Überlichtgeschwindigkeit

[YellowThunder]

Überlichtgeschwindigkeit

Durchaus bin ich mir bewusst das dieser Thread sich vermutl. teilweise mit dem "Jemals mit Warp fliegen" Thread überschneiden wird, soll er auch

Naja, aber jetz zur eigentlichen Thematik:
Ich beginne in Kürze mit dem Physikstudium, und habe mich schon immer für relativistische Vorgänge interessiert.
Natürlich kommt man auf diese Weise unweigerlich zur allesbestimmend scheinenden Grenze, der Lichtgeschwindigkeit!

Nun gut allerdings ist mir folgendes in den Sinn gekommen:
Wer kann eigentlich mit Sicherheit behaupten das Lichtgeschwindigkeit eigentlich wirklich die höchste zu erreichende Geschwindigkeit im Universum ist?

Ich finde sogar es grenzt nahezu an Größenwahn und Egozentrik solch eine These aufzustellen nur weil es momentan danach aussieht.

Jetzt werdet ihr aufschreien, aber keine Angst ich begründe auch:
Nur weil es in unserem kleinen bescheidenen Eck des Universums keine messbaren oder vorstellbaren überlichtschnellen Dinge im Universum gibt, muss das nicht heißen, dass es solche nirgendwo gibt. Das selbe gilt etwa für die Linearität der Zeit. Ich meine was ist unser Beobachtungsraum?

Wir sind alle in einer Art Isaac Newton. Wir erkennen Gültigkeiten für unsere nähere Umgebung und fassen sie als Naturgesetze ab. Wer weiß ob es nicht mehr als nur 4 fundamentale Wechselwirkungen gibt... .

Von dem her nehme ich an, dass wir noch lange nicht alles wissen, und daher auch nicht mit Bestimmtheit Gesetze aufstellen können!

Abgesehen davon denke ich schon das wir irgendwann zu den Sternen reisen werden.
Hierbei halte ich allerdings künstliche Wurmlöcher eher für unrealistisch, denn wenn man bedenkt wie radikal man hierzu den Raum krümmen müsste.

So jetzt philosophiert ihr weiter...

[Bynaus]

Es ist eine grundlegende (aber letztlich unbewiesene) Annahme, dass die Naturgesetze überall im Universum dieselben sind. Bis jetzt konnte kein Hinweis darauf gefunden werden, dass die Naturgesetze in, sagen wir, 10 Mio Lichtjahren Entfernung anders sind als hier. Darauf basiert auch die Annahme, dass die Lichtgeschwindigkeit überall im Universum auf 3*10^8 m/s beschränkt ist.

Etwas ganz anderes ist die Frage, ob die Lichtgeschwindigkeit HIER beschränkt ist. Das hingegen ist einfach nachzuweisen.

Also, wenn sie hier beschränkt ist - und man nach heutigem Wissen annehmen kann, dass die Naturgesetzt überall gleich sind - dann darf man nach heutgiem Wissen annehmen, dass die Lichtgeschwindigkeit überall beschränkt ist. Klingt doch logisch, oder?

[YellowThunder]

und wie beschränkt unser Wissen ist...

wird allein dadurch ersichtlich, das niemand sagen kann was am "Rande des Universums" ist - eine Wand? fallen wir hinunter, oder sind es "unendliche Weiten"...

[Bynaus]

Falls das Universum eine nicht-euklidische Geometrie besitzt (dh, falls es im grossen Stil gekrümmt ist), dann gibt es vielleicht gar keinen Rand: So wie die Oberfläche einer Kugel keine Kante hat.

Falls es aber eine flache oder euklidische Geometrie besitzt, dann könnte es sein, dass das Universum eine Art "Inseluniversum" ist, das heisst, es geht in alle Richtungen zwar unendlich weiter: Aber da ist nichts, nichts und nochmals nichts. Aus weiter ferne betrachtet, ist unser ganzes Universum nur ein heller Punkt...

[LuckyGuy]

Ich denke, YellowThunder meint, dass die Annahme der Relativitätstheorie richtig zu sein scheint, in der Art, dass es irgendein "maximales Tempolimit" in der Natur gibt.

Woher will man wissen, das die LG dieses Tempolimit darstellt?

Das ist hier die Frage, glaube ich.

[Spocky]

Original geschrieben von LuckyGuy
Woher will man wissen, das die LG dieses Tempolimit darstellt?

