Alles ist relativ: ART & SRT

[Bynaus]

@HarryB: Eine Antwort tuts auch...

Wenn es keine konstante Geschwindigkeit gibt, was ist dann c?

Wir haben nicht von "konstanter", sondern von absoluter Geschwindigkeit gesprochen. c ist die höchstmögliche Relativgeschwindigkeit, die zwei gleichmässig gegeneinander bewegte Bezugssysteme messen können.

Das ist ein gar nicht sooo schlechter Hinweis. Wie kann die Geschwindigkeit eines Raumschiffes überhaupt bestimmt werden? Oder wird nur die Energie bestimmt, mit dem das Raumschiff gerade angetrieben wird, z.B. "1/3 Impuls"?

Ich würde sagen, die Geschwindigkeit wird bei relativistischer Geschwindigkeit an der Blauverschiebung des Zielsterns (oder der Rotverschiebung des Startsterns) gemessen. Die "Energie", mit der es angetrieben wird, ist nicht so zuverlässig, denn einmal beschleunigt, kann man diese ja ausschalten. Wenn man aber genau die Menge an Energie misst, die vom Start bis zum Ausschalten des Antriebs in den Antrieb gesteckt wird, ausserdem genau weiss, wie effizient der Antrieb ist etc., sollte sich auch daraus eine Geschwindigkeit ermitteln lassen. Weiter wäre es möglich, die Energie aufprallender Teilchen zu messen, um die Geschwindigkeit relativ zur mittleren Bewegung interstellarer Teilchen zu messen. Das käme einem "Tacho" am nächsten.

Oder muss ich dazu die Relativitätstheorie lesen?

Das wäre nicht schlecht. Oder zumindest die verlinkten Artikel mal durchlesen, sonst gibts hier nur Verwirrungen...

[HarryB]

Das wäre nicht schlecht. Oder zumindest die verlinkten Artikel mal durchlesen, sonst gibts hier nur Verwirrungen...

Okay, ich schau mal.

Viele Grüße
Harry

[Skymarshal]

Oder ausdehnung des Universums, bei zwei entfernten Asteroiden ...

Ok.

Was zum Kukuck meinst du eigentlich damit ???. Relativ langsam zur Erde und zum Raumschiff, geht ja nur wenn sich das Rumschiff kaum gegenüber der Erde bewegt, und für den Rest den du da aufgezählt hast gilt das gleiche oder was wolltest du damit eigentlich sagen ...

Genau das meine ich. Aber nicht bezüglich zum Zwillingsparadoxon, sondern zu Spockys suche nach dem "langsamsten" Punkt.

Du hast 4 Beispiele geschrieben, wo noch der ein oder andere Fehler drin war. Außerdem sind die Beobachter dort ja nicht unabhängig, weil sie ja eine eigene Reltivgeschwindigkeit zu den beobachteten Objekten haben.

Unabhängig nur in dem Sinne das die anderen ihn nicht beobachten. Habe nie gesagt das er absolut ruht. Der Fehler wurde korrigiert.

Man kann als Beobachter C zwei ganz konkrete Aussagen machen:

a) Fliegt er mit nicht relativistischer Geschwindigkeit im Verhältnis zur Erde und von mir aus der Sonne, so sieht er das Raumschiff immer mit Effekten.

b) Fliegt er mit relativistischer Geschwindigkeit so sieht er beim Raumschiff nichts und dafür bei der Erde.

O.K., hab ich mitlerweile auch so verstanden. Ob seine Altersbestimmung des Universums so funktionieren kann, da zweifel ich aber trotzdem irgendwie dran ...

Leichter geht es wohl über andere Dinge wie Hintergrundstrahlung Halbwertszeit von Elementen usw. Oder ?

Vielleicht meinst du ja das richtige, aber die formulierung ist unglücklich. Wenn du sagst, "das Raumschiffe hatte die relativistische Geschwindigkeit" klingt das einfach nach absoluter Zeit. Die Gleichberechtigung der Bezugssysteme ist ja gerade eine Kenaussage der Relativitätstheorie. Damits gleichberechtigt klingt mußte es eigentlich heißen " Die entfernung zwischen Raumschiff und Erde nimmt mit relativistischer Geschwindigkeit zu "

Schon, aber im nachinein stellt sich trotzdem raus das nur das Raumschiff diese Geschwindigkeit hatte.

