Kamera in einem Raumschiff welches Lichtgeschwindigkeit fährt?
Hallo,
Gestern auf dem Weg nach Hause ist mir eine coole Frage in den Sinn gekommen:
Was währe, wenn man eine Kamera die den Piloten eines mit Lichtgeschwindigkeit fliegenden Raumschiffes filmt , von der Erde aus überwachen würde? Würde man den Piloten dann in extremer Slo-Motion sehen oder was würde man sehen?
Ich weiß ist zwar eine komplizierte Sache aber Vlt gibt es da ja jemanden der da Ahnung hat
Du meinst mit einem Tempo, das nicht winzig im Vergleich zur Lichtgeschwindigkeit ist, nehme ich an. Zum Beispiel 60%, 80% oder 96%, das lässt sich im Kopf rechnen.
Ja also ungefähr 90-100%
Weißt Du, dass 100% unmöglich ist, und dass dies einer unendlich schnellen Bewegung in der NEWTONschen Mechanik entspricht?
Ich weiß aber nur wenn es so währe
4 Antworten
Nein. Die Kamera würde einen Ganz normalen FIlm Produzieren.
Das problem ist die Übertragung der daten. Durch die entferung werden diese rotverschoben. Die Wellenlänge wird länger. Was bedeutet das die Informationen solange die person sich wegbewegt quasi länger brauchen bis sie da sind.
Man wird wohl so gesehen 1 frame sehen. Dann noch einen. Dann noch einen usw.
Nehmen wir an er fliegt nach alpha centuri und zurück. Und zwar so schnell das das für ihn 4 sekunden sind. Dann filmt die kamera auch nur 4 sekunden lang film. Weil für sie sinds auch nur 4 sekunden.
Wenn nun aber die Kamera das ganze sendet. Dann dauert es 8 jahre bist der gesamte film auf der erde eingetroffen ist. Und aus unserer sicht sendet die kamera auch für die vollen 8 jahre. obwohl der film blos 4 sekunden lang ist.
Durch die entferung werden diese rotverschoben
wenn sich das raumschiff entfernt.
wenn es sich annähert wird es natürlich blauverschoben.
Wenn nun aber die Kamera das ganze sendet. Dann dauert es 8 jahre bist der gesamte film auf der erde eingetroffen ist. Und aus unserer sicht sendet die kamera auch für die vollen 8 jahre. obwohl der film blos 4 sekunden lang ist.
wobei wir die erste hälfte des films (also die ersten 2 sekunden) verlangsamt sehen. so langsam dass dieser 2 sekunden film fast exakt 8 jahre dauert.
und wir die zweite hälfte des films (also die zweiten 2 sekunden) schneller sehen. so schnell dass dieser 2 sekunden film auf ein paar sekundenbruchteile komprimiert wird.
Empfangen. Ja. Stimme ich allem zu. Bis die ersten 2 Sekunden da sind dauert es 8 Jahre. Und dann kommen in sehr kurzer Zeit die Signale der letzten 2 Sekunden an. Die länge des Filmes bleibt aber unverändert.
Und man muss anahmen das die Technik das Signal überhaupt wieder in eine unverschobene Version umrechnen kann.
Mal alle realistischen Fakten beiseite geschoben, wie diese Kameras synchronisiert werden und außer acht gelassen, dass es zwischen Kamera im Raumschiff und der Erde keine vollständig synchrone Verbindung geben KANN:
Die Zeit für den Raumfahrer läuft schneller ab. Daher würde er ja, wenn er wieder zurückfliegt auch eher seine Urenkel treffen.
Du würdest das Video also in unheimlich schnellerer Geschwindigkeit sehen. Zudem würdest du aber sowieso nichts sehen aufgrund der Längenkontraktion während dieser Geschwindigkeit.
Ja ich weiß das das mega unrealistisch ist aber trzdm Danke
Die Zeit für den Raumfahrer läuft schneller ab.
Führ ihn auf dem raumschiff läuft die zeit ganz normal ab.
Am ende wenn er wieder da ist wird er aber merken das er wesentlich länger unterwegs war als seine uhr ihm zeigt.
Zudem würdest du aber sowieso nichts sehen aufgrund der Längenkontraktion während dieser Geschwindigkeit.
Wenn die kamera sich im raumschiff befindet wird sie auch nichts von einer Längenkotration filmen. Ausser sie film auch noch das was aus dem fesnter des raumschiffes zu sehen ist. Das wird längen Kontraktiert zu sehen sein. Und die farben werden verfälscht sein. (Blau wenn das fenster nach vorne schaut und rot wenns nach hinten schaut.) Aber im schiff passiert gar nichts. Weil sich das relativ zur kamera ja gar nicht bewegt.
Lichtgeschwindigkeit ist für Objekte mit Ruhemasse nicht erreichbar.
