Frage zu Masse und Beschleunigung

[Chrisimo]

In Mass Effect wird das Reisen mit Lichtgeschwindigkeit und darüber möglich, in dem man die Masse einer Objektes verringert/entfernt. Dazu habe ich einige Fragen...

- So wie ich es verstanden habe sagt die allgemeine Relativitätstheorie aus, dass keine Objekt mit irgendeiner Masse schneller als das Licht sein kann. Ist das richtig?

- Wenn ich nun ein Objekt ohne Masse habe, wie läuft dann die Beschleunigung ab? Muss ich überhaupt kontinuierlich Energie aufwenden, um weiter zu beschleunigen oder reicht ein anstoßen, und das Objekt wird immer schneller?

So wie ich es bisher verstanden habe, wird auch im Vakuum Energie benötigt, um den 'Widerstand' der stillstehenden Masse zu überwinden. Wenn die Masse aber erstmal in Bewegung ist wird sie nicht langsamer nur aufgrund der Masse. Könnte man bei so einem Objekt überhaupt eine feste Geschwindigkeit bestimmen? Ohne Masse kann man doch auch nicht die benötigte Energie bestimmen, die zum Beschleunigen benötigt wird, oder sehe ich das falsch?

[Pyromancer]

- So wie ich es verstanden habe sagt die allgemeine Relativitätstheorie aus, dass keine Objekt mit irgendeiner Masse schneller als das Licht sein kann. Ist das richtig?

Man kann Dinge mit echt positiver Masse nicht auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigen, ja.

- Wenn ich nun ein Objekt ohne Masse habe, wie läuft dann die Beschleunigung ab?

Gar nicht. Dinge ohne Masse bewegen sich automatisch mit Lichtgeschwindigkeit.

[Chrisimo]

Man kann Dinge mit echt positiver Masse nicht auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigen, ja.


Gar nicht. Dinge ohne Masse bewegen sich automatisch mit Lichtgeschwindigkeit.

Ah, danke. Würde es denn theoretisch auch schneller gehen? Durch negative Masse vielleicht?

[Pyromancer]

Ah, danke. Würde es denn theoretisch auch schneller gehen?

Ja, durch Tachyonen. Das ist aber Rumspinnerei ohne Fundament in der Realität.

[McWire]

Ah, danke. Würde es denn theoretisch auch schneller gehen? Durch negative Masse vielleicht?

Negative Masse würde dir nicht helfen, da auch sie an der Lichtgeschwindigkeitsgrenze gebunden wäre.

Wenn man die Formeln der SRT entsprechend zu v>c löst, muss man eine imaginäre Masse i*m (m= reelle positive Massenzahl) haben.

Teilchen mit imaginärer Masse werden als "Tachyonen" bezeichnet, es ist aber nur eine rein mathematisch Lösung und Tachyonen hätten bei Überlichtgeschwindigkeit eine imaginäre Eigenzeit, was zu physikalischen Problemen führt.

Selbst wenn es Tachyonen gäbe, könnte man sie wohl nicht nachweisen, da sie nicht mit normaler Materie interagieren würden. Auch kann man sie nicht auf Unterlichtgeschwindigkeit abbremsen.


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EDIT (autom. Beitragszusammenführung) :
McWire schrieb nach 4 Minuten und 59 Sekunden:

- Wenn ich nun ein Objekt ohne Masse habe, wie läuft dann die Beschleunigung ab? Muss ich überhaupt kontinuierlich Energie aufwenden, um weiter zu beschleunigen oder reicht ein anstoßen, und das Objekt wird immer schneller?

Ein solches masseloses Objekt könnte nicht von sich aus beschleunigen, da es keinen massebehafteten Treibstoff zur Beschleunigung ausstoßen kann, da auch der Treibstoff keine Masse und damit keinen Impuls hätte.

Teilchen mit keiner Ruhemasse hätten automatisch ohne Beschleunigung Lichtgeschwindigkeit und könnten auch nicht verlangsamt werden.
Wenn man sie versucht abzubremsen, würde man ihnen lediglich kinetische Energie entziehen und ihre Eigenfrequenz würde abnehmen.

[MoNoSToNe]

Dazu auch:

Tachyonen

Tachyonen sind bislang ein mathematisches Konstrukt und stellen streng genommen eine Teilchenklasse dar, wobei man Tardyonen, Luxonen und eben Tachyonen unterscheidet.

Tardyonen sind Teilchen, die eine Ruhemasse besitzen und sich immer langsamer als Lichtgeschwindigkeit bewegen. Sie können also niemals schneller werden. Also ist alles, was wir als Materie kennen als Tardyonen zu klassifizieren.
Luxonen sind Teilchen, die keine Ruhemasse besitzen und sich immer genau mit Lichtgeschwindigkeit bewegen, wie die Photonen.

Die hypothetischen Tachyonen sind jetzt Teilchen, die eine imaginäre Ruhemasse besitzen und sich immer schneller als Lichtgeschwindigkeit bewegen und sich niemals langsamer bewegen können. Durch die imaginäre Masse würde die Relativitätstheorie nicht verletzt werden (Imaginäre heißt weder, dass die Masse kleiner, oder größer Null ist, sondern, dass das Quadrat der Masse kleiner Null ist, analog zur Definition, der Imaginären Einheit i² = -1).

