Woher wussten damals die Wissenschaftler, dass man Masse nicht auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigen kann und dies unendlich viel Energie kosten würde?

8 Antworten

Nein, ausprobiert haben die das nicht m. E., aber durch Berechnungen und mittels Verstand.

Für relativistische Massen gilt:



dabei ist m_0 die Ruhemasse, v die Geschwindigkeit der Masse und c die Vakuumlichtgeschwindigkeit.

Weiterhin gilt für die Energie:



wobei das hier vorkommende m die relativistische Masse m(v) ist:



Nähert sich jetzt die Masse mit der Geschwindigkeit v der Vakuumlichtgeschwindigkeit c an, so steht im Argument der Wurzel dann quasi 1-1, was gleich Null ist. Die Wurzel aus Null ist ebenfalls Null und man erhält Ruhemasse dividiert durch praktisch Null, was für den Grenzwert eine unendlich große Zahl bedeutet und diese dann multipliziert mit dem Quadrat der Vakuumlichtgeschwindigkeit, ist ebenfalls unendlich, womit dann auch letztlich die Energie unendlich wäre.



Beste Grüße,

C.F. Gauss - princeps mathematicorum.

Woher ich das weiß:Studium / Ausbildung – Universität Helmstedt, TU Braunschweig, GAU Göttingen

Durch 0 teilen ist nicht erlaubt. Es kommt also gar nichts heraus.

Wenn schon dann ist die Wurzel aus Null entweder eine positive oder eine negative unendliche Zahl.

Und somit wäre eine unendlich negative Energie auch als Ergebniss richtig .

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@Blume8576

Wenn ich die Formel umstelle und c als Geschwindigkeit einsetze

Kommt heraus :

Wurzel aus ( 1-( c^2/ c^2) )= mc^2 / E

Klammer ausrechnen :

Wurzel aus 0 = mc^2/ E

Um die Wurzel weg zu bekommen beide Seiten zum Quadrat nehmen

0 = ( mc^2/ E ) ^2

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@Blume8576
Durch 0 teilen ist nicht erlaubt.

Genau, deshalb ist auch der Grenzwert angegeben.

Wenn schon dann ist die Wurzel aus Null entweder eine positive oder eine negative unendliche Zahl.

Wieso? Die Wurzel aus Null ist Null und nichts Anderes.

Und somit wäre eine unendlich negative Energie auch als Ergebniss richtig .

Die Geschwindigkeit v strebt aber gegen c und nicht gegen -c, also kann nur unendlich herauskommen.

Beste Grüße,

C.F. Gauss - princeps mathematicorum.

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@CarolusGauss

Beim Wurzel ziehen kommt als ergebniss immer plus und minus heraus.

Wenn ich 0=(mc^2/E)^2 habe bekomme ich auf der rechten Seite immer ein Ergebniss gröser 0 ......

Also ist nach der Formel 0 = 0, 0000000000000000.....00000001 ?

Das wäre der Beweis das es im Universum niemals nichts geben kann....

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@Blume8576

....,bei 0 = ( mc^2/E) ^2 muss fûr E natűrlich unendlich eingesetzt werden , da bei der Umstellung mit c gerechnet wurde um auf 0 zu kommen.....

Auch wenn ich etwas unendlich oft teile sof bleibt am Ende doch ein Teil űbrig

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@Blume8576
Auch wenn ich etwas unendlich oft teile sof bleibt am Ende doch ein Teil űbrig

du hast gerade herausgefunden dass sich nichts mit einer masse m>0 mit lichtgeschwindigkeit bewegen kann.

gratuliere!

siehst du, wenn man sich hinsetzt und die formeln studiert, dann kann man etwas lernen.

doch was passiert - und zwar unabhängig von der energie E - wenn die masse exakt 0 ist? dann geht die gleichung ja auf, und wir sehen dass sich ein objekt mit masse m=0 mit lichtgechwindigkeit bewegt.

(interessanterweise ist diese aussage wie schon oben angedeutet unabhängig von der energie. die kinetische energie hängt aber vom bezugssstem ab! oh nein, sehen wir etwa eine konsequenz davon dass sich ein objekt mit masse m=0 in jedem bezugssystem mit lichtgeschwindigkeit bewegt? hier machen wir besser schluss, bevor wir das weltbild von Blue8576 zu sehr verletzen....)

