Frage von lToml, 89

Würde die Zeit in einem Zug, der sich mit c bewegt, still stehen?

Vorweg: Ich weiß, es ist nicht möglich einen Zug (oder auch alles andere) auf Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen.

Wie wissen ja, dass sich die Zeit in einem sich bewegenden Objekt relativ zu einem sich nicht bewegenden Objekt langsamer verläuft. Die Zeit läuft immer auf die Art langsamer, dass niemals eine Überlichtgeschwindigkeit erreicht werden kann.

Jetzt zu meiner Frage:

Wenn ein Zug Lichtgeschwindigkeit fahren würde, und man sich im Zug nur minimal vorwärts bewegen würde, wäre Überlichtgeschwindigkeit erreicht, dies ist jedoch nicht möglich.

Daher: stimmt es, dass die Zeit in so einem Zug still stehen würde?

Expertenantwort
von SlowPhil, Community-Experte für Physik, 13

Vorweg: Ich weiß, es ist nicht möglich einen Zug (oder auch alles andere) auf Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen.

Auf Licht(phasen)geschwindigkeit (in einem Medium) schon: https://de.wikipedia.org/wiki/Tscherenkow-Strahlung

Du meinst natürlich die Vakuumlichtgeschwindigkeit c. Nun, es ist möglich, etwas - nennen wir es B - auf

(1) v = (1 – δ)c mit δ ≪ 1

- relativ zu einem gewissen Koordinatensystem K.[A] - zu beschleunigen (Geschwindigkeit ist immer relativ, das ist ein grundlegendes Naturprinzip).

Mit diesem δ bzw. δc entfernt sich sich ein Lichtsignal - in K.[A] betrachtet - von B. In K.[B] betrachtet entfernt es sich mit c - hat aber eine stark verringerte Frequenz (Rotverschiebung).

Dabei ist natürlich auch die Wellenlänge entsprechend größer, was übrigens gut zu sogenannten FitzGerald-Lorentz-Kontraktion, die B erfährt. Wenn meine Maßstäbe um einen gewissen Faktor verkürzt sind, messe ich eine größere Länge.

Wie wissen ja, dass sich die Zeit in einem sich bewegenden Objekt relativ zu einem sich nicht bewegenden Objekt langsamer verläuft.

Richtig, und zwar um den Faktor

(2) dt/dτ = γ = 1/√{1 – (v/c)²}

(mit der Eigenzeit τ), der nahe c Geschwindigkeiten mit (1) den Wert

(3) γ = 1/√{1 – 1 + 2δ – δ²} = 1/√{2δ – δ²} ≈ 1/√{2δ}

annimmt. Das bedeutet: Hätte sich B etwa auf 0,5×10⁻¹⁰c ≈ 1,5cm/s angenähert, wäre also

(4) γ = dt/dτ ≈ 10⁵,

was etwas mehr als einen Tag und 4 Stunden pro Sekunde ausmacht. Dieser Effekt ist wechselseitig, was schwer zu verstehen ist, wenn man die Zeit isoliert betrachtet. Dies aber wäre falsch. Die Zeit von B hat gleichsam von K.[A] aus betrachtet eine räumliche Richtung und umgekehrt.

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Wenn zwei Autofahrer mit gleicher Schnelligkeit u nebeneinander her fahren, und zwar in einem Winkel α, dann bewegt sich auch jeder für den Anderen nur

mit u·cos(α) nach vorn und zugleich
mit u·sin(α) zur Seite, was sich zu
√{u²·cos²(α) + u²·sin²(α)} = u√{cos²(α) + sin²(α)} =  u

ergibt.

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Bewegen sich A und B relativ zueinander, so bewegt sich B

mit γc = c·cosh(ς) durch die Zeit mal c und zugleich
mit γv = c·sinh(ς) durch den Raum, was sich zu
√{c²·cosh²(ς) – c²·sinh²(ς)} = c√{cosh²(ς) – sinh²(ς)} = c

ergibt. Insgesamt reisen alle mit c durch die Raumzeit, nur in verschiedene Richtungen. Man beachte hier aber das Minuszeichen, es macht den substantiellen Unterschied zwischen Zeit und Raum aus und sorgt zugleich für die Invarianz von c.

Die winkelartige Größe ς heißt Rapidität und kann beliebig groß sein. Die Eigenbeschleunigung eines Systems (nämlich die, die ggf. B in K.[B] betrachtet erfährt) ist durch dς/dτ gewesen und unabhängig vom verwendeten Bezugssystem.

Antwort
von Lazybear, 17

Du kannst geschwindigkeiten nicht mehr einfach addieren wenn sie so hoch sind, zb wenn du aus einem 50 km/h fahrenden auto einen ball mit 25km/h in fahrtrichtung wirfst dann ist der ball 75 km/h schnell, wenn du dich aber mit so hohen geschwindigkeiten beschäftigst musst du relativistisch rechnen!

Antwort
von ThomasJNewton, 12

Du weißt.

