Kann man Überlichtgeschwindigkeit beobachten?

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10 Antworten

Der Punkt auf dem Mond ist kein physikalisches Objekt in dem Sinne, sondern ein Ereignis, nämlich das Auftreffen von Licht zu einem bestimmten Zeitpunkt an einer bestimmten Stelle.

Diese Ereignisse sind physikalisch unabhängig, und der Ort des Auftreffens vermag sich daher beliebig schnell zu bewegen, insbesondere mit Überlichtgeschwindigkeit.

Wenn er das tut, tut er das übrigens unabhängig von der Wahl des Bezugssystems. Was davon sehr wohl abhängig ist, ist die Richtung, in die sich der Ort des Auftreffens bewegt.

Verwendet man nämlich ein Koordinatensystem Σ' als Bezugssystem, relativ zu dem sich das gesamte Erde-Mond-system Σ quer zur Ausbreitungsrichtung des Lichtsignals schnell genug bewegt, so ist der Lichtfleck überall auf seinem Weg zugleich und bewegt sich sogar im die entgegengesetzte Richtung.

Das liegt daran, dass die Stelle, wo der Lichtfleck in Σ zuerst ist, in Σ' deutlich weiter vom Absendeort (da wo die Quelle zu diesem Zeitpunkt t'[0] war) entfernt ist als etwa der, wo der Fleck in Σ zuletzt ankommt.

Der Lichtfleck Bewegt sich in Σ' also entgegen der Drehung des Lasers. Dieses Phänomen ist als Relativität der Gleichzeitigkeit bekannt. 

Eure Überlegung ist richtig. Der Punkt (wenn er angekommen ist, ein ziemlich riesiger Fleck) "bewegt" sich tatsächlich mit mehr als Lichtgeschwindigkeit.

Was nicht möglich ist: ein Astronaut sieht den Lichtfleck vorbeihuschen und möchte seinen Kollegen "vorwarnen".

Übrigens gibt es auch schon auf der Erde Strukturen, die sich mit mehr als Lichtgeschwindigkeit fortbewegen. Röntgenstrahlen in Materie oder Mikrowellen in Hohlleitern. (Das heißt nicht, dass sich die Energie schneller als das Licht bewegen würde oder dass man Informationen schneller als das Licht übertragen könnte - es sind die Wellen selbst, die sich schneller als das Licht bewegen.)

Das ganze kannst du auch einfacher haben: Nimm eine Lichterkette und lass die Lämpchen ganz kurz nacheinander aufleuchten. Dann kann sich der Lichtpunkt mit beliebiger Geschwindigkeit bewegen.

Aber effektiv bewegt sich dabei gar nichts. Die Lämpchen bleiben an ihrem Platz.

ihr macht einen Denkfehler:

Ihr geht davon aus, dass der "Laserpunkt" am Mond sofort der Hand folgt - das ist natürlich nicht so. Die Photonen verlassen den Laser mit Lichtgeschwindigkeit und laufen ca 1 Sekunde, bis sie den Mond erreichen.
Wenn du die Hand bewegst, werden die schon laufenden Photonen ja nicht beeinflusst. Erst wenn die Photonen, die den Laser verlassen NACHDEM du die Hand bewegt hast den Mond erreichen, siehst du den neuen Punkt.

Aber der Punkt auf dem Mond bewegt sich mit Überlichtgeschwindigkeit ...

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@freak115

nein, rechne es über die Laufzeit einfach aus, wann der "neue Punkt" seine neue Position erreicht und du wirst es sehen!

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@gfntom

Du irrst Dich. Natürlich gibt es eine Verzögerung, aber etwas 1,3 Sekunden nach der Bewegung würde der Lichtfleck (der allerdings sehr breit und unsichtbar sein dürfte) sich tatsächlich mit ω bewegt, wobei ω die Winkelgeschwindigkeit und r die Entfernung ist.

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@SlowPhil

Ihr habt recht, mein Fehler!

Allerdings ist diese "Bewegung" keine "echte", es wird keine Information transportiert. Der "neue" Lichtpunkt hat nichts mit dem akten zu tun, es sind andere Photonen die diesen erzeugen. Im Grunde ist es nichts anderes als würde dieser Lichtpunkt von einem anderen Laser erzeugt. Es bewegt sich also nicht wirklich etwas.

