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THEMA: Wenn C nicht konstant ist, dann sieht man den Unfall nicht.

Wenn C nicht konstant ist, dann sieht man den Unfall nicht. 05 Feb 2017 03:33 #11777

Ihr Lieben, Lesch macht in
= Einsteins Relativitätstheorie und die Weltformel (Zeitindex 1:52) ein hübsches Beispiel: Wenn die Welt nicht so wäre, wie die Relativitätstheorie es vorrechnet, dann würden wir .....einen Autounfall zweier senkrecht aufeinander zurasenden Autos gar nicht sehen ... usw.

Wer hilft mir bei einer griffigen Formulierung des Gedankens ohne Rückgriff auf eine Zeichnung, die ich meinem 80 jährigen Vater und meiner 14 Jahee alten Nichte schicken kann?

Zu vermeiden ist m.E, dass man letztlich damit argumentiert, dass "alles andere" zu einem Widerspruch führt, oder dass man in anderer Weise "verschachtelt" argumentiert. Vielleicht hat jemand ja auch ein noch anschaulicheres Beispiel in Petto.

Wenn es ginge, würde ich einen Preis ausloben.
Danke

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Wenn C nicht konstant ist, dann sieht man den Unfall nicht. 05 Feb 2017 10:18 #11780

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Sehr interessante Aufgabe. Ich möchte hier einen Versuch unternehmen.

Führen wir uns dazu zunächst einen anderen Gedanken vor Augen. Triff Licht auf eine Wasseroberfläche wird es gebrochen. Es ändert in einem optisch dichteren Medium seine Richtung. Will man einen Fisch fangen, muss man also bedenken, dass der Fisch sich an anderer Stelle befindet, als er von oben aus zu sehen Ist. Das hängt damit zusammen, dass die Geschwindigkeit des Lichtes vom Medium bestimmt wird welches das Licht durchläuft. Würden wir den Unfall aus einem Wasserbehälter heraus beobachten, würden sich die Autos optisch für uns nie an der Stelle treffen, wo sie sich tatsächlich treffen. Weil Ihr Licht an der Wasseroberfläche seine Richtung änderte kreuzen sich Ihre Lichtstrahlen an anderer Stelle. Da wir, und alle Autos, uns aber im gleichen Medium befinden, ist für alle Autos und uns, das Licht gleich schnell.

Nun warum ist das Licht, im gleichen Medium, immer gleich schnell, auch wenn es von einem bewegten Körper ausgesendet wird? Die Geschwindigkeiten von Licht und rotem Auto können nicht addiert werden, da das Medium in dem das Licht, sich bewegt nur eine einzige Geschwindigkeit zulässt. Ich denke es wurde schon mal ein Vergleich mit einer Achterbahn gezogen. Bei seiner Entstehung, im Atom, befindet sich das Licht auf einer wilden Berg- und Talfahrt. Wird es aber an das Medium abgegeben läuft es, mit der, von der Natur für dieses Medium, vorgeschriebenen, Geschwindigkeit weiter. In etwa so wie bei dem Wagen der Achterbahn, der zum Ausstieg, abgebremst wird. Den Stopp des Wagens kann man mit dem Auftreffen des Lichtes auf einen Körper von sehr großer optischer Dichte vergleichen.

Also die Relativitätstheorie besagt nun, dass die Lichtgeschwindigkeit eine Konstante ist und genau Dies ist zu beobachten.

Was optische Dichte und Lichtbrechung bedeuten dürfte für einen 14 jährigen nicht neu sein. Das war, glaube ich, Stoff der Klasse 7, zumindest im Gymnasium (habe selbst einen 14 jährigen). Wissenschaftlich ist das sicher nicht vollkommen korrekt, ich hoffe aber ein klein wenig zum Verständnis beigetragen zu haben.
Grüße EXCEL

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Wenn C nicht konstant ist, dann sieht man den Unfall nicht. 05 Feb 2017 12:15 #11784

Johannes schrieb: Wer hilft mir bei einer griffigen Formulierung des Gedankens ohne Rückgriff auf eine Zeichnung, die ich meinem 80 jährigen Vater und meiner 14 Jahee alten Nichte schicken kann?

