Überlichtgeschwindigkeit

[McWire]

In dem Beitrag http://www.scifi-forum.de/science-fi...ml#post1700418 ist die Problematik wunderschön erklärt.

[sunshine123]

Danke für den Link, werde mir das mal in Ruhe durchlesen, ich hoffen meine Fragen sind dann geklärt.

[McWire]

Das Universum hat laut Wikipedia eine Ausdehnung von 78 × 10hoch9 Lichtjahre
Das alter ist jedoch nur 14 × 10hoch9 Jahre. Angenommen, das Universum wäre eine Kugel, dann hätte es einen Radius von ca. 39 × 10hoch9 Lichtjahre (1/2 mal die Ausdehnung). Wie geht das bei einem Alter von 14 × 10hoch9 Jahre. Hat sich das Universum mit Überlichttgeschwindigkeit ausgedehnt?

Wie gesagt, das geht mir nicht mehr aus dem Kopf

MFG

Das Thema haben wir gerade aktuell im Forum Technik & Wissenschaft - SciFi-Forum wo dieser Beitrag m.E. auch hin gehört. Schau mal unter http://www.scifi-forum.de/off-topic/...universum.html .

[sunshine123]

Folgendes verstehe ich nicht:

Wir wollen nun einen genauen Blick auf DS1 und DS2 werfen - aus der Warte der Funkbojen. Die Zeit auf den Raumstationen geht um ca. 15 % langsamer. Außerdem sind Bertrand und Clara erstaunlicherweise nicht gleich alt. Im Jahre 2300 ist Bertrand 60 Jahre alt, aber Clara ist erst 13.8 Jahre alt. Als das Bild von Bertrand Clara erreicht, sind auf den Raumstationen nur ca. 34.6 Jahre vergangen; Bertrand ist 94.6 Jahre alt, Clara 48.4 Jahre alt.

Warum ist im Jahre 2300 Bertrand 60 Jahre alt, aber Clara ist erst 13.8 Jahre alt? Aus Sicht welcher Perspektive?

Die beiden Kommandanten sind zu jedem Zeitpunkt gleich alt; hingegen zeigen die Uhren von F1 und F2 einen Zeitunterschied von 50 Jahren an und gehen ca. um 15 % langsamer.

Warum zeigen die die Uhren von F1 und F2 einen Zeitunterschied (Altersunterschied) von 50 Jahren an?

[Agent Scullie]

In dem Beitrag http://www.scifi-forum.de/science-fi...ml#post1700418 ist die Problematik wunderschön erklärt.

@sunshine123: wenn es dir so geht wie mir, dass du mit diesem von McWire verlinkten Beitrag nicht viel anzufangen weißt, kann ich dir auch noch diesen Beitrag von mir anbieten:

http://www.scifi-forum.de/science-fiction/scifi-allgemein/53837-physik-vs-science-fiction-4.html#post2036290

Richte dein Augenmerk besonders auf die zweite angehängte Grafik:

http://www.scifi-forum.de/attachments/science-fiction/scifi-allgemein/60166d1238013158-physik-vs-science-fiction-abb3htm.jpg

Es handelt sich dabei um ein Raumzeitdiagramm, senkrecht ist die Zeitachse eines Bezugssystems S1 aufgetragen, waagerecht die Raumachse dieses Bezugssystems. Wesentlich für die Verletzung der Kausalität und das Auftreten kausaler Schleifen ist die Relativität der Gleichzeitigkeit:

Relativität der Gleichzeitigkeit ? Wikipedia

Aufgrund derer ist die Raumachse des Bezugssystems S2 gegenüber der von S1 gekippt.

Die Kausalitätsprobleme bei Überlichtgeschwindigkeit sind jedoch lösbar, wenn man annimmt, dass es ein bevorzugtes Bezugssystem gibt, das eine absolute Gleichzeitigkeit auszeichnet. Das würde freilich den Relativitätsprinzip, dass alle gleichförmig bewegten Beobachter gleichberechtigt sind, widersprechen, man kann aber auch annehmen, dass auf fundamentaler Ebene das Relativitätstheorie gültig bleibt und erst sekundäre Effekte zur Auszeichnung eines bevorzugten Bezugssystems führen. Diese Variante habe ich hier erläutert:

http://www.scifi-forum.de/science-fiction/scifi-allgemein/46155-sammel-thread-f-r-ftl-antriebe-verschiedenen-scifi-universen-11.html#post2295893

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EDIT (autom. Beitragszusammenführung) :
Agent Scullie schrieb nach 37 Minuten und 9 Sekunden:

Herr Prof. Lesch würde jetzt sagen "Ja, wie jetzt?"

woher willst du denn so genau wissen, was Lesch jetzt sagen würde?

