Wenn ich in einem Raumschiff mit Lichtgeschwindigkeit reise, was passiert, wenn ich das Licht innen anmache?
Bleibt der Vorderteil der Kabine dann dunkel?
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Die Antwort kann dir sichtlich niemand geben – alle sagen was anderes.
Meine Antwort also: Es ist keine Antwort möglich. Keine Antwort ist auch eine Antwort.
Danke für den Stern!
Hallo Dafur,
es gibt ein ziemlich altes Prinzip, es stammt schon von GALILEI und heißt das Relativitätsprinzip (RP): Geschwindigkeit ist relativ, d.h. relativ zu einem Bezugskörper, etwa einer Uhr U. In einem von U aus definierten Koordinatensystem Σ bewegst Du Dich vielleicht in x-Richtung mit einer 1D-Geschwindigkeit v.
Ebensogut kannst Du dann aber Dich als ruhend und U als – in einem von Deiner Borduhr U’ aus definierten Koordinatensystem Σ’ – mit −v (gleich schnell, entgegengesetzte Richtung) bewegt beschreiben, ohne dass dies an den grundlegenden Beziehungen zwischen physikalischen Größen – nichts anderes sind Naturgesetze – etwas ändert.
Von Deiner Geschwindigkeit spürst Du also nichts, nur eventuelle Änderungen Deiner Geschwindigkeit.
Mit fast Lichtgeschwindigkeit. Du kannst c – so bezeichnet man das Ausbreitungstempo elektromagnetischer Wellen, d.h. von Licht – nur beliebig nahe kommen. Der Grund dafür wird gleich klar.
Es wird hell im Inneren – ebenso als wenn Du relativ zu U in Ruhe wärest.
GALILEI meets MAXWELL
Zu den oben erwähnten Naturgesetzen gehören auch MAXWELLs Grundgleichungen der Elektrodynamik und damit auch die elektromagnetische Wellengleichung, d.h. das Ausbreitungstempo elektromagnetischer Wellen.
Das hat eine wichtige Konsequenz für c: Was sich relativ zu U mit c bewegt, das bewegt sich auch relativ zu Dir mit c und umgekehrt.
Schon deshalb kannst Du Dich relativ zu U nicht mit genau c bewegen, da Du Dich dann auch relativ zu Dir selbst mit c bewegen müsstest, was natürlich Unsinn ist. Relativ zu Dir selbst bewegst Du Dich ja gar nicht fort, schon gar nicht mit c.
Aber warum kann sich dann das Licht selbst überhaupt mit c bewegen?
Weil es im Grunde kein Etwas ist, das sich bewegen kann, sondern es ist seine eigene Bewegung. Jedes Photon besteht ausschließlich aus seiner eigenen kinetischen Energie Eₖ. Ein typisches Materieteilchen hat zudem noch eine Ruheenergie E₀, die im Grunde nichts anderes ist als seine Masse.
Die Lichtgeschwindigkeit ist für Masse nur annäherungsweise erreichbar, weil die Masse mit steigender Geschwindigkeit zunimmt und der Energiebedarf zur weiteren Beschleunigung gegen unendlich tendiert.
Die Lichtgeschwindigkeit ist in jedem Bezugssystem gleich und absolut. Selbst wenn du relativ zur Erde mit annähernd Lichtgeschwindigkeit unterwegs bist, wird sich das Licht auch von dir aus gesehen lichtschnell wegbewegen und nicht etwa nur mit der Differenz zur eigenen Geschwindigkeit. Was sich verändert sind die relativen Größen Raum und Zeit, sodass für die Lichtgeschwindigkeit (aus Weg durch Zeit) immer der gleiche Wert herauskommt.
Im Raum ist alles relativ zueinander in Bewegung, es gibt keinen absolut stillstehenden Bezugspunkt. Das eigene Bezugssystem erscheint immer normal, die anderen, wenn sie sich gegenüber dem eigenen bewegen, verzerrt.
Für annähernd lichtschnelle Teilchen, die aus dem All zur Erde gelangen, erscheinen wir annähernd lichtschnell, verzerrt und haben eine stark zugenommene Masse (bzw. eine stark angewachsene kinetische Energie). Merkst du was?
Wenn Sie sich mit Lichtgeschwindigkeit in einem Raumschiff bewegen und das Licht in der Kabine einschalten, würde das Licht von der Quelle aus in alle Richtungen strahlen und den gesamten Raum erleuchten, einschließlich des Vorderteils der Kabine.
Das Licht innerhalb Deines Raumschiffes reist genauso schnell mit Dir wie Dein Hirn und Deine Körperaktivitäten. Alles im Raumschiff passiert für Dich in “Echtzeit”.
Wäre es anders, dann würde das Raumschiff stetig weiterreisen, während Du noch irgendwo im All per Anhalter hinterher gammelst…
Die sogenannte Lichtgeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit, mit der Realität sich ausbreitet. Nichts was Ruhemasse* hat kann diese Geschwindigkeit erreichen, und nur weil Photonen keine Ruhemasse haben, haben sie diese Geschwindigkeit, daher der Name.