Und du fragst, was passierte, wenn etwas unmögliches passierte, nach deinem Wissen?

Ich habe nicht Physik studiert. Nur Biologie und Chemie.

SCHON IN DER CHEMIE GIBT ES ETLICHE THEMEN, WO MAN ALS NICHT-MATHEMATRIKER SCHNELL MAL ÜBERFORDERT IST.

Die Spezielle Relativitätstheorie ist unter all den komplizierten Theoorien ein Witz.
Das kannst du mit Abi-Wissen nachrechnen.
Ein Bisschen Trigonometrie und "höhere" Mathematik, wie Wurzelziehen oder so.

Damit kannst du all das verstehen und nachrechenen.

Ich habe das gemacht, und es war nicht einfach, und hat auch Mühe gekostet.
Auch weil es damals schon 20 Jahre her war, also seit dem Abi.

ABER WENN LEUTE IMMER WIEDER DIE SELBEN DUMMEN FRAGEN STELLEN, ANSTATT ES EINFACH MAL DURCHZURECHNEN, dann überkommt mich doch gelegentlich eine gewisse Unzufriedenheit.

Hast du Abi-Wissen? Dann rechne es nach!
Hast du kein Abi-Wissen? Was ermutigt dich, so sinnlos zu fragen?

Antwort
von Dxmklvw, 3

Die Zeit würde nicht stillstehen, und sie würde auch nicht kürzer oder länger werden. eine Sekunde (auch wenn von Menschen willkürlich bestimmt) wird immer eine Sekunde dauern.

Ein Zug, der sich mit c bewegt, würde innerhalb eines Zeitabschnitts eine bestimmte Strecke zurücklegen. Licht, daß sich in gleicher Richtung mit gleicher Geschwindigkeit bewegt, würde die selbe Strecke innerhalb des gleichen Zeitabschnitts zurücklegen. Wenn sich der Beobachter ebenfalls in dem Zug befindet, dann würde er meinen, daß das Licht (sofern er es dann noch wahrnehmen kann) stillsteht. Er könnte dann auch eine Stunde lang zuschauen, aber dadurch würde die Stunde weder länger noch kürzer werden.

Antwort
von Mojoi, 28

Nein. 

Ja.

Die Zeit würde im Zug nur für einen außenstehenden Betrachter stehen bleiben.

Du könntest - theoretisch - in dem Zug ganz normal spazieren gehen. Währenddessen würde die Zeit außerhalb scheinbar unendlich schnell vergehen... plus ein bisschen schneller, weil du vorwärts gehst. 

Unendlich schnell + x, klingt paradox. Aber da Unendlich auch schon ein Ding der Unmöglichkeit ist, macht das ja nix. 

Das könnte man sich so vorstellen, dass du mit Erreichen der Lichtgeschwindigkeit draußen das Ende des Universum sehen würdest. Mit der Geschwindigkeitszunahme durch dein Vorwärtslaufen würdest du quasi noch mehr sehen. Aber dieses noch mehr ist irrelevant, weil du schon bei Erreichen der Lichtgeschwiindigkeit alles gesehen hast. 

Kommentar von DanielHatFragen ,

Mein Lehrer meinte das jede bewegung in Zeitlupe geschehen würde

Kommentar von Mojoi ,

Das trifft nur auf Geschwindigkeiten bis kurz vor der Lichtgeschwindigkeit zu. Mit dem theoretischen Erreichen der Lichtgeschwindigkeit würde für einen außenstehenden Betrachter jegliche Bewegung im Zug zum Stillstand kommen.

Bei Überlichtgeschwindigkeit würde die Zeit im Zug rein rechnerisch rückwärts laufen - für den außenstehenden Betrachter wohlgemerkt.

Antwort
von Hauptschule11, 26

Für dich vergeht die Zeit normal. Von außen betrachtet dauert es dann wohl bis zum Ende des Universums. Innerhalb dieser Zeit, wirst du die Lichtgeschwindigkeit nicht erreichen.

Antwort
von DanielHatFragen, 38

Dein gedanken gang ist richtig wenn du davon ausgehst das du dich genauso wie in einem normalem zug bewegen kannst... ist aber nicht so denn alles im zug geschieht in Zeitlupe und JA du wärest schneller als der zug aber da man ja nur annähernd lichtgeschwindigkeit steigert errecihst du keine überlichgeschwindigkeit

Antwort
von Wahchintonka, 21

nö, die zeit würde genauso ablaufen wie sonst. nur für einen aussenstehenden verlief das alles unendlich langsam. abgesehen davon müsste sich ein zug in ein Lichtstrahl verwandeln und du natürlich auch, um die Lichtgeschwindigkeit überhaupt erreichen zu können. du und der zug würden davor schon verglühen. Es gäbe dann auch keine Armbanduhr mehr, auf der du die zeit ablesen könntest

Kommentar von Wahchintonka ,

und daher könntest du in dem zug auch nicht vorwärtsgehen, weil du keine füße mehr hättest...he he

Antwort
von DrDralle, 17

Theoretisch ja.

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