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@Reggid

du hast nicht kapiert was die Formel aussagt , wenn man sie Umstellt .

Da laut Einstein E=mc^2 ist ,ist auch Energie Masse .

Licht hat Energie folglich auch Masse . 

Aber hey ....ihr dreht es ja so das immer passt.

Man teilt ja nicht durch unendlich sondern nur durch den Grenzwert der gegen unendlich geht.

Dann kommt heraus das 0 nicht gleich 0 ist .

0 = 0,000000.......00000001 nach dieser Formel.

Das stimmt ja nicht.....

Und bei der nächsten Rechenaufgabe bin ich auf deine Rechnung gespannt.......

Hier sind so viele Fragen mit Rechnungen auf die nie einer rechnet.....nur bla bla bla.....

Entweder ihr "Experten" hier könnt es nicht oder euer Weltbild wird zerstört, wenn ihr nach dem rechnen merkt das da was nicht passt.

Schade das wir nicht so lange leben bis jemand mit 98% c fliegt.

Dann könnten wir uns in der Kneipe treffen und um ein Bier wetten was wirklich passiert ;)

Ich Wette : Die Uhr geht nicht nach.

Auserdem steigt die Masse eines Körpers nicht, wenn sie beschleunigt wird.

Masse ist das Material (Atome) aus dem er besteht. Diese Anzahl bleibt bei Geschwindigkeit gleich.

Masse (Atomanzahl) mit 0 km/h = Masse (Atomanzahl) mit c

Die abgegebene Aufprallenergie ändert sich mit der Geschwindigkeit.

Leider wird hier zu oft Masse, Energie und Gewicht verwechselt.

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@Blume8576

Das E = m ist, hat der Nobelpreisträger T'Hooft wunderbar veranschaulicht, als er die Konstanten normiert hat, so dass die Vakuumlichtgeschwindigkeit c den Wert Eins animmt, also c = 1 ist, dann folgt ja E = m * 1² = E = m * 1 = m, also Energie E ist äquivalent zur Masse m

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@CarolusGauss

das ist doch schön . Dann hat Licht also Masse und fliegt mit c.......

Sobald es entsteht hat es Energie, folglich Masse, diese Masse setze ich in die Formel ein und stelle sie nach 0 um , Ergebnis

0 =0,000000.......000000001

Somit bestätigt :)

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@Blume8576
Da laut Einstein E=mc^2 ist ,ist auch Energie Masse .
Licht hat Energie folglich auch Masse .

Nach dem Wording, das CarolusGauss verwendet, ist mit Masse einfach die gesamte Energie, dividiert durch c², gemeint. Da Licht Energie hat, hat es in diesem Sinne auch Masse. Was Licht jedoch nicht hat, ist Ruhemasse, die CarolusGauss mit m₀ bezeichnet. Es ist das alte Wording, das auch EINSTEIN selbst ursprünglich verwendete. An Schulen wird es immer noch verwendet.

m heißt auch Impulsmasse, denn es ist die Proportionalitätskonstante zwischen Impuls p› und Geschwindigkeit v›. Traditionell wird Masse allerdings auch als Proportionalitätskonstante zwischen Kraft F› und Beschleunigung a› definiert.

In diesem Fall muss man in der Relativitätstheorie zwischen Quermasse (das ist die Impulsmasse) m₀γ=m und Längsmasse m₀γ³=mγ² unterscheiden. Und Letztere ist beim Photon unendlich, denn man kann es weder schneller noch langsamer machen, jedenfalls nicht durch Beschleunigung.*)

Heutzutage wird ein anderes Wording verwendet, weil man Dinge gern durch Größen ausdrückt, die unabhängig vom Bezugssystem sind. Solche Größen sind die Ruheenergie E₀=m₀c², der Pseudo-Betrag