Auch wenn es im Experiment anders wahrgenommen wurde.

Die Uhren können nicht direkt verglichen werden, solange die Entfernung zunimmt. Ein vergleich durch ausgesandte Lichtimpulse würde ergeben, daß die Zeit im jeweils anderen System langsamer läuft.

Wenn der Beobachter auf dem Raumschiff eine Uhr mitnimmt und der auf der Erde eine Uhr hat, dann wird sich später herausstellen, dass nur eine Uhr langsamer gelaufen ist. Die Uhr des Reisenden müßte nachgehen.

Genau Durch die beschleunigung die er zur Umkehr verwendetet ist wird seine Zeit verlangsamt.

Nö, durch eine relativistische Beschleunigung wird die Zeit verlangsamt. Durch die Umkehr wird das Paradoxon aufgelöst. Die Zeit müsste immer verlangsamt werden, egal in welche Richtung er fliegt, solange er hochbeschleunigt ist. Durch das abremsen und umkehren müssten die Effekte aufgehoben werden.

O.K., vielleicht reden wir auch nur deshalb aneinander vorbei, weil beim Zwillingsparadoxon meist die beschleunigung beim start vernachläßigt wird. Man könnt sich ja auch zwei Raumschiffe denken, die in entgegengesetzte Richtungen gleichermaßen beschleunigen und nur eines versucht das andere wieder einzuholen oder das Raumschiff ist nicht auf der Erde gestartet, sondern passiert diese nur.

Wenn sie gleichermaßen beschleunigen weiß ich nicht ob dann Effekte zu sehen sind.

Ich habe mir das in der Tat so vorgestellt dass das Raumschiff von der Erde startet und dann wieder zurückfliegt. Aber das zurückfliegen kann auch mit nur einer Beschleunigung passieren. Wenn dann müsste es abremsen und wieder beschleunigen.

Das spiel kannst du halt nicht unendlich weit treiben. Du kannst nur sagen, die Erde bewegt sich mit dieser geschwindigkeit relativ zur sonne, oder relativ zum Zentrum der galaxie. du kannst aber nicht einfach dem Galaxiezentrum eine geschwindigkeit zuordnen, daß wäre ja wieder ..... ( ganz verboten )

Ich meinte wie Astronomen die Geschwindigkeiten ermitteln. Mit welchen Verfahren.

Wir haben nicht von "konstanter", sondern von absoluter Geschwindigkeit gesprochen. c ist die höchstmögliche Relativgeschwindigkeit, die zwei gleichmässig gegeneinander bewegte Bezugssysteme messen können.

Aber C soll doch überall gelten. Sind Naturkonstanten nicht absolut?

Ok, Licht ist im Wasser nicht so schnell. Aber innerhalb des Mediums ist C immer gleich. Unabhängig der anderen und unabhängig der eigenen Bewegung. Überall im Universum.

Und C kann man auch noch anders messen oder nicht?

Und zur Geschwindigkeitsmessung von Raumschiffen:

Das müsste auch per Bezugspunkte gehen. Und zwar die eine räumliche Distanz auf der selben Strecke abstecken. Ähnlich wie Lineal.

Wird die makierte Strecke innerhalb eines bestimmten Zeitraumes passiert, so kann man es in Relation zur Lichtgeschwindigkeit bringen.

[Bynaus]

Das müsste auch per Bezugspunkte gehen.

Ja, z.B. Sterne: nur rücken die bei relativistischem Flug zusammen, umso mehr, je schneller du dich bewegst -> damit wird daraus eine Differentialgleichung. Nicht unlösbar, aber bei all den mathematischen Transformationen, die hier reinspielen, stelle ich mir das schwierig vor (kann mich auch irren).

Leichter geht es wohl über andere Dinge wie Hintergrundstrahlung Halbwertszeit von Elementen usw. Oder ?

Wie wollt ihr das Alter des Universums bestimmen??? Ich hab das irgendwie nicht ganz mitbekommen...