Da sehe ich wenig bis gar keine Chance. Was Herr Lesch da sagt ist meiner Meinung nach etwas unglücklich ausgedrückt und es führt auch in die Irre... ich kann es jedoch auch nicht besser.

Aber vielleicht kann ich durch etwas Verwirrung zur Aufklärung beitragen:

Versuch mal zu erklären was passiert wenn man einen Pfeil aus einem Auto nach vorn oder hinten abschießt und das vom Straßenrand aus beobachtet. Wurde schon gemacht, ein tolles Ding, bitte ankucken:
http://www.wdr.de/tv/kopfball/sendungsbeitraege/2013/0106/pfeil.jsp

Das zu verstehen ist für "Nicht-Physiker" schon meist recht schwierig, selbst wenn man es mit eigenen Augen gesehen hat.

Nun der Sprung zur speziellen Relativitätstheorie (nicht der allgemeinen, die ist noch verrückter):

Machst Du nun das gleiche mit einem Laserpointer, also einem Photon statt einem Pfeil, und läßt das Auto sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen, dann passiert dabei jedoch etwas völlig anderes.
Die Geschwindigkeit des Photons in Fahrtrichtung ist (vom Straßenrand aus gesehen) nicht größer als c (die Geschwindigkeiten addieren sich nicht)
Und anders herum kannst Du das Photon auch nicht wie einen Pfeil auffangen (die Geschwindigkeiten subtrahieren sich nicht).

Das ist eigentlich der Kern was Herr Lesch zum Ausdruck bringen wollte, die Lichtgeschwindigkeit ist für jeden Beobachter gleich:

In diesem Fall hat von Deinem Standpunkt am Straßenrand das Photon in beiden Fällen die gleiche Geschwindigkeit und zwar c, die Lichtgeschwindigkeit.
Vom fahrenden Auto aus gesehen entfernt sich das Photon jedoch auch in beide Richtungen mit der gleichen Geschwindigkeit und zwar c, der Lichtgeschwindigkeit.

Spätestens ab der Stelle hören die allermeisten Menschen Dir nicht mehr zu.

Das bei diesen Geschwindigkeiten der Standpunkt des Beobachters eine wichtige Rolle spielt und es dabei zu Verzerrungen von Raum und Zeit kommt ist nur eine Aussage der Relativitätstheorie, dafür hat man als Mensch kein intuitives Verständnis.

Zeitdilatation kann man recht einfach ausrechnen, hab ich selber mit Excel schon mal für ein fahrendes Auto gemacht, aber wirklich verstehen...

Andreas.

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Wenn C nicht konstant ist, dann sieht man den Unfall nicht. 06 Feb 2017 19:54 #11816

Ohne Relativitätstheorie gäbe es in unserer Welt keine Elektromotoren.
Wenn man die Relativitätstheorie beim GPS-System weglassen würde, würde das Navi jeden Tag um 11km daneben liegen, wenn ich mich recht erinnere.
Beim LHC würden die Teilchen gegen die Tunnelwände krachen.
Wir würden keine Myonen aus der oberen Atmosphäre messen können.
Usw... es gibt viele Beispiele, wo die RT nötig ist, unsere Welt zu erklären.

Übrigens, jemandem solche Dinge zu erklären, geht einfacher, wenn man selber etwas Ahnung von den ganzen Zusammenhängen hat.
Falls du Bock auf nen Crashkurs in RT hast, könnte ich dir ein paar Links geben. Alternativ kann ich dir das Buch "Kleines 1x1 der Relativitätstheorie: Einsteins Physik mit Mathematik der Mittelstufe" empfehlen. (Ja, Mittelstufe reicht aus, die SRT ist nicht sooo kompliziert, wie man oft glaubt.)