√{(E/c)² – ‹p,p›} = √{(E/c)² – (p_x)² – (p_y)² – (p_z)²} = m₀c

des sogenannten Viererimpulses

p» := (E/c | p›) = (E/c | p_x | p_y | p_z)

und natürlich die Ruhemasse m₀, die eigentlich alle dieselbe Größe sind.**) Letztere wird heutzutage einfach als Masse und mit m bezeichnet, man spart sich den Index '0'. Teilt man den Viererimpuls durch dieses m (nach dem modernen Wording), kommt die sogenannte Vierergeschwindigkeit

v» := (γc | γv›) = (γc | γv_x | γv_y | γv_z) = (c·dt/dτ | dx/dτ | dy/dτ | dz/dτ)

heraus, wobei dτ eine kleine Spanne Eigenzeit und dt eine kleine Spanne in sogenannter Koordinatenzeit darstellt. So ergibt sich

p» = m·v»,

was an die NEWTONsche Gleichung

p› = m·v›

erinnert. Der Pseudo-Betrag der Vierergeschwindigkeit ist immer gleich c. Die sogenannte Viererbeschleunigung ändert nur ihre Richtung in der Raumzeit.

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*) In optisch dichter Materie ist Licht langsamer, was man aber anders beschreiben muss, nicht als Abbremsung, denn sobald das Licht die optisch dichte Materie wieder verlässt, ist es sofort wieder mit c unterwegs.

**) Die Lichtgeschwindigkeit c ist als absolute Konstante ein Artefakt des Maßsystems. Man könnte ebensogut Längen in Sekunden messen, der Alltagstauglichkeit halber eben in Mikro- (300m) und Nanosekunden (30cm). Dann wäre einfach c=1.

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Leichte Teilchen, wie Elektronen, kann man schon mit vergleichsweise geringem Aufwand auf Geschwindigkeiten beschleunigen, die in der Größenordnung der Lichtgeschwindigkeit liegen. Ein paar hundert Kilovolt reichen. Diese Elektronen bringt man in ein homogenes Magnetfeld, schaut sich die Kreis- bzw. Spiralbahnen an ("Fadenstrahlrohr"). Daraus lässt sich dann die zunehmende relativistische Masse bei hohen Beschleunigungsspannungen ermitteln.

Woher ich das weiß:Studium / Ausbildung – Abschluss als Diplom-Physiker

Eine mathematische Gleichung sagt es ihnen: Siehe die Antwort von CarolusGauss: https://www.gutefrage.net/frage/woher-wussten-damals-die-wissenschaftler-dass-man-masse-nicht-auf-lichtgeschwindigkeit-beschleunigen-kann-und-dies-unendlich-viel-energie-kosten-wuerde?bearbeitet#answer-343981299

Es handelt sich ja schließlich nur um die Masse aus Sicht des Beobachters, relativ zu dem die Masse sich bewegt.

Aber: Unterschiedlich schnell gegen das Objekt bewegte Beobachter nehmen seine Masse als unterschiedlich groß wahr.

Man sagt daher, die Masse (genauer: ihr Anteil, der auf die Geschwindigkeit des Objekts relativ zum Beobachter zurückzuführen ist) sei relativ.

Absolut – d.h aus Sicht aller Beobachter gleich – ist nur die Ruhemasse des Objekts: die Masse also, die es aus seiner eigenen Sicht heraus hat.

Damals war es eine Theorie, die sich aus der Lorentz-Transformation von Geschwindigkeiten ergab.

Diese mündete dann in die Spezielle Relativitätstheorie von Albert Einstein.

Heute ist es keine Vermutung mehr, sondern man kann diese Massenzunahme an den Teilchen, die im CERN beschleunigt werden, messen.

Woher ich das weiß:Studium / Ausbildung

Masse zunahme. .1 kg Eisen wird beschleunigt .Nimmt das Gewicht ( Masse in kg) zu oder die Anzahl der Atome , die Masse aus der das 1 kg Eisen besteht ?

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@Blume8576

Die Anzahl der Atome bleibt gleich (es gibt keine magische Erschneinung neuer zusätzlicher Atome) und die Art der Atome bleibt gleich (Eisen verwandelt sich nicht in schwereres Uran).

Statt dessen nimmt die Masse des gleichen SToffes einfach zu.