Das lässt sich sehr leicht über die Relativitätstheorie darstellen. Theoretisch kann es auch noch Tachyonen geben, aber das werden wir nie feststellen. Für uns "Masse"wesen ist die LG absolute Obergrenze:

M(v)=M(0)/(1-v²/c²)^1/2

[LuckyGuy]

Spocky, erkläre es bitte mal allgemeinverständlich. Ich bin kein Physiker und kann mit dem Formelkauderwelsch nix anfangen.

Dass die Relativitätstheorie für Masseteilchen eine Höchstgeschwindigkeit postuliert, ist mir klar. Aber warum ist das gerade die Lichtgeschwindigkeit? Was sagt uns, dass die LG nicht zufällig die schnellste bisher beobachtete Geschwindigkeit ist, die "wahre Höchstgeschwinidgikeit", die es nach Einstein geben muss, aber um ein Vielfaches höher liegt?

Diese Formel ist für mich reinste Schwarzmagie.

[Harmakhis]

@Lucky Guy: Gib diese Formel einfach in einen Taschenrechner ein. Nimm für M(0) dein Körpergewicht für C die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum und V nimmste als Variable.(da sist deine Geschwindigkeit)

Du wirst merken, dass es zu einer Gewichtszunahme kommt je mehr du dich der Lichtgeschwindigkeit näherst. Diese Formel beschriebt sozusagen einen Grenzwert der sich c nähert. Bei v=c ergibt diese Formel keine Lösung mehr bzw. kommt ein unendlicher Wert raus.(da dann der Nenner 0 gibt )
Und damit ist klar, dass eine höhere Geschwindigkeit wie Lichtgeschwindigkeit für Masseobjekte nicht möglich ist.

[YellowThunder]

Nicht ganz:

Ich meinte das nicht ganz so, vielmehr meinte ich:
Woher wissen wir das diese Formel wirklich stimmt. Klar, nach unserem heutigen Wissensstand. Aber für Newton war damals die Gravitaionskraft auch F=m*g und kein Aspekt der Geometrie der Raumzeit. Weil er es eben nicht besser wußte. Die Formel war für Berechnungen nicht falsch, und doch war die Gravitation nicht richtig beschrieben.

Woher wollen wir also wissen welche (höheren) Gesetze vielleicht noch im Univeersum gelten. Ich vergleiche es gern damit:
Früher dachten die Menschen die Erde sei flach, da sie nicht mehr sahen als den Boden. Heute sehen wir nicht mal 1 % des Universums (geschweige denn vom bereisen), woher will man dann allgemein gültige Gesetze schaffen?

[LuckyGuy]

Original geschrieben von Harmakhis
Bei v=c ergibt diese Formel keine Lösung mehr bzw. kommt ein unendlicher Wert raus.

Das ist mir klar. Es gibt irgendeine Geschwindigkeit c, wo das nicht mehr klappt. Aber woraus in dieser Formel ergibt sich die exakte Geschwindigkeit von c? In km/h oder so?

[Ikarus]

Das Problem ist also eigentlich woher will die Physik wissen, dass sie richtig liegt. Die Antwort ist ziemlich einfach und sehr unbefriedigend: Sie wird es nie!
In der Physik werden Gesetze aufgestellt, und anhand von Experimenten überprüft. Gibt es irgendetwas, was mit bisherigen Theorien nicht erklärt werden kann, dann müssen "neue" Gesetze gefunden werden. Da man aber nun nie alle Möglichen Ereignisse beobachten kann, kann man auch nie sagen, dass irgendein Gesetz auf alles zutrifft. Das einzige was man tun kann, ist ein Gesetz aufstellen, es so gut als möglich überprüfen, und als gültig betrachten, solange es nicht wiederlegt wird.