Ich lese oft von "Wurmloch" und "Reise in die Vergangenheit". Leider verstehe ich das nochweniger. Wenn ich eine "Abkürzung" nehme, ist das doch auch nur eine Verringerung der Reisezeit (wie bei Überlichtgeschwindigkeit). Wieso sollte der liebe Herr Kirk und Konsorten dann in der Vergangenheit landen.

zum einen gilt das mit der Relativität der Gleichzeitigkeit auch bei Wurmlöchern. Wobei das noch der harmlosere Effekt ist, da hierdurch eine einzelne Wurmlochverbindung nicht in den Vergangenheitslichtkegel führen kann.

Es gibt aber noch einen weiteren Effekt, der damit zu tun hat, dass ein Wurmloch nicht nur ein räumliches, sondern auch ein raumzeitliches Phänomen ist. Ein Wurmloch verbindet nicht einfach nur Punkte im Raum, sondern auch Punkte in der Raumzeit, die zeitlich weit auseinanderliegen können. Es gibt keinen Grund, warum die verbundenen Punkte nicht zeitlich weiter auseinanderliegen als räumlich. Ein Wurmloch könnte dich z.B. an einen 1000 Lichtjahren entfernt Punkt im Raum bringen, zugleich aber auch 10000 Jahre in die Vergangenheit oder Zukunft.

Hier wird allerdings eine Überlegung angestellt, dass solche Wurmlöcher, die Zeitreisen ermöglichen, aufgrund von Quanteneffekten instabil wären:

Final-Frontier.ch | Künstliche Wurmlöcher

Siehe Abschnitt "Zeitreisen verboten"

Das Universum hat laut Wikipedia eine Ausdehnung von 78 × 10hoch9 Lichtjahre
Das alter ist jedoch nur 14 × 10hoch9 Jahre. Angenommen, das Universum wäre eine Kugel, dann hätte es einen Radius von ca. 39 × 10hoch9 Lichtjahre (1/2 mal die Ausdehnung). Wie geht das bei einem Alter von 14 × 10hoch9 Jahre. [B]Hat sich das Universum mit Überlichttgeschwindigkeit ausgedehnt?

die Expansion des Universums ist kein speziell-relativistischer, sondern ein allgemein-relativistischer Mechanismus, der auf der Krümmung der Raumzeit basiert. Salopp formuliert expandiert dabei der Raum, und der kann das so rasant tun, dass die Entfernung zwischen zwei Objekte, z.B. zwei Galaxien, schneller als mit Lichtgeschwindigkeit anwächst. Zu Problemen mit der Kausalität kommt es dabei nicht, weil dadurch ja z.B. nicht ein Raumschiff überlichtschnell vom einen Stern zum anderen und zurück reisen kann.

[McWire]

Warum ist im Jahre 2300 Bertrand 60 Jahre alt, aber Clara ist erst 13.8 Jahre alt? Aus Sicht welcher Perspektive?

Aus der Perspektive der an den Raumstationen vorbei fliegenden Bojen.

[sunshine123]

@sunshine123: wenn es dir so geht wie mir, dass du mit diesem von McWire verlinkten Beitrag nicht viel anzufangen weißt, kann ich dir auch noch diesen Beitrag von mir anbieten:

Ich kann deshalb nichts damit anfangen, weil ich den Beitrag, oder besser gesagt, Teile davon nicht verstehe, und nicht etwa, weil ich es irgendwie besser wüsste.

Aus der Perspektive der an den Raumstationen vorbei fliegenden Bojen.

Also am Anfang heisst es in dem Nobelpreis-Thread, dass beide Personen 60 Jahre alt sind. Wenn nun Imaginäre Beobachter auf den beiden Bojen einen Altersunterschied "messen" können, dann ähhhhh....(Ja wie jetzt Herr Lesch???) Also beide Bojen bewegen sich NICHT relativ zueinander und die beiden Raumstationen bewegen sich relativ zu den Bojen mit gleicher Geschwindigkeit (c/2). Wieso sollte (relativ von den Bojen betrachtet), die Frau jünger sein als der Mann. Für die Imaginären Beobachter auf den beiden Bojen müsste doch Raumstation A beispielsweise eine andere Geschwindigkeit im Vergleich zu Raumstation B besitzen, damit (nach mehreren Jahren) die Frau jünger wäre als der Mann.

Der Altersunterschied kommt dadurch zustande, dass das Signal von F1 zu F2 über zwei sich bewegende Bojen übertragen wurden, welche sich relativ zu F1 und F2 bewegen und dadurch ihre Uhren um 15% langsamer vergehen.