Der Name kommt auch daher, dass man früher glaubte, das Licht brauche ein Medium, in dem sich elektromagnetische Wellen ausbreiten (so wie Schallwellen in Luft), den sog. Äther. Die Frage, woran dieser Äther räumlich festgemacht sei, führte zum Michelson-Morley Experiment, bei dem eigentlich erwartet wurde, dass mit der Geschwindigkeit der Erde durch den Äther unterschiedliche Geschwindigkeiten des Lichts in unterschiedliche Richtungen gemessen würden. Überraschung: kein Unterschied, also kein Äther (es sei denn er würde zufällig ausgerechnet an der Erde festgemacht sein). Daraus geht nicht nur hervor, dass es keinen Äther gibt, sondern dass diese Geschwindigkeit eine in allen Inertialsystemen gleiche Naturkonstante und damit nicht überholbar ist, denn wenn man versucht den Strahl einer Taschenlampe mit dem Auto zu überholen, ist er relativ zum Auto genauso schnell wie relativ zur Taschenlampe.
Erst hier setzt die spezielle Relativitätstheorie an, die mit recht einfacher Mathematik (Lorentz-Transformationen) darlegt, was das für Auswirkungen auf Zeiten und Längen (und auch die kinetische Energie*) in bewegten Systemen hat.
*) Kinetische Energie von Objekten mit Ruhemasse enthält einen Term der Lorentz-Transformation wie Zeiten und Längen. Wenn man ein Fahrzeug in die Nähe der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt, geht mit wachsender Geschwindigkeit ein immer größerer Anteil der zugeführten Energie in immer weniger Geschwindigkeitszuwachs und lässt für den äußeren Beobachter das Fahrzeug immer träger erscheinen – die Lichtgeschwindigkeit wird nie erreicht.
dann gelten offensichtlich alle uns bekannten naturgesetze nicht mehr, somit gibt es keine grundlage auf welcher man diese frage beantworten könnte, und ich würde dann einfach mal behaupten dann tanzen rosa einhörner auf dem regenbogen.
eine andere frage wäre natürlich :
“Wenn ich in einem Raumschiff mit 99.9999….% der Lichtgeschwindgkeit fliege…”
diese frage kann man beantworten. man kann das sogar ganz einfach selbst im experiment ausprobieren. nimm eine taschenlampe, richte sie auf eine wand vor dir, mache dir klar dass du dich in diesem moment mit 99.9999..% der lichtgeschwindigkeit bewegst (zB relativ zu den teilchen der kosmischen strahlung die auf die erde treffen), und schalte sie ein! dann beobachte was passiert.
Ist ja nicht so, dass die Lichtquelle stehen bleibt, während das Raumschiff weiterfliegt. Die Lichtquelle sitzt im Raumschiff. Die Photonen treffen ganz normal alle Seiten der Kabine.
Wenn du im Zug sitzt und einen Ball nach oben wirfst, dann überholst du den Ball nicht.
Nein, wie schon gesagt: Licht dehnt sich immer mit Lichtgeschwindigkeit aus, egal wie schnell die Lichtquelle ist.
Physikalisch betrachtet gibt es auch keine Unterschied zwischen einer Lichtquelle die stillsteht oder einer Lichtquelle die sich schnell bewegt.
Mal abgesehen davon kann ein Raumschiff nicht mit Lichtgeschwindigkeit reisen da nichts das Masse hat, mit Lichtgeschwindigkeit unterwegs sein kann.
nehmen wir mal an, dass ein Raumschiff sich tatsächlich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen könnte, dann würde aus der Sicht eines ruhenden Beobachters die Zeit im Raumschiff stillstehen, also breitet sich auch kein Licht innerhalb des Raumschiffes aus. Ein Lichtstrahl, der nach vorne gerichtet wäre, würde ein Ziel zum gleichen Moment erreichen, in dem das Raumschiff selbst das Ziel erreicht. Aus Sicht des im Raumschiff mitreisenden Astronauten sieht die Lichtausbreitung völlig normal aus.
Die Sicherung brennt durch.
Warum sollte er? Seit Einstein wissen wir, dass Zeit relativ ist. Das betrifft auch die Geschwindigkeit. Davon abgesehen kann man kein Raumschiff auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigen, weil man dafür unendlich viel Energie bräuchte, die man nicht hat.
ach ja, wir können das ja gar nicht …
Das Raumschiff ist ein geschlossenes, eigenes System und funktioniert als solches (solange es nicht zerquetscht wird, weil es unendlich schwer ist…..)
und was sagst du zur Frage?
Wenn du in einem 300 km/h fahrenden ICE vom Zugende zur Zugspitze läufst musst du dann schneller als 300 km/h laufen?