Und es ist ein relativistischer Effekt:

Der Astronaut in dem schnellen Raumschiff merkt davon nichts, für ihn wirkt alles unverändert. Für einen externen Beobachter wäre aber ersichtlich, dass alle Bewegungen im Raumschiff (Herz etc.) verlangsamt sind, weil größere Massen bewegt werden müssen.

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@BurkeUndCo

Die Masse ist das Material aus dem etwas besteht.

Das Gewicht der Masse in kg ist abhängig vom Ort.

Wenn die Masse zunimmt muss mehr Material da sein.

Wenn das Gewicht zunimmt muss mehr Gravitation da sein.

Was jetzt?

Erzeugt Geschwindigkeit Gravitation?

Ein kg Uran setzt eine bestimmte Menge Energie frei.

Wenn die gleiche Masse bei c mehr wiegt kann man daraus nach der Formel E = mc ^2 mehr Energie gewinnen.

Alles ist also verlangsamt? Bei c steht dann das Herz? Pilot tot?

Alles steht bei c ? Keine Atomschwingungen mehrs? Kein Licht das mehr abgestrahlt wird da nichts mehr schwingen kann. ...

Hmm .....hier mal eine Frage von mir ( die Frage mit Glaswűrfel kam in einer anderen Diskusionen auf , das Beispiel ist dort auch noch mal irgendwo erklärt )

https://www.gutefrage.net/frage/wer-kann-die-relativitaetstheorie-an-diesem-beispiel-erklaeren

Vieleicht kannst du ja alle Widersprűche auflösen die bei der Diskusion mit SlowPhil auftreten :)

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@Blume8576

Nein, das ist mir nicht möglich einen Text zu verfassen, in dem man auf ein paar Zeilen die Spezielle Relativitätstheorie so erklären kann, dass ein Laie ohne Physikstudium sie versteht.

Kauf Dir ein gutes Buch zu diesem Thema, da gibt es viele und investiere die Zeit das zu lernen. Es rentiert sich.

Es gibt z.B. ein kleines Büchlein zu diesem Thema von einm Albert Einstein, das ich wirklich als sehr verständlich empfand.

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@BurkeUndCo

Wenn du dich so toll auskennst dann löse die Wiedersprüche auf.

Masse ist laut Physik das Materiel aus dem ein Objekt besteht.

Die Masse ändert sich bei Geschwindikeit nicht.

Da muss ich mir kein Buch über SRT kaufen.

Ich habe oben eindeutige, einfache Fragen gestellt . Die kann also nur einer beantworten der Studiert hat ?

Hier noch mal :

Alles steht bei c ? Keine Atomschwingungen mehrs? Kein Licht das mehr abgestrahlt wird da nichts mehr schwingen kann. ...

Bei 99% c bewegen sich also die Atome der Raumschiffhülle extrem langsam . Alle pyhsikalischen Vorgänge sind dort also auch langsamer.

Nun trifft Licht von ausen auf die Hülle . Die Energie trifft auf die Elektronen , Protonen und Neutronen des Atoms.

Diese bewegen sich aber so gut wie nicht und können diese Energie somit nicht schnell "verarbeiten" und als Licht wieder abstrahlen. In dieser Langsamen Zeit kommt aber ständig von ausen ( der schnelleren Zeit) neue Lichtenergie dazu.

was Passiert nun mit dieser ständigen Energiezufuhr im Atom, wenn dort die zeit fast steht ?

Ich Wette das dazu in keinem Buch etwas steht......

Du kannst das doch bestimmt  in ein Paar Sätzen erklären.

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@Blume8576

Nein, ich habe zwar Physik studiert, aber ich kann das Dir nicht in ein paar einfachen Sätzen erklären.

Es gibt einen Grund, warum man in der Grundschule Lesen und Rechnen lern.

Dann gibt es ein Gymnasium.

Und dann Universitäten.

Wenn man die SRT in ein paar Sätzen auf GuteFrage so erklären kann, dass jeder es versteht, warum sollte dann jemnand 8 Jahre Physik studieren?

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man hat das ja noch nie ausbrobiert,

In einem Zyklotron geraten die beschleunigten Elektronen bei hohen Geschwindigkeiten "aus dem Takt". Das würde bei konstanter Masse nicht passieren.

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