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in dem fall hast du den denkfehler, der punkt auf dem mond bewegt sich trotzdem mit überlichtgeschwindigkeit, die einzelnen photonen dabei natürlich nicht

stell dir einfach eine 300.000km breite wand vor und einen laserpointer in 100.000km abstand, der sich sehr schnell dreht.

das licht vom pointer braucht als ca 1/3s zur wand, sagen wir jetzt noch der pointer braucht 1/3s um sich um den winkel zu drehen, dass er von der linken seite der wand zur rechten wandert. es dauert jetzt also 2/3 es vergehen also 2/3s in denen der lichtpunkt von der linken zur rechten seite wandert und dabei 300.000km zurück legt

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@Epicmetalfan

ich merke grade, ist bisschen blöd erklärt so, da der abstand zu den enden der wand dann natürlich doch deutlich größer als 100.000km is, funktioniern würde es trotzdem

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@Epicmetalfan

Stimmt! Siehe meinen Kommentar zu SlowPhils Reaktion auf meine Antwort!

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Nach meinem Wissen ist der Laserstrahl konkav d.h.

wenn du die Linse nicht richtig einstellst, kommt er erst gar nicht zum mond,

da der Punkt dann zu groß ist und damit zu viel "Helligkeit" verliert. (Merkt man auch wenn man den Laser nachts benutzt und auf einen weit entfernten Baum zielt (Punkt ist größer)

Gruß Tom

oh man... du magst ja recht haben, das hat mit dem gedankenexperiment aber trotzdem nix zu tun...

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Stell dir vor das Licht wäre ein Wasserstrahl. Was würde passieren, wenn du den Schlauch nun bewegst...wäre das Wasser sofort auch an der neuen Stelle, wo du neu hingezielt hast?

nein, natürlich nicht, trotzdem kann der punkt mit überlichtgeschwindigkeit bewegt werden, siehe meine erklärung weiter oben

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Nein, aber das Ende des Wasserstrahls würde sich - mit entsprechender Verzögerung - um so schneller „bewegen“, je weiter es vom Schlauchende entfernt ist. 

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Du willst mit Licht mehr als Lichtgeschwindigkeit erzeugen? Das wird nicht hinhauen aber schöne Idee. Dein Laserpointer braucht schonmal 1,25 Sekunden bis du das Licht auf dem Mond siehst. Ich nehme auch an, dass der Effekt des Wasserstrahls wie in einer anderen Antwort geschrieben dem Ganzen recht nahe kommt.

Nicht das Licht selbst bewegt sich schneller als mit c, sondern der Lichtfleck. Das ist ein Riesenunterschied. 

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Meiner Überlegung nach müsstest du die Hand mit Überlichtgeschwindigkeit bewegen. 

Nun -Wenn du einen langen Stab in der Hand hast bewegt sich das Ende auch schneller als die Hand der ihn bewegt!

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@freak115

Bei einer Schallplatte auf einem Plattenspieler dreht sich die Mitte genauso schnell wie der äußere Rand ansonsten würde die Schallplatte kaputt sein.

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@freak115

Ja, aber bei so langen Stäben ist die Bewegung eben nicht mehr Synchron mit der Hand, da sich die "Information" der Bewegung auch erst ausbreiten muss (meinetwegen nennst du es "Elastizität")

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@Bibliothikar

Ok ... wenn in einem Stadium zwei Läufer laufen ...der eine auf der Innenbahn - der andere auf der Außenbahn - beide kommen gleich schnell an - dann war der auf der Aussenbahn aber VIEL schneller da e eine größe Strecke hatte .... deine Schallplattennaden muss auf der Aussenbahn auch mehr zurücklegen als in der Innenrille!

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@Bibliothikar

Du darfst nicht Bahngeschwindigkeit und Winkelgeschwindigkeit durcheinander bringen. Die gesamte Schallplatte dreht sich überall mit derselben Winkelgeschwindigkeit ω, aber eine Rille im Abstand r von der Mitte mit der Bahngeschwindigkeit ωr. 

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