Wie ist die Relativitätstheorie zu verstehen?
Wenn ich im gläsernen Zug säße der mit Lichtgeschwindigkeit fährt und ich dabei ein Buch lese, so dürfte ich eigentlich nichts lesen können.
Weil das Licht im Zug kann sich ja nicht selbst überholen. Wenn ich Rolltreppen genauso schnell runterlaufe wie sie mich hochfahren bleibe ich stehen, dies müsste doch auch fürs Licht gelten.
1) Könnte ich in diesem Zug lesen oder ist das unmöglich?
2) Nehmen wir nun an ich führe mit diesem Zug um eine Blume.
Würde ich im Zeitraffer der Blume beim Wachsen zusehen können? Oder verstehe ich die Relativitätstheorie falsch?
7 Antworten
im gläsernen Zug säße der mit Lichtgeschwindigkeit fährt
das ist schon mal nicht möglich. Aber ich antworte trotzdem für einen schnellen Zug mit Unterlichtgeschwindigkeit. Die Newtonsche Superposition von Geschwindigkeiten wie in dem Rolltreppenbeispiel ist auf Lichtgeschwindigkeit nicht anwendbar. Lichtgeschwindigkeit ist in jedem bewegten Inertislsystem gleich, das folgt aus dem Michelson-Morley-Experiment. Man kann also im Zug lesen. Weiterhin folgt daraus die Lorentztransformation von Zeiten und Längen aus Sicht des jeweils anderen Systems.
Du kannst im Zug (Materie mit Ruhemasse) die Lichtgeschwindigkeit nur annäherungsweise erreichen, weil der Energieaufwand zur weiteren Beschleunigung gegen unendlich tendiert. Dazu ist die Lichtgeschwindigkeit absolut, d.h. bei dir verändern sich mit zunehmender Geschwindigkeit die relativen Größen Raum und Zeit so, dass du beim Messen der Lichtgeschwindigkeit immer den "vollen" Wert von 300'000 km/s erhältst und nicht etwa nur noch einen Bruchteil davon.
1. Du wirst also im schnellen Zug das Licht nie einholen können und darum mit diesem Licht normal lesen können. Das Licht muss jedoch aus dem Zug selber kommen, denn Licht von aussen wäre stark rot oder blauverschoben.
2. Durch die Kreisfahrt unterliegt der Zug einer ständigen Beschleunigung. In diesem Bezugssystem verläuft die Zeit also langsamer, sodass vom Zug aus gesehen die Blume schneller wächst. Allerdings ist der Effekt bei unseren normalen alltäglichen Geschwindigkeiten äusserst gering.
Wenn ich im gläsernen Zug säße der mit Lichtgeschwindigkeit fährt...
dann gelten die uns bekannten naturgesetze offensichtlich schon mal nicht. was sollen wir dir auf die frage "wenn die naturgesetze alle nicht mehr gelten, was passiert dann?" antworten? ich sage dann immer "rosa einhörner", weil, warum nicht?
du kannst fragen was passiert wenn der zug mit 99.999..% der lichtgeschwindigkeit (gemessen in einem beliebigen bezugssystem) fährt. aber das kannst du dir ganz leicht selbst beantworten. denn in diesem moment bewegst du dich gerade mit 99.999...% der lichtgeschwindigkeit, z.B. relativ zu den teilchen der kosmischen strahlung die auf die erde treffen. also nimm ein buch, schalte die leselampe ein und probiere es aus, ob du es lesen kannst. ich vermute ja, aber versuche es am besten selbst ;).
Würde ich im Zeitraffer der Blume beim Wachsen zusehen können?
ja
Du kannst nicht mit Lichtgeschwindigkeit fahren, Du kannst Dich aber der Lichtgeschwindigket beliebig nah annähern. In diesem Fall kannst Du Dein Buch im Zug ganz normal lesen und bemerkst nichts von Deiner Geschwindigkeit, zumindest solange Du nicht aus dem Fenster blickst. Das ist auch ganz vernünftig so, denn jede Geschwindigkeit ist relativ; Du darfst also sagen „Ich stehe still, und irgendjemand zieht die Landschaft draußen mit fast Lichtgeschwindigkeit an mir vorbei. Wie auch immer dem sei, mich braucht es nicht zu kümmern“.
Dabei habe ich aber vorausgesetzt, daß Du zum Lesen Deines Buches eine Leselampe im Zug hast. Wenn Dir als Lichtquelle nur Umgebungslicht von außerhalb des Zuges zur Verfügung steht (z.B. Straßenlampen oder die Sonne), dann hast Du ein Problem, weil das Licht stark dopplerverschoben bei Die ankommt: Wenn Du Dich auf die Lichtquelle zubewegst, dann wrd das Licht blauverschoben, je nach Geschwindigkeit kann es auch als ultraviolettes Licht (→Du erblindest) oder Röntgenstrahlung (→Du stirbst) bei Dir ankommen. Wenn Du Dich von der Lichtquelle wegbewegst, dann wird das Licht rotverschoben und kommt je nach Geschwindigkeit als Infrarot, Mikrowelle oder Radiostrahlung bei Dir an (→Du siehst nichts).
Ja, aber es ist unwahrscheinlich, daß es in der Umgebung eine starke Röntgenquelle gibt, die mir im Zug als Leselampe dienen könnte.
Wenn ich im gläsernen Zug säße der mit Lichtgeschwindigkeit fährt
Der Fall kommt in der Relativitätstheorie schlicht nicht vor. Es gibt in der ART einfach keine Möglichkeit den Zug (oder irgend etwas das eine Ruhemasse hat) auf Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen.
Fangen wir mit den stehenden Zug an und dieser wird immer weiter bescheunigt. Am Anfang wirkt die Bescheunigung noch "normal". Wenn Sie sich allerdings der Lichtgeschindigkeit nähern, treten relativistische Effekte auf.
Zum Einen die Zeitdilatation. Die Uhren im Zug laufen von außen betrachtet langsamer. Das führt dazu, da auch wenn sie aus Sicht des Zuges immer weiter konstant beschleunigen, die Beschleunigung von außen betrachtet immer langsamer wird.
Im Inneren haben sie hingegen die Längenkontraktion. Das heißt die Längen in Fahrtrichtung und damit die Geschwindigkeit wird kleiner.
Beides verhindert letztlich, das man die Lichtgeschwindigkeit erreicht. Es wäre übrigens auch unendlich viel Energie nötig um etwas massebehaftetes auf Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen.
Welche Länge kontrahiert?
A) 1 Raumschiff fliegt zwischen 2 Planeten. Wenn nun der Weg kontrahiert kommen sich die Planeten näher. Die Gravitation im System stimmt nicht mehr, alles knallt zusammen.
B) Das Raumschiff wird kűrzer. Was passiert mit der Dichte der Materie, aus der es besteht und die innen ist?
Wird man bei 99,9999999% Lichtgeschwindigkeit so zusammen gepresst das ein Schwarzesloch entsteht?
Zeitdilatation ?
Schau dazu mein Komentar bei f0felix
Wenn ich mich von der Strahlung weg bewege wird aber Röntgenstrahlung auch rot verschoben und kommt als Licht an. ....