Zeitdilatation bei Teilchen ohne Masse

[EA-Loyalist]

Hallo an alle physikalisch versierten Leser!

Ein Freund von mir schreibt momentan an einer Kurzgeschichte und hat dafür einen fiktiven Antrieb erschaffen. In der Kurzform erinnert dieser vage an den Transporterstrahl aus dem Star Trek-Universum. Ein Schiff wird in Energie umgewandelt und am Zielort rematerialisert. Dadurch ist es mit 100% von c unterwegs, da es keine Eigenmasse mehr hat. Dass dies physikalisch schwer haltbar ist (wie die meisten SF-Antriebe) ist klar, aber was mich / uns nun interessiert ist der Effekt der Zeitdilatation. Schlägt diese Besonderheit auch bei Teilchen zu, die keine Eigenmasse haben? Falls ja, muss ein anderer Antrieb ran.

Vielen Dank!

[Thomas W. Riker]

Da Masse ja in Energie transferierbar ist wird dann aus E=mc² 0=0c²
Von Raum, Masse/Energie und Zeit zu sprechen macht aber nur Sinn, wenn deren Werte ungleich Null sind

[Zeno-2]

Ich bin mir nicht ganz sicher ob ich die Frage richtig verstehe. Nach meinem Dafürhalten lautete die Antwort jedoch: Die Zeitdilation ist unendlich groß. Ein gebeamtes Teilchen, bzw. eines, dass sich mit c bewegt, nimmt gar keine verstreichende Zeit mehr wahr.

Schaut man sich die Tabelle hier an: https://de.wikipedia.org/wiki/Zeitdi..._Größenordnung
so sieht man: die Reisedauer an Bord des Raumschiffs nimmt mit zunehmender Geschwindigkeit immer mehr ab. Die Reisedauer im r
Ruhesystem ist 4,24 Jahre.

[Thomas W. Riker]

Das ist auch ein Effekt. Hätte so ein Teilchen ein Bewußtsein, könnte es keine Veränderung wahrnehmen.

[pollux83]

Das einzige Teilchen ohne (Ruhe)Masse ist das Photon. Keine Ruhemasse bedeutet, dass du auch keine relative Masseerhöhung hast. Dein Freund umgeht also schon mal das Problem der unendlichen Beschleunigungsenergie.

Ob Photonen altern oder nicht, darüber streiten sich die Physiker und Astronomen zurzeit. (Ist eine alternative Theorie zur Rotverschiebung.)
Gehen wir davon aus, dass Photonen nicht altern. Dies würde dann auch auf das Schiff zutreffen, dass in Energie (also Photonen) umgewandelt wurde. Die Zeitdilatation ist demnach unendlich.

[EA-Loyalist]

Nur damit wir uns richtig verstehen: eine Reise mit diesem Antrieb nach Alpha Centauri würde in Reise- und Realzeit nur 4,24 Jahre dauern? Der Dilatationseffekt tritt nicht auf?

[Zeno-2]

Was verstehst du unter Dilationseffekt? Es gibt die Zeit des Raumfahrers innerhalb des Raumschiffs und es gjbt die Zeit des ruhenden Beobachters. Wenn du dich mit 99% der LichtGeschwindigkeit bewegst, verlagsamt sich deine Zeit gegenüber der Zeit des ruhenden Beobachters. In der Tabelle bei Wikipedia sind die Zeiten gegenüber gestellt. Wenn du dich (fast) mit Lichtgeschwindigkeit bewegst, vergeht für dich (fast) keine Zeit bis zum Erreichen von alpha cenrauri oder irgend einem anderen Punkt im Universum. Für den ruhenden Beobachter benötigst du aber 4,24 Jahre bis alpha centaur.

[Suthriel]

Klingt zwar interessant, ich hätte nur Bedenken, ob dieser Energiestrahl oder das Energiebündel, in dem das Schiff umgewandelt wird, auch vollständig am Zielort ankommt (bzw. wie soll das sicher gestellt werden). Die Transporter in Star Trek gehen ja nur über recht kurze Entfernungen, und fallen auch recht oft aus.
Und natürlich, welcher Effekt am Zielort eigentlich dafür sorgen soll, das dieses Energiebündel wieder in die richtige Materie umgewandelt wird.

[EA-Loyalist]

Was verstehst du unter Dilationseffekt? Es gibt die Zeit des Raumfahrers innerhalb des Raumschiffs und es gjbt die Zeit des ruhenden Beobachters. Wenn du dich mit 99% der LichtGeschwindigkeit bewegst, verlagsamt sich deine Zeit gegenüber der Zeit des ruhenden Beobachters. In der Tabelle bei Wikipedia sind die Zeiten gegenüber gestellt. Wenn du dich (fast) mit Lichtgeschwindigkeit bewegst, vergeht für dich (fast) keine Zeit bis zum Erreichen von alpha cenrauri oder irgend einem anderen Punkt im Universum. Für den ruhenden Beobachter benötigst du aber 4,24 Jahre bis alpha centaur.

