Werden Astronauten jemals in Lichtgeschwindigkeit reisen können?
Ja, vielleicht wie würde sowas funktionieren wie könnte man menschen in Lichtgeschwindigkeit fortbewegen würde ein Menschlicher Körper solch Geschwindigkeit aushalten?
7 Antworten
Hallo LoveKitten,
zuerst will ich auf die letzte Frage antworten:
...würde ein Menschlicher Körper solch Geschwindigkeit aushalten?
Ja, er würde. Es sind starke Beschleunigungen (damit sind alle Änderungen von Geschwindigkeiten einschließlich Richtungswechsel gemeint), die Probleme machen und ggf. nicht überlebt werden. Der Sturz bringt Dich nicht um, es ist der Aufprall.
RelativitätsprinzipMehr noch, er würde sie als solche nicht einmal spüren, denn Geschwindigkeit ist relativ. Du sitzt vielleicht gemütlich im Café und merkst nichts davon, dass es mit ca. 1000km/h um die Erde und mit knapp 30km/s um die Sonne transportiert wird. Das Sonnensystem bewegt sich mit ca. 250km/s um das Zentrum der Milchstraße, und relativ zum kosmischen Hintergrund hat es z.Z. knapp 370km/s drauf. Wir merken nichts davon. Das ist die Quintessenz von GALILEIs Relativitätsprinzip (RP). Die grundlegenden Beziehungen zwischen physikalischen Größen (= Naturgesetze) sind unabhängig davon, in welchem Koordinatensystem die Größen selbst ausgedrückt werden.
Die Teilchen der kosmischen Hochenergiestrahlung bewegen sich relativ zur Erde mit fast Lichtgeschwindigkeit, wir uns relativ zu ihnen also auch. Bewegst Du Dich in einen von einer Bezugs-Uhr U aus definierten Koordinatensystem mit konstanter Geschwindigkeit (v|0|0), so kannst Du ebensogut Dich als ruhend und U als mit (-v|0|0) bewegt beschreiben.
Geschwindigkeit als Richtung in der RaumzeitAls Analogie für die Raumzeit kannst Du Dir eine Landschaft mit Straßen oder eine Tischplatte mit Salamis drauf vorstellen. Die Breite d einer Straße bzw. Salami steht für die räumliche Ausdehnung Deines Raumfahrzeugs, die Längsrichtung für die jeweilige Zeitrichtung.
Die Länge L steht für die Dauer Δτ = Ⲧ eines Vorgangs an Bord - nach Deiner Uhr Ω, der Eigenzeit. Die von U aus ermittelte Zeit Δt heißt Koordinatenzeit und ist in der Raumzeit auch eine Koordinate für ein Ereignis. Eine zweite Straße oder Salami - oder ein Maßstab - symbolisiert U.
Die erstgenannte Salami liegt im Winlel θ dazu und lässt sich als Diagonale eines Rechtecks mit den Seitenlängen Δz (entspricht Δt) und Δx (entspricht Δs) parallel und senkrecht zur anderen Salami (bzw. Maßstab) auffassen. PYTHAGORAS sagt in diesem Fall, dass
(1) Δz² + Δx² = L²cos²(θ) + L²sin²(θ) = L².
Zeit ist nicht Raum; wir können nicht erwarten, dass zwischen Δτ, Δt und Δs ein solches Verhältnis besteht.
In der NEWTONschen Mechanik (NM) ist einfach Δt ≡ Δτ, und bei zwei gleichzeitigen Ereignissen ist auch Δs eine absolute Größe.
In der Speziellen Relativitätstheorie (SRT) ist das anders, denn das Konzept der Gleichzeitigkeit muss durch das abgeschwächte des raumartigen Abstands ersetzt werden. Im Unterschied dazu ist die Eigenzeit ein zeitartiger Abstand.
