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Verwirrte Frage zur Lichtgeschwindigkeit

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Ungelesen 14.11.09, 10:34   #1
hornechef
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Gestern Abend schaute ich eine Doku übers Universum wo folgender Satz fiel:

"Wenn das Raumschiff 8 Lichtjahre entfernt ist und es eine Nachricht zur Erde schickt, braucht die Information 8 Jahre, bis Sie bei uns ist."

Soweit, sogut. Doch dann kam mir folgende Frage in den Sinn:

Was ist, wenn eine Kamera an das Raumschiff installiert ist, seit dem Start alles in Echtzeit filmt und man als Beobachter vor dem Bildschirm sitzt?
Das Raumschiff fliegt mit der Hälfte (oder was wäre mit der doppelten?) der Lichtgeschwindigkeit, ist also nach 16 Jahren bei obiger Position - wann bekomme ich das Bild übermittelt - 8 Jahre später (also nach 24 Jahren?).
Und sehe ich überhaupt die ganze Zeit in Echtzeit, da ja die Information immer länger zu mir braucht.


Ich hoffe ihr könnt den Gedankengang und somit die Frage verstehen. Irgendwie verwirrt mich dat...........
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Ungelesen 14.11.09, 11:09   #2
Soundsphere
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Mh, lustige Frage.
Also, zunächst einmal: Doppelte Lichtgeschwindigkeit ist nach Einsteins Relativitätstheorie gar nicht möglich. Ein bewegtes Objekt nimmt an Masse zu, je schneller es unterwegs ist (diese Massezunahme ist bei geschwindigkeiten, die auf der Erde erreicht werden überhaupt nicht relevant). Bei annähernder Lichtgeschwindigkeit (ab sofort bezeichne ich Lichtgeschwindigkeit mit c) wird die Masse des Objekes fast unendlich. Für einen Sprung auf c wäre unendilich viel Energie nötig um das Objekt anzutreiben. Daher ist c (noch) nicht möglich.

Aber genug davon, zu deiner Frage:

Nehmen wir an, wir fliegen, wie in deiner Frage, mit 0,5 c, und beobachten von der Erde aus über einen Bildschirm das Raumschiff (nehme an, das hast du gemeint), dann würden wir den Flug nur am Anfang in Echtzeit sehen(jedoch auch wieder nicht, beziehen wir uns auf Einstein: Zeit vergeht langsamer je schneller sich ein Objekt bewegt -->Zeitdilletation), müssten aber, je weiter das Raumschiff von der Erde entfernt ist, immer länger auf die Bilder warten, da sie erst zu Erde übermittelt werden müssten. Das letzte Bild würden wir daher theoretisch nach 16 Jahren übermittelt bekommen. Einstein würde mir hier höchstwarscheinlich widersprechen, da wegen der Zeitdilletation des Schiffes auf der Erde mehr Zeit vergangen sein wird. Die Besatzung des Raumschiffes hat 16 Jahre durchlebt, auf der Erde, als beobachter, verging für uns viel mehr Zeit. Ich bin mir nicht ganz sicher, wie viel, aber es könnte durchaus möglich sein, dass das letzte Bild von deinem Kindern gesehen wird.

Ich hoffe, dass das alles richtig war, wenn nicht steigt mir auch mein Physik-Lehrer aufs Dach.
Falls fehler drin sind, bitte korrigieren, und nicht gleich böse werden, bin kein Experte
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Ungelesen 14.11.09, 11:53   #3
hornechef
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das mit der doppelten Lichtgeschwindigkeit ist mir klar - ist ja nur ein Gedankenmodell

Der Knackpunkt ist aber - wann und wie "bricht" die Echtzeitübertagung ab? - Meine Freundin meint, dass sich das Bild immer länger zieht (finde ich ganz gut die Überlegung)

Wie gesagt, es sind keine Fotos, sondern bewegte Bilder (Kamera an der Spitze des Raumschiffs) die übermittelt werden.

Also - wann und wie merkt man was ???

@Soundsphere
Das mit der Zeitdilletation (heißt das so ?) ist ein sehr guter Ansatz, den ich noch nicht bedacht habe.

