Überlichtgeschwindigkeit

[Mondkalb]

Die Länge ist völlig belanglos. Jede Kraftübertragung im Stab kann sich nur mit Unterlichtgeschwindigkeit fortbewegen.

[Agent Scullie]

Stichwort Nullenergie, meiner Überlegung nach müsste man doch nur die Materie oder Energie in den Nullzustand bringen.

diese Nullenergie ist aber die Energie des Vakuumzustandes, und der zeichnet sich dadurch aus, dass keine Materie vorhanden ist. Materie kann man also nur dadurch in den Vakuumzustand bringen, dass man sie verschwinden lässt.

Und schon wäre das Thema
Lichtgeschwindigkeit keines mehr.Was keine Masse hat kann auch nicht
schwerer werden und ließe sich unendlich beschleunigen.

das mit dem schwerer werden solltest du besser schnell vergessen, das ist eine veraltete Vorstellung. In der modernen Sprechweise kennt man nur noch die geschwindigkeitsunabhängige Ruhmasse, bei v -> c gegen unendlich gehen tut nur noch die Energie, nicht die Masse. Beschrieben wird dies durch die Energie-Impuls-Beziehung (mc)^2 = (E/c)^2 - p^2.

Beim Vakuumzustand muss man nun beachten, dass dieser sich dadurch auszeichnet, dass alle Moden aller Quantenfelder in ihrem Grundzustand sind. Bei einem Materiefeld mit Masse (d.h. dessen Feldquanten eine Masse besitzen) ist es nun so, dass die Geschwindigkeit, mit der sich ein Feldquant bewegt, eine Eigenschaft der Feldmode ist, von der das Teilchen ein Anregungszustand ist. Diese Geschwindigkeit ist unabhängig von der Besetzungszahl der Mode, d.h. der Anzahl der Teilchen. D.h. die jeweilige Geschwindigkeit kommt der Mode auch im Vakuumzustand zu. Die Grundzustandsenergie der Mode breitet sich folglich mit der Geschwindigkeit aus, die ein Teilchen haben würde, das eine Anregung der Mode wäre.

Nimm als Beispiel ein Elektron. Nach der Quantenfeldtheorie ist dieses ein Feldquant eines zugrundeliegenden Feldes, des Elektronenfeldes. Da Elektronen die Lichtgeschwindigkeit nicht erreichen können, da sie der Energie-Impuls-Beziehung unterliegen, kann sich auch die Grundzustandsenergie des Elektronenfeldes nicht mit Lichtgeschwindigkeit oder schneller ausbreiten, da die Energie-Impuls-Beziehung nicht nur eine Eigenschaft des einzelnen Elektrons ist, sondern auch des Elektronenfeldes selbst.

Wie ich darauf komme? Schwingung, alles im Universum schwingt, oszilliert.
Und alles was oszilliert muss durch einen Schwingungsnullpunkt, dh. masselos
energielos.Oder sehe ich das falsch?

ich glaube, hier schmeißt du was durcheinander. Eine Schwingung lässt sich beschreiben durch eine zeitabhängige Auslenkung:

A(t) = A0 cos(2 pi f t)

wobei f die Frequenz ist und A0 die Amplitude. Dein Durchgang durch einen "Schwingungsnullpunkt" bezeichnet offenbar den Zustand A(t) = 0, der in einer Schwingungsperdiode T = 1/f zweimal eintritt, da die cos-Funktion dann einen Nulldurchgang hat. Der Grundzustand, dessen Eigenschaft die Nullpunktenergie ist, ist aber etwas anderes, er bedeutet nämlich, dass die Amplitude A0 minimal ist. Aufgrund der Quantenmechanik kann sie nicht genau null werden, da sie einer Unschärfebeziehung unterliegt, was auch der Grund für die Existenz der Nullpunktenergie ist.

Wenn die Amplitude nicht minimal ist, die Schwingung aber den Nullpunkt A(t) = 0 durchläuft, dann hat man keine Nullpunktenergie. Die Summe aus kinetischer und potentieller Energie ist dann genauso groß wie zu allen anderen Zeiten der Schwingung mit konstanter Amplitude A0, nämlich

E = 2 (pi f)^2 A0^2

Das ist ein völlig klassischer Effekt, im Gegensatz zur Nullpunktenergie, die quantenmechanischer Natur ist und damit zusammenhängt, dass die Amplitude nicht null werden kann.