Wie sacht der Lesch, Jaja NENE siehe oben.

Ich wollte eigendlich eine GANZ einfache Erklärung haben , warum es bei Überlichtgeschwindigkeit zu Paradoxien kommen kann. Das Problem ist, dass man das wahrscheinlich nicht einfach erklären kann (ich hatte 2 semester Physik als Nebenfach - alles vergessen.)

In finde in dem Beitrag vor allem die Bilder zu der dazugehörigen Erklärung gut.

Ich verstehs nur nicht

[McWire]

I
Also am Anfang heisst es in dem Nobelpreis-Thread, dass beide Personen 60 Jahre alt sind. Wenn nun Imaginäre Beobachter auf den beiden Bojen einen Altersunterschied "messen" können, dann ähhhhh....(Ja wie jetzt Herr Lesch???) Also beide Bojen bewegen sich NICHT relativ zueinander und die beiden Raumstationen bewegen sich relativ zu den Bojen mit gleicher Geschwindigkeit (c/2). Wieso sollte (relativ von den Bojen betrachtet), die Frau jünger sein als der Mann. Für die Imaginären Beobachter auf den beiden Bojen müsste doch Raumstation A beispielsweise eine andere Geschwindigkeit im Vergleich zu Raumstation B besitzen, damit (nach mehreren Jahren) die Frau jünger wäre als der Mann.

Ich verstehe an dieser Stelle von Hornblowers Beitrag ehrlich gesagt auch nicht, wie er auf diese Zahlen kommt.

Der Rest des Beitrags ist zu verstehen, nur dieser Teil irgendwie nicht.

[liathan]

Ich wil den verlinkten Thread nicht "Necromancern". Daher schreibe ich hier:

Was ich an dem Beispiel nicht verstehe:

1.) Das ganze bezieht sich doch nicht auf die jeweiligen biologischen Alter, oder ? Biologisch sind beide Kommandanten immer gleich alt, wenn man beide Raumstationen als gemeinsames Bezugsystem nimmt (kann man ja, sie bewegen sich ja gleich schnell in die selbe Richtung, oder?)

2.) Können auch dann noch Paradoxien entstehen, wenn es ÜBERHAUPT keine relativistische Bewegung gibt, sondern "nur" Warp-Antrieb gibt, aber eben kein Impuls der mehr als 0.05c schafft ?

Ich habe mir übrigens mal folgende Möglichkeit überlegt, wie man ganz ohne Überlichtgeschwindigkeit solche Paradoxien erzeugen kann (theoretisch jedenfalls). Vielleicht kann jemand mit physikalisch/mathematischem Hintergrund mal etwas dazu sagen, brennt mir nämlich die ganze Zeit schon unter den Nägeln:

Angenommen es gäbe ein MAterial, aus dem sich Schnüre fertigen ließen, die beliebig lang werden können (bis hin zu Lichtjahren). Wenn man eine solche Schnur straff spannt und daran zieht, wird sie ja mit weit << c bewegt. Dennoch würde sie sich aber am anderen Ende bewegen (sie ist ja straff), womit Informationen übertragen wären. (z.b. mit Morse).
Ginge das physikalisch gesehen ? (die technischen Probleme zu Zugfestigkeit und Material seien mal völlig ausgeklammert)

[Pyrrdacor]

Angenommen es gäbe ein MAterial, aus dem sich Schnüre fertigen ließen, die beliebig lang werden können (bis hin zu Lichtjahren). Wenn man eine solche Schnur straff spannt und daran zieht, wird sie ja mit weit << c bewegt. Dennoch würde sie sich aber am anderen Ende bewegen (sie ist ja straff), womit Informationen übertragen wären. (z.b. mit Morse).
Ginge das physikalisch gesehen ? (die technischen Probleme zu Zugfestigkeit und Material seien mal völlig ausgeklammert

Dazu gabs schon mal etwas im Technikforum:

http://www.scifi-forum.de/off-topic/...ht-geht-8.html

Im Endeffekt wird die Übertragung durch die Schallgeschwindigkeit des jeweiligen Materials beschränkt

[Stormking]

Angenommen es gäbe ein MAterial, aus dem sich Schnüre fertigen ließen, die beliebig lang werden können (bis hin zu Lichtjahren). Wenn man eine solche Schnur straff spannt und daran zieht, wird sie ja mit weit << c bewegt. Dennoch würde sie sich aber am anderen Ende bewegen (sie ist ja straff), womit Informationen übertragen wären. (z.b. mit Morse).
Ginge das physikalisch gesehen ?

