⁻⁹, also c–v = 1,5m/s, ist er 10⁴, für 1,5cm/s ist er 10⁵.

Bereits bei geringeren Geschwindigkeiten ist v jedoch kaum noch von c unterscheidbar. Es ist hier also nicht mehr sinnvoll, von Geschwindigkeit zu reden - die ändert sich kaum mehr - sondern nur noch von Energien, wie man es auch bei beschleunigten Teilchen macht. Von der Energie hängt es wesentlich ab, was passiert - sprich, wie vielen Wasserstoffbomben der Einschlag entsprechen würde. Die Zar-Bombe hat eine Energie freigesetzt, die knapp 3kg Masse entspricht. 

Die Antwort ist also: Ja, es würde etwas passieren, und die Wirkung ist vergleichbar der eines größeren Meteoriteneinschlags. Vielleicht wird die Energie erst im Erdinneren freigesetzt, aber dass die Nadel die Erde durchdringt und ihre Energie mitnimmt, ist äußerst unwahrscheinlich. Eine Stecknadel ist kein Neutrino.

Expertenantwort
von Hamburger02, Community-Experte für Physik, 33

Um die Stecknadel so stark zu beschleunigen, dass sie sich der Lichgeschwindigkeit nähert, ist eine große Menge Energie erforderlich. Und genau diese Energie wird bei Eindringen in die Erde wieder frei.
Wie hoch dieser Energiebetrag zur Beschleunigung ist, hängt dann wieder davon ab, wie weit sich die Nadel der Lichtgeschwindigkeit nähert.

Die Explosionskraft auf der Erde hängt also davon ab, wieviel Energie das Abschussgerät der Nadel mitgeben konnte.

Antwort
von ThomasJNewton, 62

Die Frage ist unsinnig, und du weißt es hoffentlich.
Die Lichtgeschwindigkeit kann von Materie nicht erreicht werden.

Und bei annähernd Lichtgeschwindigkeit sind die Folgen um so drastischer, je größer die Annäherung ist.
Beliebig drastisch!

Informiere dich mal, was aus 2 Protonen wird, wenn sie im LHC aufeinander prallen.
Und dann erhöhe die Energie noch mal um den Faktor 1.000, oder 1.000.000 oder 1.000.000.000 - oder wie dir beliebt.

Bei irgendeiner Geschwindigkeit=Energie zerreißt die Nadel nicht nur die Erde, sondern auch die Sonne oder die ganze Galaxie. Oder das ganze Universum.

Aber eben nur in Gedankenspielereien.
Denn das ganze Universum enthält nicht die nötige Energie, um die Nadel so stark zu beschleunigen.

Expertenantwort
von TomRichter, Community-Experte für Physik, 57

Vermutlich würde nichts passieren, worüber uns Gedanken zu machen wir noch Zeit hätten.

Dir ist bekannt, dass sowohl Energie als auch Impuls gegen unendlich gehen, wenn die Stecknadel-Geschwindigkeit sich der Lichtgeschwindigkeit nähert?

Auch wenn, wie ich vermute, die Stecknadel die Erde durchbohren und weiterfliegen würde, gäbe sie auf ihrem Weg durch die Erde genug von dieser fast unendlichen Energie ab, um unser Weiterleben zu verhindern.

Antwort
von clemensw, 74

1. Kein Objekt mit einer Ruhemasse > 0 kann auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt werden.

2. Bei einer Geschwindigkeit v < c würde die Nadel beim Einschlag die Energie freisetzen, die sich aus ihrer kinetischen Energie unter Beachtung des relativistischen Masse ergibt.

E= .5 * m' * v^2

wobei 

m' = m * 1/√1-(v/c)^2

3. Entgegen der Meinung der meisten anderen Antworten wird die Nadel nicht verglühen, da die Zeit für die Durchquerung der Atmosphäre viel zu kurz ist, um eine nennenswerte Erwärmung zu erreichen. 

Kommentar von SlowPhil ,

Man redet nicht mehr von »relativistischer Masse«, das Wording ist veraltet. Wenn man Masse an dem Verhältnis zwischen Kraft und Beschleunigung messen würde, wäre die Masse als Tensor zu betrachten. Tatsächlich ist die Masse (bzw. die Massendichte) Bestandteil eines Tensors, des Energie-Impuls-Tensors.

Ihre "Impulsmasse" γm wäre allerdings auch dann nicht unendlich, wenn man ihre Geschwindigkeit nicht mehr von der Lichtgeschwindigkeit zu unterscheiden wäre, denn bei

(1) v = (1–δ)c

wäre

(2) lim_{δ→0} γ = 1/√{1 – (1 + 2δ)} = 1/√{2δ},

was bedeutet, dass eine Annäherung bis auf 1,5m/s ≈ ½×10⁻⁸c an c beachtliche, aber längst nicht unendliche γ≈10⁴ bewirken würde. Um γ um eine weitere Zehnerpotenz zu erhöhen, muss man den Abstand zu c um zwei Zehnerpotenzen verringern, d.h. auf 1,5cm/s!