Bei einer mechanischen Schwingung, wenn also die Auslenkung A(t) die Position eines Teilchens ist, ist die Masse des schwingenden Teilchens sowohl von der Auslenkung A(t) als auch von der Amplitude A0 unabhängig. Es spielt also weder eine Rolle, ob die Auslenkung gerade ihren Nulldurchgang hat oder die Amplitude minimal ist.
Bei einer Feldschwingung, bei der der Wert des Feldes an einem Punkt die Rolle der Auslenkung übernimmt, ist die Masse von Quanten des Feldes (also Teilchen) ebenfalls von Auslenkung und Amplitude unabhängig. Eine Erhöhung der Amplitude erhöht nur die Zahl der Teilchen.

(Müsste noch eingehender diskutiert werden)
Will man schneller sein als Licht, ist dies mit den bekannten physikalischen Gesetzen und Mitteln dieses Universums nicht möglich.

und weil sowohl Schwingungsvorgänge als auch die quantenmechanische Nullpunktenergie sehr gut durch die bekannten physikalischen Gesetze beschrieben werden können, erlauben sie keine Überschreitung der Lichtgeschwindigkeit

D.h. man muss eine Grenze überschreiten bei der unser Verstand das Handtuch wirft

nö, der Verstand nicht, nur die bekannte Physik. Für mögliche Konzepte für überlichtschnelle Raumantriebe sei auf den Sammenthread im Sci-Allgemein-Forum verwiesen:

http://www.scifi-forum.de/science-fiction/scifi-allgemein/46155-sammel-thread-f-r-ftl-antriebe-verschiedenen-scifi-universen-6.html#post1927551

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EDIT (autom. Beitragszusammenführung) :
Agent Scullie schrieb nach 12 Minuten und 49 Sekunden:

Es ist halt so ein Gedanke den ich "spinne" und gerne weiterspinnen möchte
auch mit evtl.Gleichgesinnten.Da habe ich halt gedacht so ein SciFi-Forum
wäre das Richtige.Wird hier nicht auch über Warp-Antrieb, Wurmlochtheorie
und Beamtechnologie gesprochen?

ich persönlich bin prinzipiell auch der Meinung, dass, da wir hier in einem Scifi-Forum sind, solche Themen auch in diesem Unterforum diskutierbar sein sollten. Jedoch ist die Mehrheit der Community wohl der Meinung, dass es für solche Zwecke die Science-Fiction-Unterforen gibt. Allerdings ist man in diesen dann wiederum zuweilen der Meinung, wissenschaftlich angehauchte Themen gehörten eher hierher in Technik&Wissenschaft-Forum. Man muss hier also durchaus damit rechnen, von Pontius zu Pilatus geschickt zu werden

Gerade bei so Grenzthemen, wie der Realisierung von Überlichtgeschwindigkeit unter Rückgriff auf möglichst physikalisch konsistente Mittel, ist es schwierig, das richtige Unterforum zu finden. Zumindest im Scifi-Allgemein-Forum scheint es aber noch einigermaßen liberal zuzugehen.

[Stormking]

[/color][/size]Eine Frage hab ich noch und nicht genervt sein,

angenommen das Rohr ist ein Stab und nur 1 Parsec lang
würde es sich dann mit der Lichtgeschwindigkeit genauso verhalten
wenn ich den Stab vorwärts bewege.
Würde sich das bei der relativ kurzen Strecke bemerkbar machen
oder wäre hier die Reaktion instantan

Das ist völlig wurscht. Ein mechanischer Schock, Stoß o.ä pflanzt sich durch jedes Material mit der spezifischen Schallgeschwindigkeit des Materials fort, die in jedem Fall (weit) unter der Vakuumlichtgeschwindigkeit liegt.