Die Lichtgeschwindigkeit...... ist eigentlich ein Tempo (Betrag einer Geschwindigkeit), das üblicherweise mit c bezeichnet wird. Es ist aber kein gewöhnliches Tempo, sondern eines, das direkt aus den MAXWELL-Gleichungen, also Naturgesetzen hervorgeht und daher selbst eines ist, eine universelle Konstante.
Spezielle RelativitätstheorieAls Naturgesetz unterliegt c dem RP, was heißt: Was sich relativ zu Dir (als ruhend betrachtet) mit c bewegt, das bewegt sich relativ zu jedem Beobachter oder Körper (als ruhend betrachtet) mit c und umgekehrt.
Daher kannst Du Dich nicht c relativ zu U mit c bewegen, denn dann müsstest Du das relativ zu Dir selbst tun. Relativ zu Dir selbst bewegst Du Dich aber natürlich gar nicht, schon gar nicht mit c.
Das heißt aber nicht, dass Du irgendwie auf eine Art Wand triffst. Vielmehr kannst Du relativ zu einer Bezugs-Uhr U theoretisch in beliebig kurzer Eigenzeit eine beliebig lange Weglänge zurücklegen. Nur legt dann sozusagen Dein Jetzt auch entsprechend mehr Koordinatenzeit zurück.
Die Beziehung ist in gewisser Weise ähnlich wie (1), in gewisser Weise aber auch das Gegenteil davon:
(2.1) Δt² − Δs²⁄c² = Ⲧ²∙γ − Ⲧ²∙β∙γ = Ⲧ² = Δτ²
Hierbei ist β = v⁄c das Tempo in Einheiten von c, γ = 1⁄√{1 − β²} tritt an die Stelle von cos(θ) und β∙γ an die Stelle von sin(θ).
Bei raumartig getrennten Ereignissen gilt für den Gleichzeitigkeitsabstand entsprechend
(2.2) Δs² − c²Δt² = Δς².
Dabei ist
(3.1) γ = Δt⁄Δτ = E⁄mc² (spezifische Energie)
und
(3.2) βγ = Δs⁄cΔτ = √{γ² − 1} = p⁄mc (spezifischer Impuls).
Masse m, Betrag mc des sog. Viererimpulses und Ruheenergie sind dieselbe Größe.
Moin,
lt. Relatitivitätstheorie kann man die Lichtgeschwindigkeit nicht erreichen. Aber schon ein paar 100 km/h unter der Lichtgeschwindigkeit sind natürlich möglich. ...
Es gibt dazu Theorien! Die meisten anderen Planetensystem sind nur mit Generationsraumschiffen erreichbar. (Schaue dich doch mal hier um: https://www.youtube.com/channel/UC5E9-r42JlymhLPnDv2wHuA/videos ...)
Die Geschwindigkeit ist nicht das Problem für den menschlichen Körper, sondern etwas, das sich Trägheit nennt! Die Trägheit wird bei Beschleunigungen wirksam!
Weil Geschwindigkeiten recht uninteressant sind, merkst du auch nicht das sich die Erde selbst dreht, das sie sich um die Sonne dreht und das sich unser Planetensystem um das Zentrum der Milchstraße dreht! Außerdem entfernen sich die Galaxien ständig voneinander! ...
Die Trägheit wirkt schon bei Kampfjets! Piloten müssen spezielle Hosen tragen, damit das Blut nicht aus dem Kopf in die Beine gedrückt wird! (Kein Blut im Kopf=>Bewusstlosigkeit!) Bei Raketen ist es ungemein schlimmer! ...
Grüße
Nicht "in", und natürlich auch nicht "mit", denn kein materielles Objekt unserer Erfahrungswelt kann die Lichtgeschwindigkeit erreichen.
Und ja, ein menschlicher Körper hält jede beliebige Geschwindigkeit aus, allerdings nicht jede Geschwindigkeitsänderung, sprich, Beschleunigung.
