Wissenschaftliche Fragen

[Cubehamster]

Mir geistert schon seit längerem eine Frage im Kopf rum: „Kann man absolut konstante Geschwindigkeiten messen (wahrnehmen)?“.

Ich glaube die meisten hier wissen, dass je schneller man sich fortbewegt, desto langsamer die Zeit vergeht. Diese These ist auch in einem Experiment bewiesen worden. In dem Experiment wurde eine Atomuhr in einem Flugzeug transportiert. Danach wurde sie mit einer anderen Atomuhr, die am Boden blieb, verglichen. Die Uhr aus dem Flugzeug ging der Uhr am Boden leicht nach.

Nun Frage ich mich aber, woher man wissen soll, ob die Uhr im Flugzeug sich wirklich schneller bewegt hat, als die Uhr am Boden. Die Erde dreht sich ja um die eigene Achse, dadurch bewegt sich die Uhr am Boden um den Erdmittelpunkt. Aber das ist noch nicht alles. Die Erde dreht sich um die Sonne. Unser Planetensystem dreht sich um das Zentrum unserer Galaxie. Unsere Galaxie Bewegt sich im Universum. Ja wahrscheinlich Bewegt sich das ganze Universum durch den Raum.

Für Geschwindigkeit braucht man also immer einen Bezugspunkt um sie wahrnehmen zu können. Man kann nur Differenzen zwischen verschiedenen Geschwindigkeiten erkennen, die Geschwindigkeit selbst aber nicht. Was man aber wahrnehmen kann sind Geschwindigkeitsänderungen, also Beschleunigung und Abbremsen.

Nun könnte es sein, dass das ganze Universum mit einer absolut konstanten Geschwindigkeit durch den Raum fliegt. Niemand könnte diese Geschwindigkeit messen, weil es ja keinen Bezugspunkt und auch keine Geschwindigkeitsänderungen gibt. Wenn das Flugzeug teilweise entgegen der Summe der Bewegungsrichtungen von Erde, Planetensystem, Galaxie und Universum geflogen währe, hätte es ja teilweise auch sogar eine kleinere Geschwindigkeit haben müssen als die Uhr am Boden.

Ich denke mit der Lichtgeschwindigkeit, die ja absolut konstant ist, könnte man das Problem irgendwie Lösen. Komme aber auf keinen grünen Zweig.

Vielleicht kann mir Jemand hier helfen.

 

[Pogostar]

Wenn sich alles dreht, dann muss man in einer bestimmten konstanten Geschwindigkeit gegen die richtung fliegen. Das wäre dann der stillstand...

Aber deine Frage ist wirklich gut


EDIT:

Aber die Lichtgeschwindigkeit ist keine Lösung. Denn da würde die Zeit komplett stehen bleiben. Die X und Y Achsen von Raum und Zeit würden zusammenbrechen. 100%ige Lichtgeschwindigkeit ist unmöglich!

 

[Cubehamster]

Ich habe ein bisschen in Wikipedia gestöbert.

Die Definition der Geschwindigkeit ist nicht eindeutig, sondern nur gegenüber einem Bezugssystem sinnvoll. Aufgrund des Relativitätsprinzips kann keine absolute Ruhe definiert werden, sondern nur relative Ruhe gegenüber einem Bezugssystem.

Das heisst, dass das Experiment eigentlich wertlos wahr.

 

[Pogostar]

Ich habe ein bisschen in Wikipedia gestöbert.


Das heisst, dass das Experiment eigentlich wertlos wahr.

Ähm... ja solange man nicht weiß wie schnell wir uns eigentlich in konstanter ruhe bewegen, können wir nichts messen. Und das werden wir niemals herausfinden da wir niemals einen bezugspunkt haben werden, sofern dieser überhaupt existiert...