[Agent Scullie]

Man kommt da an der Relativitätstheorie kaum vorbei, sie ist durch zahlreiche Untersuchungen sehr genau bestätigt. (Auch wenn sie offensichtlich noch nicht der Weisheit letzter Schluss ist, weil eine Zusammenführung mit der Quantentheorie für sehr kleine Größenordnungen noch aussteht.)

hier muss man allerdings unterscheiden zwischen der speziellen RT und der allgemeinen RT. Die spezielle RT konnte man bereits sehr erfolgreich mit der Quantentheorie zur Quantenfeldtheorie kombinieren. Nur die allgemeine RT macht noch Probleme.


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EDIT (autom. Beitragszusammenführung) :
Agent Scullie schrieb nach 8 Minuten und 17 Sekunden:

Was ist denn mit dem Hinweis auf den Nulldurchgang bei Oszillation?
Als 1985 meine Ausbildung zum Elektroniker begann, las ich an einer Litfaßsäule
einen Bericht zu Prof.Klaus von Klizing zum Quanten-Hall Effekt das da eine
Oszillation der Elektronen bei nahe Null Grad Celsius von 1x 10*14 Hertz gemessen wurde.Kann mir das einer erklären?Wie kann etwas oszillieren
was sich eigentlich nicht mehr bewegen dürfte?

wie ich schon sagte, das ist die Nullpunktschwingung des quantenmechanischen harmonischen Oszillators, da wird die Amplitude der Schwingung minimal, aber nicht exakt null. Da der Oszillator dann keine Energie mehr abgeben kann, ist er trotz der nichtverschwindenden Schwingung "kalt".
Mit dem Nulldurchgang der Schwingung hat das aber wie erläutert nichts zu tun.

[McWire]

Ach ok! Dankeschön! Nun gut, wäre irgendwo aber schon auch ein wenig dreist zu unterstellen, daß es sich instantan bewege.

Das ist nicht dreist, sondern aufgrund unserer Alltagserfahrung einfach nur logisch, da offensichtlich beobachtbar. Wenn wir einen Stab beliebiger Länge nehmen und ihn bewegen, so bewegt sich aus unserer Sichtweise der gesamte Stab gleichmäßig und es kommt zu keinen Kompressionsphänomenen aufgrund der Schallgeschwindigkeit.

Ein langer Stab von paar km verhält sich dann eben nicht mehr wie ein Stab von paar m, da sich beim Anschub der Stab wie eine Kette von Molekülen bzw. Atomen verhält und nicht mehr wie ein vermeintlich starres Objekt.

Der Druck auf ein Stabende verursache nämlich eine Kompressionswelle die sich mit Schallgeschwindigkeit ausbreitet und das andere Stabende somit erst nach einer endlichen Zeitspanne erreicht und bewegt.

Interessant ist auch der Fall, wo man wie beim Speerwerfen den Stab mittig packt, dann würden nämlich zwei Wellen den Stab durchlaufen, eine Kompressionswelle nach Vorne und eine Expansionswelle nach Hinten.

Das tritt normalerweise auch bei Stäben von Metergröße auf, aber kann aufgrund der geringen Werte nicht direkt beobachtet werden.

Wo jetzt die Beobachtungsgrenze dieses Phänomen liegt, weiß ich leider auch nicht, dürfte aber bei schätzungsweise einigen hundert bis tausend Kilometern liegen.

[Rudidudi]

OK, das mit der "Gummistange" habe ich verst.
Wie verhält es sich aber im Vacuum des All`s wo eine Temperatur
von 2,7 Grad Kelvin vorherrscht, die auch das Material des Stabes
oder des Rohres annimmt, die Atome also fast stillstehn?
Es wird hier immer von "Schallwellen" gesprochen.
Ich will auf das Ende des Stabes nicht mit dem Hämmerchen hauen so dass sich eine Impulswelle durch den Stab fortpflanzt, sondern mit der Hand "sanft" nach vorne schieben.Käme da immer noch eine Kompession zustande?
Ansonsten dank für die Geduld

[Stormking]

OK, das mit der "Gummistange" habe ich verst.
Wie verhält es sich aber im Vacuum des All`s wo eine Temperatur
von 2,7 Grad Kelvin vorherrscht, die auch das Material des Stabes
oder des Rohres annimmt, die Atome also fast stillstehn?