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Wenn C nicht konstant ist, dann sieht man den Unfall nicht. 06 Feb 2017 19:58 #11818

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@ stargazer
ja bitte, ich hätte gern diese Links
Grüße EXCEL

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Wenn C nicht konstant ist, dann sieht man den Unfall nicht. 06 Feb 2017 20:04 #11820

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Wenn C nicht konstant ist, dann sieht man den Unfall nicht. 06 Feb 2017 20:18 #11821

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@ stargazer
herzlichen Dank, englisch ist kein Problem, nun ja, bewege mich mehr im business Bereich, ich versuche es mal.
Grüße EXCEL

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Wenn C nicht konstant ist, dann sieht man den Unfall nicht. 13 Feb 2017 15:36 #11941

Das Beispiel mit den Myonen war bei mir damals der "Zündfunke" ab da hat's "Ach sooo!" im Kopf gemacht :)

S = k log W

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Wenn C nicht konstant ist, dann sieht man den Unfall nicht. 13 Feb 2017 17:48 #11943

stargazer schrieb: Wenn man die Relativitätstheorie beim GPS-System weglassen würde, würde das Navi jeden Tag um 11km daneben liegen, wenn ich mich recht erinnere.

Das ist ein Statement dem ist so nicht zustimmen kann.

Auch ohne Kenntnis der RT hätte man schnell gemerkt das es eine Abweichung bei der Zeitmessung gibt und ganz pragmatisch einen empirisch ermittelten Korrekturfaktor in die Software eingearbeitet. Den Korrekturfaktor hätte man dann vielleicht Dunklen Zeitfaktor genannt und nach einer Erklärung gesucht aber das wäre für die praktische Anwendung egal. Hauptsache das GPS liefert korrekte Ergebnisse.

Gruß
Merilix

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Wenn C nicht konstant ist, dann sieht man den Unfall nicht. 13 Feb 2017 19:46 #11945

Merilix schrieb:

stargazer schrieb: Wenn man die Relativitätstheorie beim GPS-System weglassen würde, würde das Navi jeden Tag um 11km daneben liegen, wenn ich mich recht erinnere.

Das ist ein Statement dem ist so nicht zustimmen kann.

Ich schon. ;)

Für den Betrieb des GPS sind sowohl speziell- als auch allgemein-relativistische Effekte sehr wichtig. GPS besteht aus 24 Satelliten, die auf 6 Bahnen mit jeweils 4 Satelliten kreisen und einigen Satelliten als Reserve. Die Satelliten befinden sich ein einer Höhe von etwa 20.200km und umkreisen die Erde 2mal pro Tag.

Aufgrund der großen Entfernung zur Erde, und der damit einhergehenden schwächeren Gravitation, gehen die (Atom-)Uhren der Satelliten pro Tag etwa 45µs vor.
Wegen der Bahngeschwindigkeit von etwa 3-4ms-1 gehen sie allerdings um etwa 7µs nach. In der Summe ergibt sich eine Zeitdifferenz von 38µs. Da GPS die Position des Nutzers über Lichtsignale bestimmt würde dies bei einem direkten Abgleich mit der Uhrzeit des Empfängers auf einen Fehler von etwa 38µs * c ≈ 11,4 km pro Tag führen! Um dies zu vermeiden muss für eine exakte Positionsbestimmung Kontakt zu vier GPS-Satelliten hergestellt werden um vier Parameter, eine Zeit- und 3 Raumkoordinaten, zu berechnen.

Steht so (fast wörtlich) im meinem Lehrbuch für SRT und ART Kapitel 13.4.6 Seite 255 ISBN 978-3-662-47766-3. Dem geht eine Beschreibung der Lichtablenkung im Gravitationsfeld voraus, "Isotrope Schwarzschild-Metrik" und so'n Zeugs und es wird ein Vergleich zu Newton gezogen.

Lange Rede kurzer Sinn: Nach Newton könnte man mit einer Konstanten diesen Fehler korrigieren, nach Einstein nicht.