Kommentar von lks72 ,

Die Formel Ekin = 0.5 m v^2 ist eine Näherungsformel für kleine Geschwindigkeiten , sie folgt aus aus dem Anfang der Taylorentwicklung der kinetischen Energie, relativistisch betrachtet. Man kann aber nicht in diese "falsche" Formel dann nachträglich den relativistischn Ausdruck für m einsetzen, um es zu korrigieren, die Formel bleibt dann falsch, richtig wäre einfach Ekin = E - E0. Im Gegensatz zu anderen Kommentatoren, die anderen nur sagen wollen, was man sagen darf und was nicht, hast du aber wenigstens auf die Frage Bezug genommen.

Antwort
von dompfeifer, 100

Da würde das gleiche passieren, wie wenn der Hund den Mond anbellt.

Die Stecknadel erreicht erst einmal nicht die Lichtgeschwindigkeit. Dessen ungeachtet verdampft die ohnehin bald nach dem Eintritt in die Erdatmosphäre. Und wenn sie nicht verdampfen würde, würde so vielleicht in einem Heuhaufen landen. Das erreichst Du auch mit einem einfachen Handwurf. Schade für die Kuh, die das Heu frisst.

Antwort
von Cherobia, 87

Wenn das passieren würde, würde der Dr. Mit der Tardis kommen um die erde vor dieser Stecknadel zu retten!

Antwort
von Marco350, 8

Die Stecknadel würde verglühen

Antwort
von josef050153, 25

Wenn sie Lichtgeschwindigkeit erreicht, dann ist sie keine Materie in unserem Sinn mehr. Es gibt ja Teilchen, die mit Lichtgeschwindigkeit unterwegs sind. Die sausen durch die Erde durch, ohne Spuren zu hintelassen, wenn nicht gerade ein Detektor im Weg steht.

Kommentar von ThomasJNewton ,

Du scheinst Neutrinos zu meinen.

Die werden schon seit einiger Zeit nicht mehr als (ruhe)masselos angesehen.

Und unter etwas drastischeren Bedingungen, bei einer Supernova, gehen sie auch nicht mehr spurenlos durch alles durch.

Als (ruhe)masselos gelten nur Photonen und Gravitonen.

Antwort
von xxXJaSmInxx, 23

Sie würde verbrennen und es gar nicht erst schaffen

Antwort
von CrEdo85wiederDa, 48

Das kann man nicht so genau sagen - es gibt theorien, aber keine davon wurde in der praxis ausprobiert ^^

Antwort
von Tumpero, 141

Der planet fliegt in die luft.
Im ernst. Die stecknadel erreicht die erde nicht und verglüht vorher.

Kommentar von Braini1000 ,

innerhalb von 0,0000... Sekunden? Ich bezweifle, dass es die Glut in der Zeit ins Innere schafft. Aber kp

Kommentar von Zyrober ,

Wir reden von einer unendlichen Masse, die sich mit Lichtgeschwindigkeit auf die Erde zubewegt. Verglühen durch Eintritt in die Atmosphäre ist das letzte, über das sich die Stecknadel Gedanken machen muss. (Jaja, die macht sich keine Gedanken).

Zwar werden sich die Auswirkungen dieser Stecknadel auch nur mit Lichtgeschwindigkeit fortsetzen, aber Auswirkungen wird es geben. In der Größenordnung von "Vernichtung der gesamten Milchstraße und darüberhinaus wird es lustig weitergehen."

Kommentar von SlowPhil ,

Wir reden von einer unendlichen Masse, die sich mit Lichtgeschwindigkeit auf die Erde zubewegt.

Man redet nicht mehr von »relativistischer Masse«, das Wording ist veraltet. Wenn man Masse an dem Verhältnis zwischen Kraft und Beschleunigung messen würde, wäre die Masse als Tensor zu betrachten. Tatsächlich ist die Masse (bzw. die Massendichte) Bestandteil eines Tensors, des Energie-Impuls-Tensors.

Ihre "Impulsmasse" γm wäre allerdings auch dann nicht unendlich, wenn man ihre Geschwindigkeit nicht mehr von der Lichtgeschwindigkeit zu unterscheiden wäre, denn bei

(1) v = (1–δ)c

wäre

(2) lim_{δ→0} γ = 1/√{1 – (1 + 2δ)} = 1/√{2δ},

was bedeutet, dass eine Annäherung bis auf 1,5m/s ≈ ½×10⁻⁸c an c beachtliche, aber längst nicht unendliche γ≈10⁴ bewirken würde. Um γ um eine weitere Zehnerpotenz zu erhöhen, muss man den Abstand zu c um zwei Zehnerpotenzen verringern, d.h. auf 1,5cm/s!