Ist egal, es geht hier ja nicht um die "Eigenbewegung" der Atome.

Auch feste Materie besteht quasi aus "nichts", die Abstände zwischen den Atomen sind (im Verhältnis zum Atom selbst) riesig, die stoßen nicht aneinander, sondern wirken nur durch Kräfte aufeinander ein. Und diese Kräfte werden nur mit Lichtgeschwindigkeit übertragen. Nun braucht ein Teilchen, welches so "angeschubst" wurde etwas Zeit, um seinerseits wieder das nächste Teilchen anzuschubsen, weshalb am Ende eben die nochmal wesentlich geringere Schallgeschwindigkeit herauskommt, die zudem noch vom Material abhängt. Das kann man sich vorstellen wie einen Staffellauf, bei dem die Läufer selbst mit Lichtgeschwindigkeit unterwegs sind, aber die Staffelstabübergabe immer wieder zu Verzögerungen führt, so daß am Ende eine wesentlich geringere Endgeschwindigkeit zustande kommt.

Es wird hier immer von "Schallwellen" gesprochen.
Ich will auf das Ende des Stabes nicht mit dem Hämmerchen hauen so dass sich eine Impulswelle durch den Stab fortpflanzt, sondern mit der Hand "sanft" nach vorne schieben.Käme da immer noch eine Kompession zustande?

Natürlich, das ist ein- und dasselbe.

[Rudidudi]

Ergo et jeht nit basta
Jedenfalls nicht mit dem Aggregatzustand der Materie, könnte man so sagen oder?
Gibt es denn ein Denkmodel das sich in dieser hinsicht auf die Welleneigenschaft
der Materie bezieht, also nicht die Sache mit dem Stab sonder mit der LG?

[Agent Scullie]

Ergo et jeht nit basta
Jedenfalls nicht mit dem Aggregatzustand der Materie, könnte man so sagen oder?
Gibt es denn ein Denkmodel das sich in dieser hinsicht auf die Welleneigenschaft
der Materie bezieht, also nicht die Sache mit dem Stab sonder mit der LG?

ja, das ist die relativistische Quantenmechanik, aus der sich die schon erwähnte Quantenfeldtheorie ergibt, auf der auch deine Nullpunktenergie beruht. Da wird ein Materieteilchen durch eine Wellenfunktion bzw. durch ein Quantenfeld beschrieben, die/das im Falle eines Spin-1/2-Teilchen der Dirac-Gleichung gehorcht. Aus der kann man ableiten, dass das Teilchen die Lichtgeschwindigkeit nicht erreichen oder überschreiten kann. Nimm z.B. an, zu einer Zeit t1 sei die Wellenfunktion des Teilchens auf einen Raumbereich mit dem Radius R beschränkt. Dann folgt aus der Dirac-Gleichung, dass sich die Wellenfunktion innerhalb eines Zeitraumes Delta_t maximal auf einen Raumbereich mit dem Radius R + Delta_t*c ausgedehnt haben kann.

[Admiral R]

Das ist nicht dreist, sondern aufgrund unserer Alltagserfahrung einfach nur logisch, da offensichtlich beobachtbar. Wenn wir einen Stab beliebiger Länge nehmen und ihn bewegen, so bewegt sich aus unserer Sichtweise der gesamte Stab gleichmäßig und es kommt zu keinen Kompressionsphänomenen aufgrund der Schallgeschwindigkeit.

Ein langer Stab von paar km verhält sich dann eben nicht mehr wie ein Stab von paar m, da sich beim Anschub der Stab wie eine Kette von Molekülen bzw. Atomen verhält und nicht mehr wie ein vermeintlich starres Objekt.

Der Druck auf ein Stabende verursache nämlich eine Kompressionswelle die sich mit Schallgeschwindigkeit ausbreitet und das andere Stabende somit erst nach einer endlichen Zeitspanne erreicht und bewegt.