Kurzfassung der Antwort: Nein, weil Materie nicht wirklich "fest" ist, sondern aus einzelnen Atomen besteht, welche von Kräften zusammengehalten werden. Diese Kräfte werden nur mit Lichtgeschwindigkeit übertragen. Der "Zug" wird also von Atom zu Atom nur mit Lichtgeschwindigkeit weiterübertragen, in der Praxis kommt die spezifische Schallgeschwindigkeit des Materials heraus.

[liathan]

Hat man eigentlich mittlerweile GraviWellen messen können ?

Ich hoffe - ehrlichgesagt - dass man das nicht kann. Es wäre zumindest ein Hinweis darauf, dass sie > c sein dürfen.

Das wiederum ließe einen Lichtblick für interstellare Reisen (nicht unbedingt auf Antriebe bezogen, wohl aber auf Kommunikation mittels Gravi-Wellen (falls es gelingt irgendwie mit ihnen zu interagieren))

[sunshine123]

Etv. kann mir ja trotzdem jemand in einem "irdischen" Beispiel verständlich machen, warum "Überlichtgeschwindigkeit" zu Paradoxien führen könnte. Selbst der Herr Lesch sagte in irgendeiner Folge von Alpha Centauri, dass dann die Kausalität nicht mehr gelten würde, ohne diese Aussage zu erklären. Beispielsweise würde ich bei einer Flasche Bier (was ich im Übrigen schon oft gemacht habe), jemandem Erklkären, dass "eine Reise in die Vergangenheit", nicht möglich ist, weil diese Reise meiner Vernunft völlig widerspricht. Eine Reise mit FTL widerspricht etv. irgendwelchen quadratischen Geleichungen, aber erzählen Sie das mal dem Kollegen bei einer Flasche Bier! Erst wenn diese Reise mit FTL meiner Vernunft widerspricht, dann bin ich zufrieden.

Bei Wikipedia steht folgendes:

Relativität der Gleichzeitigkeit ? Wikipedia

"Da die Reihenfolge raumartiger Ereignisse vom Beobachter (bzw. von dessen Bewegungszustand) abhängt, würde die Möglichkeit, dass eines der beiden Ereignisse das andere beeinflussen kann, zu Problemen mit der Kausalität führen. Denn wenn in einem Bezugssystem Ereignis A vor Ereignis B kommt, im anderen Bezugssystem jedoch Ereignis B vor Ereignis A, dann folgt daraus, dass sowohl A Ursache von B, als auch B Ursache von A sein kann. Damit lassen sich Paradoxien der Form konstruieren, in dem ein Ereignis sich selbst verhindert. Gleichzeitig bedeutet dies, dass Reisen mit Überlichtgeschwindigkeit Zeitreisen erlauben würden. Man reist von A zum späteren Ereignis B. Dann wechselt man durch normale Beschleunigung in ein Bezugssystem, in dem A später als B stattfindet. Anschließend reist man wiederum mit Überlichtgeschwindigkeit von B zu einem Ereignis vor A."

Ich verstehe das nicht! Wieso steht da so etwas, ohne in einfachem deutsch ein Beispiel dazu zu liefern, das jeder versteht. Solange ich es nicht verstanden habe, gehe ich davon aus dass es falsch ist.

[Agent Scullie]

Hat man eigentlich mittlerweile GraviWellen messen können ?

Ich hoffe - ehrlichgesagt - dass man das nicht kann. Es wäre zumindest ein Hinweis darauf, dass sie > c sein dürfen.

warum das denn?

[Agent Scullie]

Ich kann deshalb nichts damit anfangen, weil ich den Beitrag, oder besser gesagt, Teile davon nicht verstehe, und nicht etwa, weil ich es irgendwie besser wüsste.

deswegen ja der Hinweis, dein Hauptaugenmerk auf die angehängte Grafik:



zu richten. Beginnen wir doch einfach mal damit, was dir an dieser Grafik unklar ist. P, Q und R sind Ereignisse, d.h. Punkte in der Raumzeit. P ist z.B. der Start eines Raumschiffes, Q die Ankunft am Zielort und zugleich der Start zum Rückflug. R ist die Ankunft am Ausgangsort (gleicher Ort im Bezugssystem S1, nur andere, sprich: frühere, Zeit).

Ich wollte eigendlich eine GANZ einfache Erklärung haben , warum es bei Überlichtgeschwindigkeit zu Paradoxien kommen kann. Das Problem ist, dass man das wahrscheinlich nicht einfach erklären kann (ich hatte 2 semester Physik als Nebenfach - alles vergessen.)

sehr viel einfacher als in dem Wiki-Artikel zur Relativität der Gleichzeitigkeit und der von mir verlinkten Grafik geht es wahrscheinlich in der Tat nicht.


