Was würde passieren, wenn man in einem Fahrzeug, das sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegt, die Scheinwerfer einschaltet?
10 Antworten
Ein Fahrzeug kann sich nicht mit Lichtgeschwindigkeit bewegen da es Masse hat. Aber angenommen es hätte 99% der Lichtgeschwindigkeit. Für jemanden der im Auto sitzt würde es so aussehen als würde sich das Licht der Scheinwerfer mit Lichtgeschwindigkeit entfernen. Für einen "ruhenden" Beobachter würde das Licht auch eine Geschwindigkeit von 1c haben. Der Geschwindigkeitsunterschied zwischen dem Auto und dem Licht wäre also scheinbar nur 1% der Lichtgeschwindigkeit.
Ich vermute, dass sich die Frage auf die Additivität von Geschwindigkeiten bezieht. Aus dem Alltag wissen wir, dass sich Geschwindigkeiten unter den entsprechenden Bedingungen addieren lassen. Also der Zug fährt x km/h, und ein Fahrgast läuft mit y km/h durch den Gang nach vorne. Ergo kommt nach einer simplen Addition x + y heraus für den Fahrgast.
Jedoch funktioniert dies nicht mehr in der Nähe oder genau bei der Lichtgeschwindigkeit. Auch dieses Scheinwerferlicht (in deinem Beispiel) ist genauso schnell wie das eines anderen (ruhenden) Scheinwerfers.
Mathematisch gesehen sorgt der "Lorentzfaktor" für die entsprechende Korrektur, so dass man auch mit einem solchen Experiment additiv nie über c hinauskommt.
Auch wenn man 0,75*c zweimal "addiert", kommt man nicht auf 1,5*c, sondern auf 0,96*c, das ist hier gezeigt:
https://de.wikipedia.org/wiki/Relativistisches_Additionstheorem_f%C3%BCr_Geschwindigkeiten
Zur Relativitätstheorie gehörten verschiedene Interferometer-Experimente, unter anderem ein Aufbau von Sagnac. Damit konnte gezeigt werden, dass die Lichtgeschwindigkeit auch dann konstant ist, wenn die Lichtquelle unterschiedlichen Rotationsgeschwindigkeiten ausgesetzt ist.
Es hängt von der "Wertung" des Beobachters ab und vom Bezug, zu was das Fahrzeug diese Geschwindigkeit haben "soll".
Auch die Richtung des Lichtstrahls zur Fahrtrichtung wäre zu beachten.
Erstens kann man sich nicht mit Lichtgeschwindigkeit bewegen (schon gar nicht mit einem Auto) und zweitens greift (eigentlich bei jeder Geschwindigkeit aber insbesondere nahe der Lichtgeschwindigkeit) der Lorentz-Faktor, welcher die Zeitdilatation, Längenkontraktion und Massenträgheit mathematisch nachvollziehen lässt.
Das heißt, selbst wenn man mit annähernd Lichtgeschwindigkeit reist (und mehr ist einfach nicht drin, weil sonst die Massenträgheit und damit der Energiebedarf zur Beschleunigung unendlich wird) sieht es für den Reisenden zwar aufgrund von Zeitdilatation und Längenkontraktion (das Eine bedingt dabei das Andere) so aus, als ob das Licht aus den Scheinwerfern sich mit Lichtgeschwindigkeit entfernt, aber für einen Beobachter, der nicht mitreist, bewegt sich der Reisende nur mit annähernd Lichtgeschwindigkeit und das Licht aus den Scheinwerfern mit Lichtgeschwindigkeit. Zudem vergeht für den nicht mitreisenden Beobachter aus dessen Perspektive die Zeit schneller als für den, der mit annähernd Lichtgeschwindigkeit reist. Nimmt man es genau genug, bewegt sich aus der Perspektive des mit annähernd Lichtgeschwindigkeit Reisenden der ruhende Beobachter mit annähernd Lichtgeschwindigkeit. Daher erscheint es dem Reisenden so, dass seine Zeit schneller verläuft, als die des ruhenden Beobachters, der sich für ihn mich annähernd Lichtgeschwindigkeit bewegt, aber darum geht es in dieser Frage ja nicht.
Die Lichtgeschwindigkeit hätte das Auto gegenüber irgendeinem Bezugsobjekt.
Die Scheinwerfer bewegen sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Auto. Logisch, sie sind ja an diesem befestigt. Somit haben die Scheinwerfer gegenüber dem Auto die Geschwindigkeit 0.
Das Licht der Scheinwerfer bewegt sich mit Lichtgeschwindigkeit vom Auto weg.