Überlichtgeschwindigkeit? < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
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(Frage) beantwortet  | | Datum: | 11:09 Mo 21.01.2008 | | Autor: | Idale |
Hi,
also die frage wurde bestimmt schon etliche male gestellt, aber ich würde es gerne trotzdem noch mal wissen, warum kann man nicht mit überlichtgeschwindigkeit fliegen?
der wikipdia-artikel ist mir zu komplex, als dass ich es verstehen würde - deshalb bitte ich um eine simple erklärung (for dummies sozusagen)?
In einer vorlesung hat man mir gesagt, dass man eine masse nicht mit unendlich viel energie beschleudigen kann? aber warum bräuchte ich überhaupt unendlich viel energie, reicht nicht nur eine ganz große energie?
MFG
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Hallo!
Ich kann dir keine gute Erklärung geben, warum man generell nicht schneller als Lichtgeschwindigkeit reisen kann, aber zu dem zweiten Teil kann ich dir was sagen.
Du kennst sicher diesen Faktor [mm] \gamma=\frac{1}{\wurzel{1-\frac{v^2}{c^2}}} [/mm] , der überall in den relativistischen Gleichungen auftaucht. Er ist eine Folge von Überlegungen zu Raum, Zeit und Masse, wenn man c als oberste, konstante und nicht überschreitbare Grenze für Geschwindigkeiten annimmt.
Die Masse eines Teilchens nimmt mit der GEschwindigkeit zu:
[mm] m(v)=\gamma*m_0
[/mm]
und das bedeutet, du mußt nicht nur klassisch Energie reinstecken, um die Geschwindigkeit zu erhöhen (Hier steigt die Geschwindigkeit mit der Wurzel der hineingesteckten Energie), sondern ein immer größer werdender Teil wird eben in die Erhöhung der Masse gesteckt. Des Weiteren hast du nun eine immer größere Masse, die du beschleunigen willst.
Wenn du [mm] \gamma [/mm] mal plottest, siehst du auch, was passiert:
[Dateianhang nicht öffentlich]
Hier ist c=1 gesetzt worden. Ab etwa 0,8c fängt die Masse an, extrem stark anzusteigen, wenn man die Geschwindigkeit weiter versucht zu erhöhen. Bei 1c ist die Masse unendlich groß, denn die Funktion hat da einen echten Pol. Und um eine unendlich große Masse zu beschleunigen, bräuchtest du unendlich viel Energie. Eine endliche Energie bringt dich zwar näher an c ran, aber die Masse wird dabei derart anwachsen, daß du immer drunter bleibst.
Am CERN in Genf entsteht zurzeit der leistunsfähigeste Teilchebeschleuniger der Welt, der beschleunigt Protonen auf 7 TeV, also 7 Tera-Elektronenvolt. Das ist so, als würden die Protonen durch einen Kondensator laufen, der mit 7.000.000.000.000 Volt aufgeladen wurde. Wenn man das mal mit der Ruhemasse des Protons vergleicht, hat dieser Beschleuniger etwa [mm] \gamma=7600 [/mm] , die Dinger sind also schon 7600 mal schwerer als in Ruhe. Dennoch erreichen sie nur etwa 99,9999983% Lichtgeschwindigkeit.
Die Argumentation hängt also leider sehr an diesem [mm] \gamma [/mm] fest, und das ist nicht so ganz anschaulich zu erklären.
Dateianhänge:
Anhang Nr. 1 (Typ: gif) [nicht öffentlich]
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(Antwort) fertig  | | Datum: | 00:32 Di 22.01.2008 | | Autor: | rainerS |
Hallo!
Event_Horizon hat dir ja schon erklärt, warum es unmöglich ist, eine Masse auf Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen.
Dieser Effekt ist sehr gut nachgewiesen, allerdings zunächst nur im mikroskopischen Bereich: wir haben keinen Antrieb, der es uns erlaubt, eine Raumkapsel auch nur auf einen nennenswerten Bruchteil der Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen. Es gibt allerdings im Weltall durchaus Objekte, die sich sehr schnell bewegen. Soweit man das durch Teleskope beobachten kann, halten die sich auch an die Vorhersagen der Relativitätstheorie.
Kurz gesagt: es gibt keine Beobachtung einer überlichtschnellen Bewegung.
Das heisst nicht, dass es unmöglich ist, dass sich etwas schneller als das Licht bewegt, nur dass man es nicht gemessen hat.
Tatsächlich erlauben die Gleichungen der speziellen Relativitätstheorie auch Bewegung mit Überlichtgeschwindigkeit: allerdings braucht man dann unendlich hohe Energie, um die Bewegung auf Lichtgeschwindigkeit abzubremsen. Es gab Versuche, solche Teilchen ("Tachyonen") nachzuweisen, aber ohne Erfolg. Eine Hypothese ist, dass unsere unterlichtschnelle Welt und die überlichtschnelle Welt keinerlei Wechselwirkung miteinander eingehen, dass also jede für sich getrennt existiert. Das ist nicht messbar und damit uninteressant.
Wenn es eine solche Wechselwirkung gäbe, so hätte das nach der Relativitätstheorie interessante Konsequenzen für die Kausalität, die Reihenfolge von Ursache und Wirkung. Für alle Beobachter in unserer Welt ist nämlich die Reihenfolge von Ursache und Wirkung dieselbe. Wenn also ein ruhender Beobachter eine Supernovaexplosion beobachtet, dann bläst es ihm danach die Haare vom Kopf; das Gleiche gilt auch für einen bewegten Beobachter. Die beiden messen einen unterschiedlichen Zeitabstand zwischen dem Ereignis "Supernova" und dem Ereignis "Druckwelle kommt auf dem Planeten an", aber immer die gleiche Reihenfolge.
Gäbe es aber Beobachter, die sich mit Überlichtgeschwindigkeit bewegen, dann könnten diese die Wirkung "Druckwelle" vor der Ursache "Supernova" feststellen. Das wäre eine Art Nachricht in die Vergangenheit. Was das wirklich bedeuten würde, ist mir nicht klar.
Es ist natürlich möglich, dass die Relativitätstheorie unvollständig ist, dass sie erweitert werden muss, um überlichtschnelle Bewegung korrekt zu beschreiben. Aber dazu müsste man erst einmal einen Effekt messen, der der Relativitätstheorie widerspricht. Bisher waren es die nicht erklärbaren Experimente, die zu den bedeutenden neuen Theorien in der Physik (Maxwell, Einstein, Bohr, Heisenberg, ...) führten.
Viele Grüße
Rainer
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