[Skymarshal]

Ja, z.B. Sterne: nur rücken die bei relativistischem Flug zusammen, umso mehr, je schneller du dich bewegst -> damit wird daraus eine Differentialgleichung. Nicht unlösbar, aber bei all den mathematischen Transformationen, die hier reinspielen, stelle ich mir das schwierig vor (kann mich auch irren).

Ich meinte das eigentlich einfacher.

Wenn z.B ein Raumschiff von Punkt A nach Punkt B fliegt. Bei beiden Punkten sind Sensoren. Wenn es abfliegt wird es registiert und wenn es ankommt. Die Punkte können ja genau 330 km auseinander sein. Das würde heissen das wenn es mit Lichtgeschwindigkeit fliegt, eine Sekunde braucht. Die anderen Zeiten könnte man dazu im Verhältnis umrechnen....

Wie wollt ihr das Alter des Universums bestimmen??? Ich hab das irgendwie nicht ganz mitbekommen...

Ja ok. Ist Quatsch mit Soße!

Selbst die fähigsten Astronomen können das Alter nur schätzen. Zwischen 15 und 20 Milliarden Jahre wird so geschätzt. Worauf die Schätzungen genau beruhen weiß ich jetzt gar nicht.

[Bynaus]

Die Punkte können ja genau 330 km auseinander sein. Das würde heissen das wenn es mit Lichtgeschwindigkeit fliegt, eine Sekunde braucht.

Lichtgeschwindigkeit = 300'000 km/s.
Wenn Sensoren in der Nähe sind, ists ja kein Problem. Ich dachte eher an eine Geschwindigkeitsmessung im interstellaren Raum, wo es weit und breit keine Sensorbojen oder so gibt...

Selbst die fähigsten Astronomen können das Alter nur schätzen. Zwischen 15 und 20 Milliarden Jahre wird so geschätzt. Worauf die Schätzungen genau beruhen weiß ich jetzt gar nicht.

Das ist seit 2003 nicht mehr wahr. Das Universum ist 13.7 plus minus 0.2 Milliarden Jahre alt. Das konnte man aus dem Mikrowellenhintergrund des Universums ablesen, nachdem der Satellit WMAP eine genaue Karte davon erstellt hatte...

[Spocky]

@ MRM: Ich sagte ja nicht, dass es muss, ich sagte nur könnte ja sein und wäre ganz nett, wenn

@ HarryB: Bei einem Fluss hängt viel vom Untergrund ab und je näher am Rand, desto geringer die Fließgeschwindigkeit. Ich selbst hab ja mal bei einem Geländepraktikum ein Diagramm zu den Fließgeschwindigkeiten erstellen müssen, um daraus errechnen zu können, wieviel Wasser pro Zeiteinheit durch den Bach floss

[Skymarshal]

Lichtgeschwindigkeit = 300'000 km/s.

Stimmt. Meine Unachtsamkeit mal wieder.....

Wenn Sensoren in der Nähe sind, ists ja kein Problem. Ich dachte eher an eine Geschwindigkeitsmessung im interstellaren Raum, wo es weit und breit keine Sensorbojen oder so gibt...

Da würde es wohl wirklich nur über entfernte Bezugspunkte gehen was?

Deine Idee war außerdem...

Wenn man aber genau die Menge an Energie misst, die vom Start bis zum Ausschalten des Antriebs in den Antrieb gesteckt wird, ausserdem genau weiss, wie effizient der Antrieb ist etc., sollte sich auch daraus eine Geschwindigkeit ermitteln lassen. Weiter wäre es möglich, die Energie aufprallender Teilchen zu messen, um die Geschwindigkeit relativ zur mittleren Bewegung interstellarer Teilchen zu messen. Das käme einem "Tacho" am nächsten.

Ich denke auch das sowas ganz gut wäre. Vielleicht dann beim abremsen die theoretische Stärke des "Gegenschubs" ermitteln und dann von der Gesamtgeschwindigkeit abziehen.