und ps: Die Frage ist nicht lustig, Sie macht mich verrückt
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Ungelesen 14.11.09, 12:02   #4
Soundsphere
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Nja, das mit den Bildern hab ich auch so gemeint, dass man immer länger auf ein einzelbild des Videos warten muss . Aber das sich das Video in die Länge zieht, ist auch eine gute Theorie. Beides wäre möglich. Aber sicher kann man sich da noch nicht sein
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Ungelesen 14.11.09, 12:08   #5
hornechef
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Wenn ich heute nacht schlafen will, muß ich es wissen.
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Ungelesen 14.11.09, 12:09   #6
hornechef
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Shit - was mir gerade einfällt : Kommt es jetzt auch noch auf die Anzahl der Bilder an (24Bilder/Sek = Film), die gesendet werden - oh man, das wird ja immer komplizierter....
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Ungelesen 14.11.09, 12:11   #7
Soundsphere
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Mh, gute Frage,.... aber ich denke nicht, dass sie Anzahl der Bilder ein große Rolle spielt.....
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Ungelesen 14.11.09, 12:19   #8
Kotzbrocken
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Aus meiner Sicht ist es entscheidend mit welcher Geschwindigkeit die Daten übertragen werden. Ich kann mir schwer vorstellen, dass eine Datenübertragung in annähernder Lichtgeschwindigkeit möglich ist. Das heißt die Bilder kommen deutlich verzögert an der Erde an und der Film ist extrem langsam, da sich das Raumschiff schneller von der Erde weg bewegt, als die Funkwellen die einzelnen Bilde rübertragen.
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Ungelesen 14.11.09, 12:19   #9
hornechef
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denke ich schon: Stell dir vor, das Raumschiff schickt nur ein Bild pro Jahr - das heißt, dass nach einem Jahr das Raumschiff 1L-Jahr entfernt ist (1Jahr Reise + ein Jahr Bild zurückschicken= 2Jahre)- also muß man die Zeit, die zwischen den Bildern liegt als Flugreise hinzurechnen; wenn er aber - sagen wir mal - 100 Bilder pro Sekunde schickt,.... Ab da blick ich gar nix mehr....
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Ungelesen 14.11.09, 12:22   #10
hornechef
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@Kotzbrocken
Sowas meint meine Freundin auch (obwohl laut dem Bericht die Funkwellen annähernd C haben)- sollte dies stimmen, bleibt nur noch eine Frage:

Wann und wie merkt man das?
Der "Film" wird einfach kontinuierlich langsamer??

Und Du meinst auch, dass die Anzahl der Bilder entscheidend sind? Oder nur die Übermittlungsgeschwindigkeit?



Oh Mann - was für ein Samstag.....
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Ungelesen 14.11.09, 12:23   #11
Soundsphere
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Also, jez platzt mir der Kopf auch..... Aber ich glaube wirklich es spielt keine Rolle, ob man 100 oder nur eins schickt.
Wenn ich 100 schicke, wird nur der Empfangsabstand größer, der zwischen den Bildern liegt. Also, würde ich jez sagen....?!?!
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Ungelesen 14.11.09, 12:24   #12
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Ich glaube schon, dass der film immer langsamer wird..... Und ja, datenübertragung mit Radiowellen haben annähernd c.
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Ungelesen 14.11.09, 12:26   #13
hornechef
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Freut mich, dass Du auch so verwirrt bist

Ich werde mich wohl in nem Astroforum anmelden müssen.........
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Ungelesen 14.11.09, 12:28   #14
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Ja, ich bin auch am suchen, ich werd am Montag auch mal inner Schule mein Physiklehrer fragen. Hoffenltich dreht der nich auch so durch
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Ungelesen 14.11.09, 12:31   #15
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Wäre auch cool, hier noch ein paar Meinungen zu hören...
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Ungelesen 14.11.09, 12:33   #16
hornechef
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Zu deinem letzten Post - der Empfangsabstand wird kleiner bei hundert Bildern (icht größer wie Du geschrieben hast) - das heißt, der Film sollte bei mehr Bildern pro sek flüssiger und schneller laufen (???)

Phhhhhuuuuuuuuuuuuu
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Ungelesen 14.11.09, 12:36   #17
Soundsphere
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Mh. Aber wenn ich doch von der Erde wegfliege, und 100 Bilder pro Minute(?) sende, dann dauert es doch immer länger bis die Bilder bei mir ankommen?!
Der Film wird warschienlich zwangsläufig kontinuierlich langsamer, egal wie viele Bilder ich ansende.
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Ungelesen 14.11.09, 12:41   #18
hornechef
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Oh Mann jetzt hörts gar nicht mehr auf:

Wenn man sich die Bilder als Tropfen vorstellt, was ein sich bewegendes Objekt verliert, sollte doch bei einem bestimmten Verhältnis von abgegeben Tropfen zur Geschwindigkeit anstatt einer Tropfspur ein "Fluß" zu erreichen sein. Wenn sich jetzt der Fluß mit der gleichen Geschwindigkeit entgegengesetzt des Raumschiffes bewegt, dann sollte, wieder umgedacht, ein flüssiger Film mit minimaler Differenz entstehen - aber irgendwie geht das doch nicht.....
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Ungelesen 14.11.09, 12:44   #19
hornechef
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Verstehst Du was ich meine? Es geht nicht in meinen Kopf

ps: Wenn Du diese Frage in der Schule stellst, ist die Stunde wohl gelaufen,....
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Ungelesen 14.11.09, 12:47   #20
Soundsphere
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mh, okay. Eigentlich wollte ich diesen Samstag mal nutzen um einfach nihts zu machen.... nicht denken, und einfach gammeln.....