Ich meine mich aber zu erinnern das man die Uhren der Satelliten bewusst falsch gehen lässt um weitere Korrekturen vorzunehmen. Und die Dinger senden mehrere Signale aus, nur eines ist frei zugänglich, die anderen sind verschlüsselt und dem Militär vorbehalten, von wegen Genauigkeit.

Andreas.

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Wenn C nicht konstant ist, dann sieht man den Unfall nicht. 13 Feb 2017 20:38 #11946

Andreas Killer schrieb: Ich meine mich aber zu erinnern das man die Uhren der Satelliten bewusst falsch gehen lässt um weitere Korrekturen vorzunehmen.

Genau das meine ich. Die 39µs sind nichts weiter als eine Eichkonstante. Ob man die nun berechnen kann oder empirische feststellt und entsprechend anwendet ändert am Ergebnis nichts. Aus der Tatsache das ART und SRT eine schöne Erklärung und Berechnungsmethode für die Eichung liefern zu schlussfolgern das es nicht auch anders funktionieren würde ist einfach falsch.

Es gibt genügend Alltagsbeispiele wo mit empirrisch ermittelten Konstanten gearbeitet wird. Zum Teil auch ohne streng wissenschaftlich erklären zu können warum die so sind wie es die Erfahrung lehrt.

Gruß
Merilix

Nachtrag:
Es ist ja noch besser: Relativistische Effekte spielen für die Genauigkeit von GPS überhaupt keine Rolle^^
Siehe auch Wikipedia Global_Positioning_System Abschnitt Relativistische_Effekte

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Letzte Änderung: von Merilix. Begründung: Nachtrag (Notfallmeldung) an den Administrator

Wenn C nicht konstant ist, dann sieht man den Unfall nicht. 14 Feb 2017 09:16 #11950

Merilix schrieb: Es ist ja noch besser: Relativistische Effekte spielen für die Genauigkeit von GPS überhaupt keine Rolle^^

Wenn wir uns darauf einigen können das die GPS-Abweichungen für unseren Hausgebrauch keine Rolle spielen, ja hast Du Recht, lässt man unter den Tisch fallen, die werden Pi mal Daumen gemittelt. Dennoch sind sie da. Und wenn man sie gar nicht berücksichtigen würde (das war ja doch worum es ging, oder?), dann hättest Du ein Problem... meiner Meinung nach. :)

Andreas.

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Wenn C nicht konstant ist, dann sieht man den Unfall nicht. 02 Mär 2017 19:14 #12412

Ich würde es so erklären:
Wenn sich dem Betrachter 2 Autos A und B mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten nähern und sich diese Geschwindigkeiten zu C addieren würden, dann würde das Licht von A im Moment des Zusammenstosses (Ereignis) früher (oder später) beim Betrachter ankommen als das Licht vom B.
Daraus folgt, das was für die beiden Autofahrer ein (zugegebenermaß kein schönes) Ereignis ist, sich für den Betrachter in 2 Ereignisse zerlegen..
Soll heißen, für den Betrachter sind beide Autos nicht zur gleichen Zeit am gleichen Ort.
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Wenn C nicht konstant ist, dann sieht man den Unfall nicht. 03 Mär 2017 00:55 #12416

Coole Antwort, formal, weil der Beitrag eng an die Fragestellung anknüpt, und inhaltlich schon sehr bestechend.

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Wenn C nicht konstant ist, dann sieht man den Unfall nicht. 03 Mär 2017 16:59 #12425

Warum sollte die Geschwindigkeit des Lichts an die Geschwindigkeit des Autos gekoppelt sein?
Für das Licht aus den Scheinwerfern könnte man sich das noch vorstellen, für reflektiertes Licht zum Beispiel von der selben Sonne eher nicht.

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Wenn C nicht konstant ist, dann sieht man den Unfall nicht. 03 Mär 2017 20:18 #12427

Natürlich hängt die Geschwindigkeit des Lichtes nicht von der Geschwindigkeit der Autos ab. Harald Lesch hat diese Annahme in seinem Vortrag ja nur gemacht, um zu zeigen welche irrwitzigen Auswirkungen solch falsche Annahme hat.