 

[Cubehamster]

Wenn man wüsste wie schnell sich das Licht wirklich bewegt, könnte man es als Bezugspunkt nehmen. Das Licht ist ja angeblich 300'000 km/s schnell. Wenn man nun genau feststellen könnte, dass man 300'000 km/s langsamer als das Licht ist, könnte man von sich behaupten, dass man in absoluter Ruhe ist. Nur sind diese 300'000 km/s nicht richtig, weil sie ja auf der Erde bestimmt wurden. Und wir wissen leider nicht was für eine Geschwindigkeit die Erden ja hat.

Leider werden wir nie wissen was für eine Geschwindigkeit wir wirklich haben, weil es kein absolutes Bezugssystem gibt. :cry:

 

[Mell@ce]

Wie Du schon richtig bemerkt hast gibt es keine absolute Geschwindigkeit. Man muss immer ein Bezugssystem dazu angeben. Weiterhin ist die Lichtgeschwindigkeit eine echte Konstante, die immer gleich ist, egal von welchem Bezugssystem man sie nimmt. Daraus resultiert ja auch die spezielle Relativitätstheorie. Bei beschleunigten Bezugssystemen hast Du auch richtig erkannt, kommen noch Beschleunigungsvektoren hinzu. Das wird durch die allgemeine Relativitätstheorie beschrieben.
Das Beispiel mit der Uhr bezieht sich auch auf ein Bezugssystem, nämlich das der Erde. Da die Erde nicht allein im Weltall ist kann man sie aber nicht isoliert betrachten sondern muss die Körper, die sich in ihrer unmittelbaren Nachbarschaft befinden mitberücksichtigen. Da ist natürlich als erstes die Sonne zu nennen, da sie die größte Anziehungskraft auf unsere Erde ausübt und 99.9% der Masse des gesamten Sonnensystems darstellt. Die Planeten unseres Sonnensystems und auch deren Satelliten (Monde) kann man aus diesem Grund auch so gut wie vernachlässigen. Auf dieses Bezugssystem bezogen kann man auch den ganzen restlichen Weltall vernachlässigen. Auch wenn sich unser Sonnensystem in einem Spiralarm unserer Galaxie befindet, die sich ebenfalls dreht (wieder relativ zu anderen Galaxien) ist dieser Einfluss noch geringer als der der Sonne auf unsere Erde. Somit kann man das Bezugssystem Erde nehmen und eine Korrektur bzgl. des Sonneneinflusses vornehmen. Das ist alles heutzutage Alltag.

Zum Experiment.
Es lief wie Du schon schriebst so ab, dass die Uhren am Boden synchronisiert und nach der Landung verglichen wurden. Es handelte sich natürlich nicht um irgendwelche Uhren sonder um Atomuhren, die nicht von äußeren Umständen abhängig sind. Und das ist der Punkt warum man überhaupt eine Aussage über die unterschiedlichen Zeiten treffen kann. Dass die Uhr im Flugzeug langsamer lief liegt hierbei nicht an der höheren Geschwindigkeit als solches als vielmehr an der höheren Beschleunigung. Die Beschleunigung am Start um bei der Landung, sowie die höhere Zentrifugalbeschleunigung des Flugzeugs.

Zu der Frage was denn sei, wenn unser Universum mit einer konstanten Geschwindigkeit fliegen würde und welche Auswirkungen das hätte.
Ganz klare Anwort: Überhaupt keine.
Konstante Geschwindigkeiten sind völlig uninteressant bei dieser Betrachtungsweise. Niemand kann in einem festen Bezugssystem objektiv feststellen ob er sich oder die Umwelt mit konstanter Geschwindigkeit bewegt, das hast Du ja selber ausgesagt. Auch für die Berechnungen spielt es überhaupt keine Rolle, da diese immer einem Bezugssystem zugeordnet werden müssen. Ein Beobachter aus einer anderen Galaxie würde aufgrund der Konstantheit der Lichtgeschwindigkeit natürlich andere Geschwindigkeiten in unserer Galaxie messen als wir es täten. Trotzdem hätte das keinerlei Einfluss auf die Richtigkeit unserer Messung.