Eventuell noch einen künstlichen "Gleichgewichtssinn" der relative G-Kräfte aufspürt. Z.B wenn sich das Raumschiff im 90 Grad Winkel zu Schwerkraftfeldern bewegt. Das würde ja auch eine erstmal ein Bremswirkung bewirken oder nicht? Das einpendeln in eine Umlaufbahn. Es fliegt ja nicht schnurgerade in die Atmopshäre.

Also einfach zum ermitteln von relativen Beschleunigungsfeldern.


Wie wird denn heute die Geschwindigkeit eines Raumschiffes bestimmt? Per Signalübertragung/Empfang zur Bodenstation. Indem man die Signalgeschwindigkeit und veränderte Position korreliert?

Das ist seit 2003 nicht mehr wahr. Das Universum ist 13.7 plus minus 0.2 Milliarden Jahre alt. Das konnte man aus dem Mikrowellenhintergrund des Universums ablesen, nachdem der Satellit WMAP eine genaue Karte davon erstellt hatte...

Erstaunlich das man es jetzt so genau weiß.

Wie funktioniert das nochmal genau mit dem Hintergrund? Wegen der Temperatur oder was war da?

[Bynaus]

Das würde ja auch eine erstmal ein Bremswirkung bewirken oder nicht? Das einpendeln in eine Umlaufbahn. Es fliegt ja nicht schnurgerade in die Atmopshäre.

Naja, in der Regel wird man darauf achten, "schräg" am Planeten vorbei zu fliegen und dann während des Vorbeiflugs die Relativgeschwindigkeit zum Planeten so stark zu verringern, dass sie unter der dort für diese Entfernung geltenden Fluchtgeschwindigkeit liegt - und schon ist man in einer Umlaufbahn. Es braucht also keinen "Knick" in der Flugbahn...

Wie funktioniert das nochmal genau mit dem Hintergrund? Wegen der Temperatur oder was war da?

Soweit ich mich erinnere (haste gsehen? Extra für dich. Statt AFAIR... ) betrachtet man die Fluktuationen des Hintergrunds: der ist ja nicht überall gleich intensiv, sondern schwankt. Wenn man nun davon ausgeht, dass Schwankungen sich nur über Distanzen ausbreiten können, die innerhalb des "Zukunftslichtkegels" liegen, dann gibt es eine bestimmte grösse, die sie in der Zeit seit dem Urknall erreicht haben können. Betrachtet man nun die "Grösse" der Schwankungen zusammen mit der Rotverschiebung des Mikrowellenhintergrundes, lässt sich daraus das Alter der beobachteten Struktur errechnen - mit recht guter Genauigkeit, offenbar.

[Skymarshal]

Naja, in der Regel wird man darauf achten, "schräg" am Planeten vorbei zu fliegen und dann während des Vorbeiflugs die Relativgeschwindigkeit zum Planeten so stark zu verringern, dass sie unter der dort für diese Entfernung geltenden Fluchtgeschwindigkeit liegt - und schon ist man in einer Umlaufbahn. Es braucht also keinen "Knick" in der Flugbahn...

Ja, klar ich dachte nur das eventuell andere gravitative Wirkungen wenn sie aus einen bestimmten Winkel kommen Bremswirkung haben können.

Entgegengesetzt wäre klar, das wären die Bremsdüsen vom Raumschiff.

Aber egal. War nur eine fixe Idee!

Soweit ich mich erinnere (haste gsehen? Extra für dich. Statt AFAIR... )

Schön das sich andere für einen geistig anstrengen.....

betrachtet man die Fluktuationen des Hintergrunds: der ist ja nicht überall gleich intensiv, sondern schwankt. Wenn man nun davon ausgeht, dass Schwankungen sich nur über Distanzen ausbreiten können, die innerhalb des "Zukunftslichtkegels" liegen, dann gibt es eine bestimmte grösse, die sie in der Zeit seit dem Urknall erreicht haben können. Betrachtet man nun die "Grösse" der Schwankungen zusammen mit der Rotverschiebung des Mikrowellenhintergrundes, lässt sich daraus das Alter der beobachteten Struktur errechnen - mit recht guter Genauigkeit, offenbar.

Ok. Aber ich dachte diese Lichtkegel wären nur lokal. Von Ereignissen.