Diese Attribute führen zu interessanten Konsequenzen:

• Die imaginäre Masse wirkt sich auf andere physikalische Werte wie Impuls und Energie aus, die reell sein müssen, damit sie beobachtet werden können. Daher ist es fraglich, ob man Tachyonphänomene beobachten kann.
• weiters können unter gewissen Bedingungen negative Energien entstehen, die den Energieerhaltungssatz verletzen könnten.
• Ebenso, wie Tardyonen bei höherer Geschwindigkeit höhere kinetische Energie besitzen, haben Tardyonen um so höhere Energie, je langsamer sie werden. Sowohl bei Tardyonen, als auch bei Tachyonen geht die Energie gegen Unendlich, wenn sie Lichtgeschwindigkeit erreichen würden.
• Die Zeit der Tachyonen würde rückwärts laufen, was für den Fall von Wechselwirkung zwischen Tardyonen und Tachyonen die gesamte Fülle an temporalen Paradoxa bescheren würde.

Obwohl Tachyonen ein reines Konstrukt sind, das zwar denkbar und möglich ist, aber nicht alles was möglich ist auch wirklich existieren muss, ist es auf Grund der vorhergesagten Eigenschaften mit konventionellen Methoden weder möglich Tachyonen nachzuweisen, noch zu widerlegen.

Im Kodex von Mass-Effekt wird ÜLG allerdings etwas anders erklärt und zwar, dass innerhalb eines Raumbereiches die Lichtgeschwindigkeit als obere Grenze selbst erhöht wird, was ein wenig an den Ansatz von Futurama erinnert und daher eher schwammig ist.

Allerdings ist die Science Fiction von Mass Effect ansonsten gar nicht so schlecht ist; es wird nur zu viel durch den ominösen Masseneffekt und das noch ominösere Wundermittel "E-Zero" erklärt.

[Agent Scullie]

- So wie ich es verstanden habe sagt die allgemeine Relativitätstheorie aus, dass keine Objekt mit irgendeiner Masse schneller als das Licht sein kann. Ist das richtig?

es ist eher die spezielle Relativitätstheorie, die das aussagt, nicht die allgemeine
Ansonsten wurde dazu eigentlich schon von den anderen alles gesagt.

Dazu auch:

kleine Korrektur: dass die Zeit der Tachyonen rückswärts läuft, ist nicht ganz richtig. Die Eigenzeit eines Tachyons - sprich: die Zeit, die für das Tachyon selbst verstreicht - ist imaginär, nicht negativ oder so, deswen läuft da auch nichts rückwärts. Allerdings führt die Relativität der Gleichzeitigkeit dazu, dass Tachyonen kausale Schleifen erlauben. Das liegt daran, dass wenn in einem gegebenen Bezugssystem ein Tachyon sich schneller als c bewegt, sich stets andere Bezugssysteme finden lassen, die relativ zum ersten Bezugssystem bewegt sind, in denen sich das Tachyon rückwärts in der Zeit bewegt.

Siehe dazu auch:

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

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

Schnellkurs Relativitätstheorie Teil 4

Vermeiden kann man die kausalen Schleifen durch Einführung eines bevorzugten Bezugssystems, das eine absolute Gleichzeitigkeit definiert, siehe dazu auch hier:

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

Im Kodex von Mass-Effekt wird ÜLG allerdings etwas anders erklärt und zwar, dass innerhalb eines Raumbereiches die Lichtgeschwindigkeit als obere Grenze selbst erhöht wird,

das Problem dabei wäre, dass sich dieser Raumbereich erst einmal bilden und ausbreiten müsste - was er nur mit der normalen Lichtgeschwindigkeit tun könnte, da außerhalb seiner Grenzen zum umgebenden Raum die Lichtgeschwindigkeit nicht erhöht ist.
Man könnte es so umschreiben: Man müsste erst mit Lichtgeschwindigkeit die Schienen verlegen (~ den besagten Raumbereich herstellen und sich auf die gewünschte Reiseroute ausdehnen lassen), bevor man mit Überlichtgeschwindigkeit über sie fahren kann.

Sinnvoll ist die Idee einer höheren Lichtgeschwindigkeit nur dann, wenn man annimmt, dass es einen Raum parallel zum Normalraum (oder einen ganzen Stapel oder gleich ein Kontinuum solcher Räume) gibt, in dem die Lichtgeschwindigkeit höher ist, so dass man in diesem Parallelraum "am Normalraum vorbei" fliegen könnte.

was ein wenig an den Ansatz von Futurama erinnert und daher eher schwammig ist.

wusste gar nicht, dass die bei Futurama sich über solche Dinge Gedanken machen?

[MoNoSToNe]

Nur in einem kleinen Nebensatz:

Professor Hubert Farnsworth: These are the dark matter engines I invented. They allow my starship to travel between galaxies in mere hours.
Cubert J. Farnsworth: That's impossible. You can't go faster than the speed of light.
Professor Hubert Farnsworth: Of course not. That's why scientists increased the speed of light in 2208.

[McWire]

Nur in einem kleinen Nebensatz:

Professor Hubert Farnsworth: These are the dark matter engines I invented. They allow my starship to travel between galaxies in mere hours.
Cubert J. Farnsworth: That's impossible. You can't go faster than the speed of light.
Professor Hubert Farnsworth: Of course not. That's why scientists increased the speed of light in 2208.

Wobei dieses Zitat ja nur als Schwerz der Futurama-Autoren gedacht war, um Technobabble-Scifi auf die Schippe zu nehmen.

Wirklich ernsthafte Überlegungen stecken nicht dahinter, immerhin ist der Reaktor des Antrieb ein altmodischer Ofen, in dem dunkle Materie (kleine schwarze Kügelchen) verbrennt wird