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EDIT (autom. Beitragszusammenführung) :
Agent Scullie schrieb nach 9 Minuten und 22 Sekunden:

Beispielsweise würde ich bei einer Flasche Bier (was ich im Übrigen schon oft gemacht habe), jemandem Erklkären, dass "eine Reise in die Vergangenheit", nicht möglich ist, weil diese Reise meiner Vernunft völlig widerspricht. Eine Reise mit FTL widerspricht etv. irgendwelchen quadratischen Geleichungen, aber erzählen Sie das mal dem Kollegen bei einer Flasche Bier! Erst wenn diese Reise mit FTL meiner Vernunft widerspricht, dann bin ich zufrieden.

nun, als Nichtbiertrinker kann ich nicht sagen, was ich jemandem bei einer Flasche Bier erzählen würde. Aber ich habe durchaus schon anderen Leuten etwas bei anderen Getränken erzählt. Da habe ich dann auch nicht von Gleichungen angefangen, sondern anhand eines Blattes Papier die Relativität der Gleichzeitigkeit erläutert, oder, wenn kein Papier und Stift verfügbar war, für die drei Ereignisse P, Q und R drei Becher genommen und die entsprechend auf dem Tisch positioniert, wobei die eine Richtung auf der Tischplatte als Zeitrichtung, die andere als Raumrichtung (jeweils des Bezugssystems S1) herhalten musste. Die gekippte Raumachse von S2 habe ich dann mit dem Finger gezogen.

Bei Wikipedia steht folgendes:

Relativität der Gleichzeitigkeit ? Wikipedia


Ich verstehe das nicht! Wieso steht da so etwas, ohne in einfachem deutsch ein Beispiel dazu zu liefern, das jeder versteht.

zwei Bilder, die die Relativität der Gleichzeitigkeit verdeutlichen, sind in dem Artikel ja schon enthalten:

Datei:Minkowski-Diagramm - Kausalität.png ? Wikipedia

Datei:Lorentz transform of world line.gif ? Wikipedia

Mit etwas Phantasie kann man sich aus dem Text und den beiden Bildern das von mir gepostete Bild:

http://www.scifi-forum.de/attachments/science-fiction/scifi-allgemein/60166d1238013158-physik-vs-science-fiction-abb3htm.jpg

zusammenreimen


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EDIT (autom. Beitragszusammenführung) :
Agent Scullie schrieb nach 5 Minuten und 54 Sekunden:

2.) Können auch dann noch Paradoxien entstehen, wenn es ÜBERHAUPT keine relativistische Bewegung gibt, sondern "nur" Warp-Antrieb gibt, aber eben kein Impuls der mehr als 0.05c schafft ?

ja, denn der Alcubierresche Warpantrieb (ich nehme an, den meinst du mit Warpantrieb) ändert ja nichts ander Relativität der Gleichzeitigkeit. Man konstruiert für den Flug vom Ereignis P nach Q eine Warpblase im Bezugssystem S1, und für den Rückflug dann eine im Bezugssystem S2. Schon hat man die kausale Schleifen P -> Q -> R.

Der Warpantrieb alleine bringt daher nichts, es ist ein bevorzugtes Bezugssystem erforderlich, das eine absolute Gleichzeitigkeit auszeichnet, wie z.B. die Raumachse von S1, so dass die Reise von Q nach R verboten ist.

Ich habe mir übrigens mal folgende Möglichkeit überlegt, wie man ganz ohne Überlichtgeschwindigkeit solche Paradoxien erzeugen kann (theoretisch jedenfalls). Vielleicht kann jemand mit physikalisch/mathematischem Hintergrund mal etwas dazu sagen, brennt mir nämlich die ganze Zeit schon unter den Nägeln:

Angenommen es gäbe ein MAterial, aus dem sich Schnüre fertigen ließen, die beliebig lang werden können (bis hin zu Lichtjahren). Wenn man eine solche Schnur straff spannt und daran zieht, wird sie ja mit weit << c bewegt. Dennoch würde sie sich aber am anderen Ende bewegen (sie ist ja straff), womit Informationen übertragen wären. (z.b. mit Morse).

wenn diese Schnur in S1 ruht, bastelt man einfach eine zweite Schnur, die in S2 ruht. Das FTL-Signal auf der ersten Schnur bewegt sich dann entlang der Raumachse von S1, das auf der zweiten Schnur auf der Raumachse von S2, und schon hat man eine kausale Schleife, d.h. eine Verletzung der Kausalität.