Aber niemand zwingt einen Astronauten dazu, möglichst schnell an die Lichtgeschwindigkeit heranzukommen. Man kann ja die Beschleunigungsstrecke beliebig lang machen, sagen wir ein Lichtjahr. Dann kommt man auf etwa 9,5 m/s^2, also knapp unter der Erdbeschleunigung.
Warst Du im Physikunterricht eigentlich immer das Näschen pudern? Und wofür gibt es analoge Bücher und das Internet mit seinen Tausenden von Seiten zur (speziellen) Relativitätstheorie.
Nein, da die Lichtgeschwindigkeit nicht von Materie erreicht werden kann. Es gibt gewisse Möglichkeiten, die im Raumstehen, wie zum Beispiel die Krümmung der Raumzeit oder Wurmlöcher, aber das jetzt auszuführen würde den Rahmen sprengen. Kurz gesagt: Wenn die Menschheit einmal hohe Geschwindigkeiten, die für Raumfahrt relevant sein könnten, erreicht, dann nicht dadurch, dass eine bestimmte Strecke in einer bestimmten Zeit zurückgelegt wird, sondern dadurch dass die Strecke oder die Zeit so angepasst wird, dass es nichtmehr stumpf A nach B heisst sondern mehr so eine Art Abkürzung geschaffen wird.
Leider nicht.
Massebehaftete Objekte können die Lichtgeschwindigkeit nicht erreichen.
Was hohe Geschwindigkeiten und deren Aushalten betrifft: Da kommt es auf die Beschleunigung an. Wenn die z.B. 1 G nicht übertrifft, könnte ein Mensch die auch über lange Zeitspannen hinweg ertragen.
Es ist Bestandteil einer Theorie. Der ART. Die ist geradezu phänomenal bestätigt. Die Überlegung dazu kann jedem gelingen: Damit ein massebehafteter Körper auf c beschleunigt werden kann, müsste unendlich Energie aufgewendet werden. Und das ist nicht möglich, da es nicht unendlich Energie gibt.
Der Unterschied ist der: Der Mensch von vor 300 Jahren (sofern es nicht NEWTON oder jemand Ähnliches gewesen wäre) hätte vielleicht nicht geglaubt, dass solch eine Kommunikation möglich wäre, weil das einfach über seine Vorstellungskraft gegangen wäre. Ein besonderes wissenschaftliches Argument, warum das niemals möglich sein sollte, hätte er nicht gehabt.
Bei der Lichtgeschwindigkeit ist das Gegenteil der Fall: Ein Physiker hätte ein Erreichen oder gar eine Überschreitung von c vor 120 Jahren für möglich gehalten. Erst ab 1905 war ein physikalisches Argument gegen eine solche Möglichkeit bekannt.
Es ist auch kein normales Tempolimit. Es gibt keine Obergrenze dafür, wie schnell Du nach Deiner eigenen Uhr durch den Weltraum rasen kannst (Δs/Δτ). Dies ist mit der physikalischen Größe 'Impuls' verknüpft.
Allerdings gibt es auch noch die Größe 'Energie', und mit ihr ist die "Geschwindigkeit" verknüpft, mit der Du nach einer Bezugs-Uhr U, relativ zu der Du Dich so schnell bewegst, auch durch die von U aus bestimmte Koordinatenzeit bewegst (Δt/Δτ).
Mindestgeschwindigkeit ist 1, und insgesamt ist sie auch stets größer als die durch den Raum. Deshalb bleibt die konventionelle Geschwindigkeit
(Δs/Δτ)(Δt/Δt) = Δs/Δt
immer unter c.
Ist das denn sicher oder nicht auch nur Theorie? Bzw. nur begründet auf dem heutigen Stand unseres Wissens? Hätte man Menschen vor 300 Jahren erzählt, dass man mal mit jemandem reden kann der sich auf der anderen Seite der Erde befindet, hätten sie einem wohl auch den Vogel gezeigt.
Oder sehe ich da was falsch?