Wenn zwei Inertialsysteme mit Geschwindigkeit aneinander vorbeifliegen, die nicht klein gegen die Lichtgeschwindigkeit ist, sieht jedes die Uhren im jeweils anderen langsamer gehen sowie eine Kontraktion in Bewegungsrichtung, überlagert vom Dopplereffekt, dh. die Kontraktion erscheint weniger extrem, dafür scheinen sich die Beobachter schräg voneinander abzuwenden (Winken hilft also nicht).
sieht jedes die Uhren im jeweils anderen langsamer gehen
wenn sie aufeinander zu fliegen sieht jeder die uhr des jeweils anderen schneller gehen.
wenn sie voneinander weg fliegen sieht jeder die uhr des anderen langsamer gehen
soweit der ganz normale Doppler-effekt (der auch schon in der klassischen physik qualitativ zum selben oben beschriebenen effekt führt.)
erst wenn man anfängt die endliche lichtlaufzeit rauszurechnen und dadurch festlegt welche signale des jeweils anderen gleichzeitig mit dem anzeigen welcher uhrzeit der eigenen uhr ausgesandt wurden, man also eine konvention für gleichzeitigkeit an verschiedenen orten einführt, dann kommt man in beiden fällen (aufeinander zu und voneinander weg) zum selben resultat dass die uhr des jeweils anderen langsamer geht.
(und das erhält man in der klassischen physik nicht, da der Doppler-effekt hier zwar qualitativ gleiche effekte zeigt, aber nicht quantitativ, und genau der entscheidende extra Lorentz-faktor fehlt)
das ist aber wie gesagt nicht das was man 'sieht'. sehen tut man den Doppler-effekt.
daher sollte man mit dem begriff 'sehen' sehr vorsichtig sein.
ich könnte jetzt kleinkariert sein und sagen, das das abstrakte Sehen eines Systems (das hatte ich geschrieben) und das konkrete Sehen einer Person verschiedene Dinge sind, das würde aber dem FS nicht helfen (wir sind ohnehin kurz davor ihn abzuhängen). Natürlich beobachtet man die andere Uhr praktischerweise symmetrisch um die maximale Annäherung herum, um dann den Dopplereffekt zu eliminieren - Uhrenablesen ist immer komplizierter als man denkt, gerade wieder heute morgen 😉
Hallo PW280111,
mit genau der Lichtgeschwindigkeit c kann kein Raumschiff fliegen, aber z.B. mit 0,96c. Dieses Zahlenbeispiel lässt sich im Kopf rechnen, denn 0,96 ist gleich 24⁄25, und der berühmte LORENTZ-Faktor
(1) γ := 1/√{1 − (v⁄c)²}
ist in diesem Fall 25⁄7, d.h., wenn der Pilot in Δτ = 7 min Eigenzeit einen großen Cappuccino trinkt, beträgt die von einer irdischen Uhr U aus für diesen Vorgang ermittelte Zeit, die U- Koordinatenzeit, Δt = 25 min.
Dieser Faktor steht auch für das Verhältnis zwischen der Gesamtenergie (kinetische Energie plus Ruheenergie mc²) des Raumschiffs und der Ruheenergie allein. Daher kann das Raumschiff mit beliebig viel kinetischer Energie c nur beliebig nahe kommen, denn für v→c geht γ gegen Unendlich.
Ermitteln könnte man die Dauer dann, wenn z.B. der Pilot beim ersten und beim letzten Schluck je ein Signal – oder eine Bordkamera je ein Bild. Das bedeutet, wohl bemerkt, nicht, dass die Bilder uns im Abstand von 25 Minuten erreichen. Für diesen Abstand ist ein anderer Faktor zuständig, der BONDI- Faktor
(2) K := √{(1 + v⁄c)/(1 − v⁄c)},
der in unserem Zahlenbeispiel 7 beträgt. Dieser Faktor steht auch für den optischen DOPPLER-Effekt.
- Entfernt sich das Raumschiff von uns, treffen die Bilder im Abstand Δτ∙K = 49 min bei uns ein. Elektromagnetische Wellen, die es sendet, kommen mit 7facher Wellenlänge bei uns an.
- Kommt das Raumschiff direkt auf uns zu, treffen die Bilder in Δτ⁄K = 1 min bei uns ein. Elektromagnetische Wellen, die das Raumschiff sendet, kommen mit 7facher Frequenz bei uns an.
Der LORENTZ- Faktor ergibt sich in beiden Fällen aus dem Unterschied zwischen der Messung und dem, was wir nach der NEWTONschen Mechanik bzw. der Schallausbreitung erwarten würden.
Das ist für knapp unterhalb Lichtgeschwindigkeit. Wenn das Raumschiff tatsächlich mit Lichtgeschwindigkeit fahren würde (was unmöglich ist), wäre die Rotverschiebung 100% und es kämen genau 0 Frames hier an. Da vom Standpunkt des Raumschiffs aus keine Zeit vergehen würde, hätte die Kamera auch keine Zeit für auch nur einen einzigen Frame.