Mh.... ich kann grad auch garnich mehr klar denken.
Jeder einzelne Tropfen muss immer einen längeren Weg zu mir nehmen. Also wird die Zeit, die der Tropfen zu mir braucht auch immer länger. Deswegen würden die Abstände zwischen den Tropfen ja zunehmen.
So wie du das meinst, müsste ich, je weiter ich weg bin, mehr tropfen abgeben um ein "flüssiges" Bild aufrechtzu erhalten....
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Ungelesen 14.11.09, 12:48   #21
Soundsphere
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Hehe, nee, nee, die in der schule kennen mich und meine Fragen....^^
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Ungelesen 14.11.09, 13:05   #22
nenedunich
mhh lecker toast
 
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Bei mehr bildern pro Sekunde würede man irgendwann halt nur einen Zeitlupenfilm zugeschieckt bekommen da die 100Abgesendeten Bilder pro Sekunde sich so auseinnander ziehen würden das hier unten z.b. nur 24 die Sekunde ankommen.... Ich hoffe es ist klar geworden was ich mein >.<^^

Mfg
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Ungelesen 14.11.09, 13:07   #23
Soundsphere
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Jap. Das ist klar. Is nur ein hartes Thema, ich frag mich wie sich Einstein die Relativitätstheorie ausdenken konnte.....
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Ungelesen 14.11.09, 13:11   #24
Kotzbrocken
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Zitat:
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@Kotzbrocken
Sowas meint meine Freundin auch (obwohl laut dem Bericht die Funkwellen annähernd C haben)- sollte dies stimmen, bleibt nur noch eine Frage:

Wann und wie merkt man das?
Der "Film" wird einfach kontinuierlich langsamer??

Und Du meinst auch, dass die Anzahl der Bilder entscheidend sind? Oder nur die Übermittlungsgeschwindigkeit?

Oh Mann - was für ein Samstag.....
Aus meiner Sicht ist primär der Geschwindigkeitsunterschied zwischen Datenübertragung und Reisegeschwindigkeit ausschlaggebend. Die Anzahl der Bilder ist sekundär. Bei einer höheren Anzahl der Bilder ist der Film zwar nicht so stockend, aber immer noch genauso langsam.
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Ungelesen 14.11.09, 13:35   #25
hornechef
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Zitat:
Zitat von Soundsphere Beitrag anzeigen
Jap. Das ist klar. Is nur ein hartes Thema, ich frag mich wie sich Einstein die Relativitätstheorie ausdenken konnte.....

auf Pilze
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Ungelesen 14.11.09, 13:37   #26
hornechef
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@Kotzbrocken

die Überlegung ist gut.

Bleibt noch die Frage - läuft der Film dann "halbsoschnell"?? Weil wenn das Raumschiff z.B. 4 Lichtjahre entfernt ist, die Information auch 4 Jahre braucht.
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Ungelesen 14.11.09, 13:41   #27
Black&White
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Er ist direkt langsamer, aber wird nicht noch langsamer, falls das wirklich jemand geglaubt haben sollte.
Oder wenn du darauf wartest, dass dir die Leute von der Erde das Signal zurückschicken, dann bekommst du den Film schneller, dein Problem lässt sich dann aber eher mit dem Modell des Doppler-Effekts beschreiben.
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Ungelesen 14.11.09, 13:43   #28
hornechef
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Danke für den Link - wird gelesen
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Ungelesen 14.11.09, 13:48   #29
Kotzbrocken
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Zitat:
Zitat von hornechef Beitrag anzeigen
@Kotzbrocken

die Überlegung ist gut.

Bleibt noch die Frage - läuft der Film dann "halbsoschnell"?? Weil wenn das Raumschiff z.B. 4 Lichtjahre entfernt ist, die Information auch 4 Jahre braucht.
Wenn das Raumschiff vier Jahre braucht und die Datenübertragungsgeschwindigkeit gleich Lichtgeschwindigkeit beträgt, kommt das erste Bild nach vier Jahren auf der Erde an. Wenn das Raumschiff in der Entfernung stehen bleibt, kommt ein völlig normaler Film an. Wenn das Raumschiff sich wegbewegt, wird der Film langsamer. Um so schneller das Raumschiff wird umso langsamer wird der Film.
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Ungelesen 14.11.09, 13:56   #30
hornechef
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Aber man schaut doch einen Film - d.h. ich schaue schon 4 Jahre den Film und das was ich jetzt sehe, dürfte ich erst in 4 Jahren sehen.