Geschwindigkeit ist immer relativ zum betrachteten Bezugspunkt.
Nein. Das Licht im Raumschiff bewegt sich mit dem Schiff.
Nein. Die Geschwindigkeit ist Relativ zum Raum. Also im Innenraum wird es dann hell.
und, wenn ein Lichtstrahl durchs vordere Fenster in Fahrtrichtung rausleuchtet?
Bleibt er dann in der Scheibe hängen?
Das faszinierende ist, dass sich das Licht sowohl relativ zum Raumschiff als auch relativ zur “Umgebung” mit der gleichen Geschwindigkeit ausbreitet. Erste Versuche zu diesem Thema hat man seit 1881 gemacht. Die Erde bewegt sich mit 30 km/s um die Sonne. Wenn man Licht in Flugrichtung und Licht entgegen der Flugrichtung der Erde aussendet, hätte man (auch mit der damaligen Technik) einen Unterschied messen müssen. Hat man aber nicht.
Welche Konsequenzen sich daraus ergeben, hat erst später Albert Einstein erkannt. Und den Nobelpreis hat er nicht dafür bekommen.
Ja genau
Das gilt nur bei Geschwindigkeiten unterhalb der Lichtgeschwindigkeit. Bei Lichtgeschwindigkeit addiert sich das nicht. Das Licht aus der Glühbirne wird das Auge des Betrachters also nie erreichen, sonst hätten wir ja doppelte Lichtgeschwindigkeit. Zumindest habe ich das so gelesen.
Das ist ja das Verrückte an der (speziellen) Relativitätstheorie. Wenn Licht von einer sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegenden Quelle ausgesendet wird, breitet es sich für einen außenstehenden Beobachter trotzdem mit einfacher und nicht mit doppelter Lichtgeschwindigkeit aus.
Etwas anderes ist es mit dem Licht, das am Ereignishorizont eines schwarzen Lochs ausgesendet wird. Das erreicht den Beobachter wirklich nicht. Aber das ist jetzt ein anderes Thema. 😉
Nein auch bei Lichtgeschwindigkeit gilt das.
Eben nicht, jedenfalls nicht gemäß der NEWTONschen Mechanik. Die kennt nämlich keine Ereignishorizonte. Licht, das von r < 2GM⁄c² aus geht, würde laut NM nur nicht mehr beliebig große Entfernungen erreichen, sondern einen Umkehrpunkt erreichen.
Nein. Wenn es eine durchsichtige Frontscheibe gibt, geht auch das Licht natürlich durch.
Im Ruhesystem des Raumschiffes beschrieben erfolgt dies sogar mit c. So will es das Relativitätsprinzip.
Im Ruhesystem des Bezugskörpers, in Bezug auf den sich das Raumschiff mit fast c bewegt, ist die Differenzgeschwindigkeit natürlich viel kleiner, aber dafür ist das Licht viel kurzwelliger.
Überlegungen zu diesem Thema gab es schon lange von der Relativitätstheorie. Es war bekannt, dass man einen Himmelskörper nur mit einer Mindestgeschwindigkeit (erste kosmische Geschwindigkeit) verlassen kann. Für die Erde sind das etwa 8 km/s, das ist etwa die Geschwindigkeit der ISS.
Die Physiker haben sich auch schon vor mehr als 150 Jahren die Frage gestellt, was denn passiert, wenn die Gravitation so stark ist, dass die erste kosmische Geschwindigkeit größer als die Lichtgeschwindigkeit ist. Das wäre ja dann ein schwarzes Loch.
Eben.
Da denkst Du richtig. 😀
Weil es durch die extreme Gravitation zurückgehalten wird, denke ich.
Eben. Und es scheint mir logischer, dass es in diesem Fall dunkel bleibt, denn andernfalls würde ein außerhalb des Raumschiffs stehender Beobachter ja doppelte Lichtgeschwindigkeit sehen.
Ja wissen tut es eh keiner.
Im Internet gibt’s unterschiedliche Theorien, wohl auch unter Experten. Da enthalte ich mich besser.
Du bewegst dich im Moment gerade jetzt wo Du gerade jetzt das liest mit etwa 108000 km pro Stunde um die Sonne. Und du merkst es nicht mal.
und?
Und was passiert wenn du das Licht an machst?
Na, was passiert, wenn Du in deinem Zimmer das Licht anmachst?
Naaa???? Was passiert da schönes?
Wenn Du bisschen mitdenkst, dann kannst du die Frage selbst beantworten.
Danke, dass du meine Frage wiederholen kannst.
Nein.
Der Raum wird normal beleuchtet
Und wenn Licht aus dem Kabinenfenster entweicht?
Wenn jemand mit Lichtgeschwindigkeit nebenher fliegt, dann ist es wie wenn man ins Fenster des Nachbarn schaut.
Wenn du neben jemand auf der Autobahn her fährst, dann kannst du ja auch in dem sein Fenster schauen.