Es ist ein Leid mit der Relativitätstheorie. Man kann wunderbar mit ihr rechnen und die Ergebnisse sogar praktisch nachweisen und verifizieren. Nur zum anschaulichen begreifen sind wir Menschen noch nicht weit genug

 

[--=Kenny=--]

Wow respekt Cubehamster sehr coole frage
(platzt einen ja fast der Kopf)

Ein Bezugssystem gibt es leider nicht aber ein Bezugspunkt muss es geben .
Der Bezugspunkt ist ja letztendlich der ursprung einer bewegung also muss es ihn geben,ob man in sehen oder Messtechnisch ermitteln kann ist eine andere sache.

 

[Mell@ce]

Wenn man wüsste wie schnell sich das Licht wirklich bewegt, könnte man es als Bezugspunkt nehmen. Das Licht ist ja angeblich 300'000 km/s schnell. Wenn man nun genau feststellen könnte, dass man 300'000 km/s langsamer als das Licht ist, könnte man von sich behaupten, dass man in absoluter Ruhe ist. Nur sind diese 300'000 km/s nicht richtig, weil sie ja auf der Erde bestimmt wurden. Und wir wissen leider nicht was für eine Geschwindigkeit die Erden ja hat.

Leider werden wir nie wissen was für eine Geschwindigkeit wir wirklich haben, weil es kein absolutes Bezugssystem gibt. :cry:

Die Lichtgeschwindigkeit ist eine Konstante das ist ja grad der Witz der Relativitätstheorie. Egal wo sie gemessen wird, sie ist für den Messenden identisch.
Beispiel:
Ein Beobachter auf der Erde sieht ein Raumschiff an der Erde vorbeifliegen. Er misst eine Geschwindigkeit von 0.5c (c = Lichtgeschwindigkeit ) Nun schaltet das Raumschiff sein Frontscheinwerfer an.
Frage: Welche Geschwindigkeit hat das Licht für den Raumschiffpiloten und welche für den Beobachter auf der Erde ?
Für die meisten wird es paradox klingen, aber beide Messen die konstante Lichtgeschwindigkeit c.
Ohne Relativitätstheorie müsste also der Beobachter das Licht mit 1,5c an sich vorbeifliegen sehen. Die Raumschiffgeschwindigkeit 0.5c und die Scheinwerferlichtgeschwindigkeit mit c.
Das ist aber eben nicht der Fall.
Die Relativitätstheorie hier zu erklären würde den Rahmen bei weitem sprengen deshalb empfehle ich jedem, der sich dafür interessiert, sich ein gutes Buch dafür zuzulegen. Gerade für die spezielle Relativitätstheorie gibt es viele Bücher für den interessierten Laien, die mit einfachen Dreisatz und Dreiecksberechnungen auskommen.
Für die allgemeine Relativitätstheorie sollte man dann schon ein wenig mathematisches Interesse aufweisen, da hier komplexere Formeln nötig sind um sie zu verstehen.

 

[Perplex]

Ich frag mich immer, wie es den Zeitpunkt des Urknalls geben konnte, ohne dass die Zeit, die für einen Zeitpunkt nunmal nötig ist, vor/während dem Urknall existiert hat.

Und wie kann das Universum selbst viel schneller expandieren, als Licht, obwohl ja Lichtgeschwindigkeit egentlich die Maximalgrenze an Geschwindigkeit darstellt.

 

[Mell@ce]

Ich frag mich immer, wie es den Zeitpunkt des Urknalls geben konnte, ohne dass die Zeit, die für einen Zeitpunkt nunmal nötig ist, vor/während dem Urknall existiert hat.

Und wie kann das Universum selbst viel schneller expandieren, als Licht, obwohl ja Lichtgeschwindigkeit egentlich die Maximalgrenze an Geschwindigkeit darstellt.