Dies war im Grunde die Frage, danke für die Antworten an alle!

@Suthriel: physikalisch ist dieser Antrieb nicht wesentlich glaubhafter als der Warpantrieb, das ist schon klar. Es sollte nur etwas designt werden, was Reisen zu nahen Systemen in halbwegs sinnvollen Zeiten erlaubt, ohne gleich die Lichtmauer zu durchbrechen. Diese stellt in dieser Geschichte weiterhin die Obergrenze dar. Dass die Kommunikation zwischen Raumschiffen und der Erde nicht sinnvoll machbar ist, ist für die Handlung wichtig.

Um Deine Frage zu beantworten: er dachte an unbemannte Relaisstationen, welche das Signal weitergeben. Die Stationen wurden von automatisierten Schiffen nach und nach platziert, bevor die eigentliche Reise in ein neues System beginnen konnte. Das hierfür eine sehr hohe Anzahl von Stationen nötig wäre, ist klar, wird in der Story aber durch eine erhöhte Sendeleistung der einzelnen Stationen umgangen. Im Grunde wird bei dieser Antriebsform in bester Star Trek-Manier ein komplettes Schiff zum Ziel gebeamt, ohne jedoch c zu überschreiten. Gleichzeitig muss man nicht mit Kälteschlafkammern oder ähnlichem daherkommen und man kann auf die Erde zurückkehren, ohne das Jahrhunderte vergangen sind. Die Raumfahrer jener Geschichte sind eher mit den Seefahrern früherer Jahrhunderte vergleichbar (wenngleich sie selbst kaum altern würden).

[Feydaykin]

Also wenn es um das einhalten der LG geht und zumindest Theoretischen Möglichkeiten zur hohen LG geschwindigkeit

warum dann nicht den Klassischen Ramscoop verwenden,

oder sowas wie das Valkyrie Schiff.

https://en.wikipedia.org/wiki/Project_Valkyrie

https://en.wikipedia.org/wiki/Bussard_ramjet

falls er die Seite noch nicht kennt.

http://www.projectrho.com/public_html/rocket/enginelist.php

[Suthriel]

Um Deine Frage zu beantworten: er dachte an unbemannte Relaisstationen, welche das Signal weitergeben. Die Stationen wurden von automatisierten Schiffen nach und nach platziert, bevor die eigentliche Reise in ein neues System beginnen konnte. Das hierfür eine sehr hohe Anzahl von Stationen nötig wäre, ist klar, wird in der Story aber durch eine erhöhte Sendeleistung der einzelnen Stationen umgangen. Im Grunde wird bei dieser Antriebsform in bester Star Trek-Manier ein komplettes Schiff zum Ziel gebeamt, ohne jedoch c zu überschreiten. Gleichzeitig muss man nicht mit Kälteschlafkammern oder ähnlichem daherkommen und man kann auf die Erde zurückkehren, ohne das Jahrhunderte vergangen sind. Die Raumfahrer jener Geschichte sind eher mit den Seefahrern früherer Jahrhunderte vergleichbar (wenngleich sie selbst kaum altern würden).

Ah, hat auch was von Tron (Schiff in Daten umwandeln und via Interent als ZIP-komprimierte verschicken ^.^) oder Stargate, nur das es hier noch viele Relaisstationen zur Signalaufbereitung und -Weiterleitung dazwischen gibt. Datenverlust wäre bei dieser Fortbewegungsweise extremst unerwünscht, man stelle sich mal vor, was bei einem Paketverlust passiert, wenn ein verlorenes Datenpaket zufällig zum Hauptreaktor des Schiffes gehört *g* Wäre übel, wenn dieser z.B. ohne Abschirmung rematerialisiert wurde, weil die im Datennirvana verschwunden ist.

In der Geschichte hätten dann die Raumfahrer natürlich mit den Auswirkungen der Dilatation zu kämpfen, wie es schon oben erwähnt wurde. Die Personen an Bord der Schiffe würden zwar nicht altern (selbst wenn die Photonen/Teilchen altern würden, spielt das keine Rolle, weil die nur Informationsträger sind, sprich, Informationen enthalten, was am Ende der Reise da wieder rematerialisiert werden soll, und dafür ist das Alter der Datenpakete unerheblich), aber eben alles um sie herum, was nicht mit reist. Wenn ein Schiff 4 Lichtjahre weit reist, vergeht für die Crew dann selbstverständlich keine Zeit, aber die Welt ausserhalb des Schiffes altert um 4 Lichtjahre.

Mach 20 solcher Reisen kurz nacheinander, z.B. mit 1 Tag Pause zwischen den Reisen, dann vergehen für das Schiff nur diese 20 Tage Pausen zwischen den Reisen (während der Reise steht die Zeit für sie quasi still), während die normale Welt um diese 20 Pausentage, sowie um 20 Reisen á 4 Jahre = 80 Jahre gealtert ist. Sämtliche Verwandtschaft dürfte dann an Altersschwäche gestorben sein.