[Spocky]

Original geschrieben von LuckyGuy
Das ist mir klar. Es gibt irgendeine Geschwindigkeit c, wo das nicht mehr klappt. Aber woraus in dieser Formel ergibt sich die exakte Geschwindigkeit von c? In km/h oder so?

c wurde auf direktem Weg durch Messung bestimmt und man fand heraus, dass die Geschwindigkeit des Lichtes für jeden Beobachter immer dieselbe ist, nämlich knapp 300.000 km/s

Du kannst dir aber auch gerne folgende Links zu Gemüte führen:
Messung der Lichtgeschwindigkeit
Michelson-Morley-Experiment

[MrData]

Bis heute haben wir auch noch kein einziges Massehaltiges Teilchen gefunden dass sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegt. DIe einzigen Teilchen die wir mit LG gemessen haben besitzen keine Ruhemasse, da sie immer in Bewegung sind, wie z.B. Photonen. Massereiche Teilchen kannst du vergessen, nach dieser Formel hier strebt deine Masse, umso näher du der LG kommst näher gegen unendlich, und unendliche Masse existiert soweit ich weiss höchstens in Schwarzen Löchern, falls ich mich da nicht irre. Nach e=mc² bedeutet das, dass Energiee und Masse equivalent also gleich sind, also bräuchtest du unendlich viel Energie um auf die Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen und so etwas ist einfach nicht möglich zu erzeugen.

Zum Thema Ende des Weltalls, ich könnte mir vorstellen, dass am Ende des Alls eine vierte räumliche Dimension hinzukommt, auf der wir uns allerdings nicht wirklich bewegen können. Ein kleines Gedankenexperiment: Man stelle sich vor wir sind auf einer Art Ballon, man könnte es auch mit der Erde vergleichen und haben bloss eine Ahnung von zwei Dimensionen. Das grundlegende ist, dass wir eigentlich bloß in der Lage sind uns auf der Oberfläche fortzubewegen aber nicht mit der dritten Dimension zu interagieren also von dieser Oberfläche zu entkommen. Könnte ja sein dass man am Rande des Universums einfach keine Möglichkeit hat in diese vierte räumliche Dimension vorzudringen, ausserdem wäre es für uns kaum vorstellbar wie diese vierte (räumliche) Dimension aussieht da unser Denken bloss auf drei ausgelegt ist. Natürlich ist mir die Theorie bekannt dass hinter dem Horizont des Universums nichts ist, aber was ist wenn wir diesen Vier-Dimensionalen Raum einfach nicht verstehen oder ihn gar nicht warnehmen können. Dann wäre das für uns nicht warnehmbare einfach nicht da. Is einfach nurn kleines Gedankenexperiment von mir, würde aber gerne von euch wissen was ihr denn davon hält.
I hope an answer is comming soon

MrData

[Bynaus]

Unendliche Masse gibt es auch in Schwarzen Löchern nicht, denn die haben eine wohldefinierte Masse (einige Sonnemassen für stellare Schwarze Löcher, einige tausend Sonnenmassen für galaktische Schwarze Löcher).

@MrData: Dein Gedankenexperiment entspricht genau dem, was ich weiter oben über euklidische (=flache) und nicht-euklidische (=gekrümmte) Geometrie geschrieben habe. Wenn wir uns, um mal in deinem Gedankenexperiment zu bleiben, auf einem Ballon befinden würden, ohne es zu merken, könnten wir das einfach feststellen, in dem wir die Winkelsumme von Dreiecken bestimmen: Wenn sie 180° beträgt, dann ist der Ballon flach (seine Geometrie also euklidisch) und eigentlich kein Ballon, wenn sie aber weniger beträgt, dann ist der Ballon gekrümmt (nicht-euklidisch) und wird sich wohl irgendwie wieder in sich schliessen.

Experimente haben festgestellt, dass der Weltraum wahrscheinlich eine flache Geometrie hat. Oder dass er, wenn er geschlossen ist, viel viel grösser ist, als wir uns jemals gedacht haben (womit der Unterschied in der Winkelsumme UNTER die Messbarkeit fiel).

[Spocky]

@ MrData: Deine Angabe stimmt nicht ganz. Es gibt schon massehaltige Teilchen, die Lichtgeschwindigkeit erreichen, nämlich die Photonen. Die haben durchaus eine Masse, nur haben sie keine Ruhemasse. Aus diesem Grund kommt es ja bei der von mir nun schon häufig erwähnten Formel zu einem Sonderfall: 0/0

0/0 kann theoretisch alles sein von -unendlich bis +unendlich Zumeist ist es aber ein fester Wert und eben dieser feste Wert ist genau die Masse des Photons. Diese ist im übrigen von der Wellenlänge abhängig. Es gibt da eine Formel, mit der man die Masse berechnen kann, nur weiß ich die grad nicht auswendig. Ich habe sie allerdings, glaub ich, mal im Thread "Das Gewicht von Licht" gepostet.