Zu 1:
Nach der RT ist der Raum unmittelbar mit der Zeit verknüpft. Weiterhin geht man nach der Urknalltheorie davon aus, dass es bis zum Urknall einfach keine physikalischen Gesetze und damit auch keine Zeit gab. Manche favorisieren auch die Theorie des pulsierenden Universums. Danach dehnt es sich bis zu einem bestimmten Punkt aus um daraufhin wieder in sich zusammen zu fallen. Danach fängt das ganze mit einem neuen Urknall an. Aber dadurch verschiebt man natürlich nur das Problem der Zeit. Denn wir Menschen können uns dann wieder nicht vorstellen wann dieses zum ersten Mal passiert ist und was vor allem davor war. Ein Teufelskreis

Zu 2.
Die Frage ist gut und ich kann sie nicht befriedigend beantworten. Nur so viel. Bei der Expansion des Universums muss man sich davon lösen, dass sich die einzelne Materie voneinander weg bewegt sondern viel mehr, dass der Raum als solches sich ausdehnt. Diese Ausdehnung unterliegt dann aber nicht mehr direkt dem Gesetzt des Relativitätstheorems, dass sich nichts schneller als Licht bewegen kann.

 

[Doctor]

Könnte man nicht den ominösen Punkt0, an dem der "Urknall" stattgefunden hat als Bezugspunkt nehmen? Wenn sich von diesem Punkt aus alles ausdent, müsste man doch eine absolute Geschwindigkeit berechnen können, oder?

 

[stophle]

Könnte man nicht den ominösen Punkt0, an dem der "Urknall" stattgefunden hat als Bezugspunkt nehmen? Wenn sich von diesem Punkt aus alles ausdent, müsste man doch eine absolute Geschwindigkeit berechnen können, oder?

Dieser Punkt ist heute ueber das ganze Universum ausgedehnt... -> Nein, kann man nicht!

 

[Cubehamster]

Die Lichtgeschwindigkeit ist eine Konstante das ist ja grad der Witz der Relativitätstheorie. Egal wo sie gemessen wird, sie ist für den Messenden identisch.
Beispiel:
Ein Beobachter auf der Erde sieht ein Raumschiff an der Erde vorbeifliegen. Er misst eine Geschwindigkeit von 0.5c (c = Lichtgeschwindigkeit ) Nun schaltet das Raumschiff sein Frontscheinwerfer an.
Frage: Welche Geschwindigkeit hat das Licht für den Raumschiffpiloten und welche für den Beobachter auf der Erde ?
Für die meisten wird es paradox klingen, aber beide Messen die konstante Lichtgeschwindigkeit c.
Ohne Relativitätstheorie müsste also der Beobachter das Licht mit 1,5c an sich vorbeifliegen sehen. Die Raumschiffgeschwindigkeit 0.5c und die Scheinwerferlichtgeschwindigkeit mit c.
Das ist aber eben nicht der Fall.
Die Relativitätstheorie hier zu erklären würde den Rahmen bei weitem sprengen deshalb empfehle ich jedem, der sich dafür interessiert, sich ein gutes Buch dafür zuzulegen. Gerade für die spezielle Relativitätstheorie gibt es viele Bücher für den interessierten Laien, die mit einfachen Dreisatz und Dreiecksberechnungen auskommen.
Für die allgemeine Relativitätstheorie sollte man dann schon ein wenig mathematisches Interesse aufweisen, da hier komplexere Formeln nötig sind um sie zu verstehen.

Vielen Dank erstmal für eure Interessanten Antworten.

Wenn die gemessene Lichtgeschwindigkeit stimmt, könnte man sie also als Bezugssystem verwenden. (Bei solchen Gedankenspielen komme ich manchmal an meine geistigen Grenzen )

 

[Cubehamster]

Die Lichtgeschwindigkeit die wir auf der Erde messen stimmt nicht genau, weil die Erde in Bewegung ist. Ich habe dazu ein Bild gemacht.
(Die Bewegungsrichtung des Messinstruments könnte natürlich auch völlig anders sein oder sich auch stetig verändern.)

Ich denke aber da die Geschwindigkeiten der Erdbewegungen im Vergleich zur Lichtgeschwindigkeit relativ gering sind, kann man die Messfehler
vernachlässigen. Wir müssen uns also damit abfinden, das man absolute
Ruhe niemals bestimmen kann.