Es gibt da einen uralten Anime namens "Gunbuster" in dem diese Problematik sehr deutlich dargestellt wird. Krieg gegen Aliens, nur das ihre Antriebe eben auch mit Zeitdilatation zu kämpfen haben. Während die Protagonistin um nicht einmal 1 Jahr altert, leben, wachsen, heiraten, altern und sterben draussen immer mehr Freunde und Familien, je länger sie kämpft, und von Einsatz zu Einsatz reist.

https://de.wikipedia.org/wiki/Gunbuster

Edit: Ich glaube, der größte Unterschied zu anderen Reisemethoden bei deiner Reisemethode ist noch, das die Zeitdilatation sogar nur einer von zwei Effekten ist, welche Zeitunterschiede zwischen Schiff und Aussenwelt hervor rufen, weil du Datenpakete verschickst. Dein Antrieb veschickt quasi ein Savegame eines Spieles, bei dem am Ende der Reise dieser Speicherstand exakt so wieder hergestellt wird, wie er beim Beginn der Reise erstellt wurde. Nur kannst du auch, wenn du diese Daten irgendwo lange zwischenlagern könntest (oder sie in einem Kreis hin und her schickst, ohne sie an einem Ende ankommen zu lassen) so einen Speicherstand nach 100 Jahren wieder herstellen, und es wird exakt so wie vor 100 Jahren wieder hergestellt. Selbst wenn die Teilchen, welche die Daten enthalten, dabei altern, die gespeicherten Informationen tun es nicht, und die Informationen werden dabei optimalerweise auch nicht geändert (zB das Alter der Personen an Bord an die Aussenwelt angepasst).

In TNG gab es so eine Folge, wo Scotty von der alten Enterprise so in die TNG-Ära kam, weil er seinen Beamvorgang nie vollendet hatte, sondern viele Jahre im Zwischenspeicher seines Shuttles festhielt, bis ein Schiff vorbei kam.

https://en.wikipedia.org/wiki/Relics...xt_Generation)

[pollux83]

In TNG gab es so eine Folge, wo Scotty von der alten Enterprise so in die TNG-Ära kam, weil er seinen Beamvorgang nie vollendet hatte, sondern viele Jahre im Zwischenspeicher seines Shuttles festhielt, bis ein Schiff vorbei kam.

https://en.wikipedia.org/wiki/Relics...xt_Generation)

Vergiss in dem Zusammenhang nicht die Folge, in der Riker verdoppelt wurde. Wobei der Transporter in ST ja noch viel mehr tolle Dinge kann.

http://de.memory-alpha.wikia.com/wiki/Riker_:_2_%3D_%3F

Ach ja. Die Frage der Seele bei solch einem digitalisierenden Teleport wird fast nie gestellt. In Sid Meier's Alpha Centauri gab es deswegen sowohl Masseteleporter, als auch Psiteleporter für Einheiten.

[EA-Loyalist]

[QUOTE=Suthriel;n4507630]


Mach 20 solcher Reisen kurz nacheinander, z.B. mit 1 Tag Pause zwischen den Reisen, dann vergehen für das Schiff nur diese 20 Tage Pausen zwischen den Reisen (während der Reise steht die Zeit für sie quasi still), während die normale Welt um diese 20 Pausentage, sowie um 20 Reisen á 4 Jahre = 80 Jahre gealtert ist. Sämtliche Verwandtschaft dürfte dann an Altersschwäche gestorben sein.

https://de.wikipedia.org/wiki/Gunbuster

So war es gedacht, dies soll Teil der Handlung sein. In der Tat soll diese Technik primär für Einweg-Kolonieschiffe genutzt werden. Militärschiffe, welche die Präsenz der Erde erhalten sollen, werden hauptsächlich unbemannt sein.

Nochmals Danke für die Hilfe!

[Feydaykin]

mmh, dann würde ich aber den Umstand mit dem "Beamen" weglassen, wenn du eh kein FTL anstrebst.

weil dann haust du dir nur Unnötige Techbabbel rein, wenn es schön mit der Physik vereinbare Konzepte gibt.

[EA-Loyalist]

mmh, dann würde ich aber den Umstand mit dem "Beamen" weglassen, wenn du eh kein FTL anstrebst.

weil dann haust du dir nur Unnötige Techbabbel rein, wenn es schön mit der Physik vereinbare Konzepte gibt.

Ich verstehe was Du meinst, aber auch die Relaisstationen spielen für die Story eine Rolle. Konventionelle Nachschublager auf der Route wären problematisch, da man bei normalen Antrieben leider auch ebenso lange abbremsen wie beschleunigen müsste - dadurch wird die Reisezeit aber nur noch weiter gestreckt. Darum auch der Bedarf an einem Schiff, welches auf Knopfdruck c erreichen kann. Es ist eine Technobabbel-Lösung, die sich aus dem Rahmen der Geschichte ergibt.