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Wenn C nicht konstant ist, dann sieht man den Unfall nicht. 03 Mär 2017 23:30 #12429

Natürlich ging ich in meiner Antwort von der Vorstellung aus es gäbe variable Lichtgeschwindigkeit.
Ich wollte nur zeigen das man den Unfall trotzdem sieht weil der Großteil des Lichtes das im Moment des Unfalls von den Fahrzeugen reflektiert wird aus der selben Quelle stammt und somit auch die selbe Geschwindigkeit haben wird.

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Wenn C nicht konstant ist, dann sieht man den Unfall nicht. 21 Nov 2018 00:28 #45122

Vielleicht sollte eine Erklärung dazu deutlich vereinfacht und auf das wesentliche reduziert werden.

Was würde man von jedem x-beliebigen Gegenstand sehen, wenn die Lichtgeschwindigkeit nicht konstant wäre ?

Wenn ich mir überlege welche unterschiedliche Geschwindigkeiten Atome oder Moleküle manches mal "im gleichen Gegenstand" haben können (bei einem Kraftfahrzeug schon alleine wegen der verschiedenen Temperaturen)

Würden diese Eigenbewegungen jedem Photon mitgegeben werden, wie könnten diese Bilder dann werden?
Das Licht würde ja von jeder Stelle der Oberfläche zu unterschiedlichen Zeiten bei uns ankommen.
Ich glaube unsere Welt wäre dann eine (im besten Fall) sehr verschwommene Umgebung in der jegliche Art von sehen wie wir es kennen (können) so nicht mehr funktionieren würde.
-oder wer vielleicht schon einmal Infrarotaufnahmen von Menschen gesehen hat. Das würde sich ebenfalls auswirken.
Wir könnten womöglich die uns engsten Menschen nicht mehr erkennen ?

Wäre bei Gelegenheit vielleicht einmal Wert sich genauer "rein zu denken", wie so eine Welt aussehen könnte. Die Bilder könnten sehr abstrakt werden.

Vielleicht kannst du dir daraus eine besser anwendbare Erklärung ableiten ? -Perfekt wird es sowieso kaum möglich sein.

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Wenn C nicht konstant ist, dann sieht man den Unfall nicht. 21 Nov 2018 06:32 #45126

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Wenn wir von flexibler Lichtgeschwindigkeit ausgehen würden, was wie alle Vorposter korrekter Weise verneinen, müssten wir uns überlegen, unter welchen Voraussetzungen dies eintreten könnte. Und dies wurde bisher nicht in Betracht gezogen.
Eine der (anerkannten) Voraussetzungen wäre ein unterschiedliches Medium (LG im Vakuum ist höher als in der Luft oder Wasser)
Eine weitere wäre Gravitation, was uns unter dem Begriff der Shapiro-Verzögerung bekannt ist. Doch ist die nur scheinbar... und angeblich ein Produkt der Zeitdilatation.
Konkret, LG ist zumindestens lokal immer konstant. Eine Geschwindigkeitsänderung aufgrund unterschiedlicher Frequenzen daher unmöglich und auch nicht vorstellbar.

MfG
WL01

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MfG
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Wenn C nicht konstant ist, dann sieht man den Unfall nicht. 21 Nov 2018 21:26 #45145

Fredy1965 schrieb: Vielleicht kannst du dir daraus eine besser anwendbare Erklärung ableiten ? -Perfekt wird es sowieso kaum möglich sein.

An wen ist das adressiert?
Ich weis schon das c (lokal) konstant ist; das oben war (vor fast 2 Jahren) nur ein was wäre wenn nicht Gedankenspiel.

Fredy1965 schrieb: Wir könnten womöglich die uns engsten Menschen nicht mehr erkennen ?

Warum nicht? Sicher würden die anders aussehen; das würde auf alles zutreffen aber unser Gehirn würde, wenn es lernt das Gesehene zu klassifizieren und begrifflich einzuornen auch damit zurecht kommen.

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