Und welche Schwankungen sind das? Frequenzen? Obwohl Frequenzen ja eigentlich wieder mit der Rotverschiebung zusammenhängen die wohl durch die Raumexpansion ausgelöst wird.

Die Temperatur soll homogen sein. Hmm, keine Ahnung.

[Spocky]

@ Skymarshall: Denk dir den Lichtkgel einfach von der Erde aus. Ich hoffe, der ist dir lokal genug

[Phaidon]

Meine Wenigkeit glaubt gelesen zu haben, dass ähnlich wie beim Schall (Auto fährt an einem vorbei) auch beim Licht ein Doppler-Effekt auftritt. Mit anderen Worten, genau wie sich ein Auto beim Nähern und beim Entfernen unterschiedlich anhört ist auch das Licht, dass von bewegten Objekten reflektiert wird unterschiedlich. Dabei gibt es abhängig von der Natur der Bewegung Verschiebungen des Spektrums. So kann man aufgrund der Strahlen, die man auf der Erde aus dem All messen kann zurückrechnen, wo mit welcher Geschwindigkeit ein Objekt unterwegs sein muss, sodass die gemessenen Verschiebungen des Lichtspektrums auftreten konnten.
Auf diese Weise kann man dann wohl irgendwie durch Größe, Ausdehnungsgeschwindigkeit etc. zurückrechnen, wann denn ungefähr der urknall war, bzw. welche Zeit die Materie brauchte vom Urknallpunkt zur "jetztigen" Position zu gelangen.

[Spocky]

Ja, so ist es ja auch, deshalb spricht ja auch Bynaus die ganze Zeit von der Rotverschiebung, denn eine sich entfernende Lichtquelle strahlt längerwelliges Licht aus

[Phaidon]

Problem dabei ist, man kann nur Vermutungen anstellen, wie und ob die Ausdehnungsgeschwindigkeit schwankt. Denn ohne das zu Wissen ist das Rückrechnen nicht wirklich genau. So nahm man z.B. an, dass nach dem Urknall sich die Ausbreitungsgeschwindigkeit durch die Gravitationskräfte verringern würde. Tut sie aber nicht, im Gegenteil, die Expansionsgeschwindigkeit steigt. Man kann das nur mit der dunklen Energie erklären. Aber das sollte zeigen, dass das Alter von 13,7 Milliarden Jahren eigentlich ne Milchmädchenrechnung ist. Auch weiß man nicht wirklich was, über die dunkle Energie, nur das man sie nicht sehen kann, was aber auch darauf zurückzuführen sein könnte, dass es sie garnicht gibt. Das Problem mit der "unlogischen" Ausdehnung des Univerums würde sich z.B. auch durch die Stringtheorie erklären lassen, da diese auf Entfernungen von einer geringeren Wirkung der Gravitationskräfte ausgeht, sodass das Universum stärker als nach herkömlichen Modellen expandieren würde .

[Bynaus]

Die 13.7 Milliarden Jahre sind keine "Milchmädchenrechnung" - sie stützt sich eben nicht nur auf die Rotverschiebung, sondern, wie schon erwähnt, auf die Verteilung und Grösse der Fluktuationen im Mikrowellenhintergrund des Universums. Die dunkle Energie muss es in irgend einer Form geben - die Frage ist, "was" sie ist. Die Kosmologen geben ja auch gerne zu, dass sie keine Ahnung haben, was sie sich unter der dunklen Energie vorstellen sollen, höchstens Vermutungen... Aber sie ist da und beschleunigt die Expansion des Universums. Selbst, wenn sich die "dunkle Energie" am Ende als physikalisches Gesetz herausstellen würde und somit in dem Sinne nicht "stofflich" wäre, so braucht es doch eine Bezeichnung für diesen bisher unerklärlichen Effekt - und diese lautet eben "dunkle Energie".

Beim interstellaren Flug (zur Messung der Geschwindigkeit) spielt die Expansion des Universums aber keine Rolle - die Distanzen zwischen den Sternen sind viel zu klein, als dass dies einen messbaren Effekt haben könnte. Damit kann man getrost mit den bekannten Relativgeschwindigkeiten der Sterne rechnen, um die eigene Geschwindigkeit zu bestimmen.