Antwort
von Zyrober, 64

Eine Stecknadel scheint ja ein richtig kleines Ding zu sein, wah? Im Ernst, wenn sich eine Stecknadel mit Lichtgeschwindigkeit der Erde nähert (nehmen wir einfach mal an, es gäbe diese Stecknadel und sie wäre wirklich auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt worden), wären die Auswirkungen viel viel viel dramatischer, als wir hier alle annehmen. Ich bin mir ziemlich sicher, dass von unserem Sonnensystem nicht viel bleiben würde.... und von den umliegenden auch nicht.

Antwort
von RangerPerry, 98

sie würde verbrennen und nichts mit masse kann so schnell wie licht sein 

Antwort
von Fragenwacht, 92

Sie würde verbrennen. 

Antwort
von DerDieDasDash, 82

Würde wohl verglühen.

Antwort
von Dodman, 88

Mann kann keine Gegenstände auf Lichtgeschwindikeit beschleunigen... Das ist physikalisch unmöglich

Kommentar von Dodman ,

*Man

Kommentar von Tumpero ,

abwarten und tee trinken.

Kommentar von Rumo1980 ,

Bis jetzt.

Kommentar von Dodman ,

Was meinst du "bis jetzt"? Es ist ein physikalisches Gesetz, das kann man nicht brechen und man wird es nie brechen können...

Kommentar von CrEdo85wiederDa ,

und vor ein paar tausend jahren war es ein physikalisches gesetz, dass die erde eine scheibe ist und von elefanten getragen wird. von daher abwarten und tee trinken.

Kommentar von SlowPhil ,

Das war niemals ein physikalisches Gesetz. Es gibt einen gewissen Unterschied zwischen Unmöglichkeiten, die man sich bloß ohne besonderen Grund einbildet (etwa die vor 200 Jahren verbreitete, aber schon vor der 150 Jahre vorher begründeten Newtonschen Physik nicht bestehende Vorstellung, man könne keine 30km/h überleben) und Erkenntnissen, die man überhaupt erst durch physikalischen Fortschritt gefunden hat.

Kommentar von CrEdo85wiederDa ,

und nicht zuletzt auch: nach aerodynamischen gesetzen (übrigens, auch ein teilbereich der physik!) kann eine hummel nicht fliegen. sie weiß aber nichts davon und fliegt trotzdem, die blöde sau 😂

Kommentar von ThomasJNewton ,

Du verbreitest hier ungeprüft Fehlinterpretationen und Legenden.

Kommentar von Tumpero ,

was ist denn noch schneller als lichtgeschwindigkeit?

Kommentar von CTape ,

Glaubst du ernsthaft die Leute vor 200 Jahren haben sowas nicht auch gedacht ? Es gibt bestimmt Dinge die man noch nicht weiß und die es möglich machen werden materie auf lichtgrschwindigkeit zu bringen. und dann wird ein user in einem forum namens gutezukunftsfrage.net sagen "weißt du noch vor 200 jahren da dachten die man könnte nichts auf lichtgeschwindigkeit bringen wie blöd waren die denn hahahahaihihihhihiuhihugug"

Kommentar von ThomasJNewton ,

Nenn doch mal ein Beispiel, was früher als theoretisch - nicht technisch - unmöglich angesehen wurde, aber heute möglich ist.

Und bitte keine Urban Legend wie die Hummel.

Meine Vermutung geht eher dahin, dass auch in 200 Jahren auf gutezukunftsfrage.net jeden Tag Menschen die Relativitätstheorie widerlegen wollen.
Natürlich aus dem Grund, weil sie sich nicht mal darüber informiert haben.

Kommentar von SlowPhil ,

Es gibt bestimmt Dinge die man noch nicht weiß…

Bis dahin: Ohne Zweifel ja.

…und die es möglich machen werden materie auf lichtgrschwindigkeit zu bringen.

Kann man ja. Aber nicht auf Vakuumlichtgeschwindigkeit. Das ist kein technisches Problem, das man aufgrund irgendwelcher unphysikalischer und der geltenden Physik sogar widersprechender Vorurteile (wie das mit den 30km/h eines damaligen Eisenbahnzuges vor 180 Jahren) für unlösbar hielte, sondern ein grundsätzlich physikalisches, von dem man vor 120 Jahren nicht einmal gewusst hat, dass es besteht.

Es ist also genau umgekehrt: Seit 1905 ff wissen wir überhaupt erst, dass dass c eine obere Schranke ist.

"weißt du noch vor 200 jahren da dachten die man könnte nichts auf lichtgeschwindigkeit bringen wie blöd waren die denn hahahahaihihihhihiuhihugug"

Die würden dann mehr über den eigenen Geisteszustand als über den unseren aussagen. Ich sage ja auch nicht

vor 140 jahren da dachten die man könnte anhand der Messung der  Lichtgeschwindigkeit seinen eigenen Bewegungszustand relativ zum Äther feststellen, wie blöd waren die denn hahahahaihihihhihiuhihugug

anderenfalls ich selbst ziemlich blöd sein müsste.

Antwort
von Kramamamam, 94

Die Stecknadel könnte in der Zeit reisen

Kommentar von CTape ,

XD

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