Interessant ist auch der Fall, wo man wie beim Speerwerfen den Stab mittig packt, dann würden nämlich zwei Wellen den Stab durchlaufen, eine Kompressionswelle nach Vorne und eine Expansionswelle nach Hinten.

Das tritt normalerweise auch bei Stäben von Metergröße auf, aber kann aufgrund der geringen Werte nicht direkt beobachtet werden.

Wo jetzt die Beobachtungsgrenze dieses Phänomen liegt, weiß ich leider auch nicht, dürfte aber bei schätzungsweise einigen hundert bis tausend Kilometern liegen.

Aus unserer Alltagserfahrung kannst du auch beobachten, daß man beliebig schnell werden könnte, wen da nur die Reibung nicht wäre..und doch würde es nicht hinhaun..^^ für mich dennoch dreist.

[McWire]

Aus unserer Alltagserfahrung kannst du auch beobachten, daß man beliebig schnell werden könnte, wen da nur die Reibung nicht wäre..und doch würde es nicht hinhaun..^^ für mich dennoch dreist.

Es ist nun einmal eine Tatsache, dass sich beide Enden eines kurzen Stabes nahezu gleichzeitig in Bewegung setzen, wenn ich ihn bewege.
Die Zeitverzögerung ist kürzer als die Fehlertoleranz jeder Messanordnung, die man dafür entwerfen könnte.

[Pyromancer]

Die Zeitverzögerung ist kürzer als die Fehlertoleranz jeder Messanordnung, die man dafür entwerfen könnte.

Bei einem 60cm-Stahlstab wäre das eine Zeitverzögerung von etwa 0,1 Millisekunde , die man messen muss.
Was genau soll daran schwierig sein?

[Rudidudi]

Ich da hin- und hergerissen. Einerseits ist gut geschriebene populärwissenschaftliche Literatur natürlich ein Muß. Otto Normalbürger soll zumindest die Chance haben, die Ergebnisse der Forschung, die er mitfinanziert, zumindest grob vereinfacht nachzuvollziehen.

Leider meinen andererseits viele Leute tatsächlich, nach der Lektüre eines solchen popeligen Buches (wobei meist noch jeder Absatz, der Mathematik enthält, übersprungen wird) wirklich mitreden und Top-Wissenschaftlern Fehler und Irrtümer nachweisen zu können. Woher diese massive Selbstüberschätzung kommt, ist mir ein Rätsel.

Mit Verlaub

Was mir ein Rätsel ist, ist die Arroganz mancher Menschen,Sorry.
Aber bei dem, von diesen, erreichtem Wissen, wäre da nicht Demut
und Verständnis angebrachter?

Wer hat da gesagt, je mehr ich weiß, desto bewusster ist mir, daß ich nichts weiß?

[Mondkalb]

Bei einem 60cm-Stahlstab wäre das eine Zeitverzögerung von etwa 0,1 Millisekunde , die man messen muss.
Was genau soll daran schwierig sein?

Das ist wohl eher im Bereich von 2 Nanosekunden, was aber trotzdem nicht unmessbar wäre.

Edith sagt, ich rede Blech. ^^
Man muss wohl nicht von der Lichtgeschwindigkeit sondern von der Schallgeschwindigkeit in Stahl ausgehen, dann ist es doch nur 0,1 ms.

[McWire]

Bei einem 60cm-Stahlstab wäre das eine Zeitverzögerung von etwa 0,1 Millisekunde , die man messen muss.
Was genau soll daran schwierig sein?

Ich habe mir den Wert irgendwie kleiner vorgestellt, was wohl daran liegt, dass ich mit ~c gerechnet habe.

Natürlich kann man eine Messanordnung erfinden, bei der man das feststellen kann, allerdings kann man das nur mit Lasern und sehr genauen Zeitmessern.

Ein Otto-Normalbürger wird diese Zeitverzögerung nicht so erfahren können, dass er sich dessen bewusst ist.

Darum ging es mir ja bei meiner Aussage.

Die Alltagserfahrung sagt, dass sich der gesamte Stab gleichzeitig in Bewegung setzt, wenn ich ihn anschubse. Darum auch die erste Verwirrung bei dem Gedankenexperiment mit einem sehr langen Stab.