Aber da der Film ja halbsoschnell läuft (laufen soll), würde es ja passen.

Nur das er sofort in halber Geschwindigkeit läuft, wie von Black&White behauptet, kapier ich net.

Naja ich lese mir nachher mal den Wiki-Artikel durch und meld mich in ca 2Std wieder - um hoffentlich eine Lösung zu haben.

Danke schonmal für euer reges Interesse und Anregungen.
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Ungelesen 14.11.09, 14:29   #31
Kotzbrocken
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Eins habe ich noch vergessen zu erwähnen. Entscheidend ist natürlich in welche Richtung sich das Raumschiff bewegt. Bewegt es sich auf die Erde zu, davon weg oder fliegt es in einem großen Radius um die Erde. Ein Film besteht bekanntlich aus vielen kleinen Bildern pro Sekunde. Jedes der Bilder wird sofort nach Aufnahme versendet und muss immer den derzeitigen Weg zwischen Raumschiff und Erde zurück legen. Als kommt der Film auch schon beim Flug in einfacher Lichtgeschwindigkeit von der Erde weg verzögert an. Der Film läuft dann halb so schnell.
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Ungelesen 14.11.09, 16:28   #32
Soundsphere
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Der Ausgangspunkt unserer Überlegungen war ja, dass das Raumschiff sich von der Erde wegbewegt.
Auf die Erde hin würde ja komplett andere Auswirkungen auf den Film haben.
Allerdings bin ich ehrlich gesagt zu Faul, mir das jez noch genauer zu überlegen....
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Ungelesen 14.11.09, 16:42   #33
hornechef
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So, habe auch etwas Abstand davon gebraucht - werde mir nachher (nach dem Wikiartikel) nochmals Gedanken machen und posten.

Das Raumschiff bewegt sich natürlich von der Erde weg - die Erde steht in unserem Modell auch unbeweglich im Raum.
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Ungelesen 15.11.09, 01:34   #34
LosChrisos
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Um ne genaue Antwort zu erfahren, schreibt einer bitte einfach ne PM an folgende Person in mygully
blubblub25252

Er hat Physik studiert, hat n Diplom und kann dazu auch noch super erklärn..
PS: Die Antwort dann bitte posten, würde mich auch interessieren.
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Ungelesen 15.11.09, 16:41   #35
Akrakadabrabada
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Hmm, das ist mal ne lustige Frage ... hab zwar selbst keine rechte Ahnung (alles ohne Gewähr), aber egal weil interessant ist das schon... ^^

Also angenommen das Raumschiff mit installierter Kamera, fliegt in direkter Linie von der Erde weg und wir gehen einfach mal davon aus, dass die Erde an sich bzw. das ganze Sonnensystem sich nicht im Raum bewegen. Und die Raum-Zeit-Expansion lassen wir auch mal beiseite... dann sollte doch eigentlich je größer der Geschwindigkeitsunterschied wird, oder je schneller die Kamera in Bezug auf den Empfangsort sich weg bewegt, weniger Bilder am Empfang ankommen, da doch die Zeit langsamer abläuft (oder eben die Informationen gestreckt werden, bspw. bei Wellenlängen).

Na ja aber praktisch sich das vorzustellen, dass der Zeitablauf zwischen zwei Bezugssysteme mit unterschiedlicher Geschwindigkeit, auch dann deutlich different sein soll, find ich ziemlich schräg.
Und das nächste wäre ja dann, dass Uhren in schweren Massefeldern auch langsamer laufen sollen, als in masseärmeren Gegenden - ähh womit Uhren in unteren Stockwerken oder in tiefen Bohrlöchern langsamer als Uhren auf Raumstationen gehen sollten.
Hier [ Link nur für registrierte Mitglieder sichtbar. Bitte einloggen oder neu registrieren ] findet man unter "Lichtablenkung und Lichtverzögerung" [bei 4.2] auch den Shapiro-Effekt:

Zitat:
[...] Licht nahe einer großen Masse bewegt sich aus Sicht eines entfernten Beobachters langsamer als mit Vakuumlichtgeschwindigkeit. Dieses Phänomen wird nach seinem Entdecker als Shapiro-Verzögerung bezeichnet. Außerdem nimmt ein entfernter Beobachter eine Ablenkung des Lichts nahe großer Massen wahr. Diese beiden Effekte gehen auf dieselbe Erklärung zurück. Die reale Zeit, die so genannte Eigenzeit, nahe der Masse ist verschieden vom Zeitbegriff des entfernten Beobachters. Außerdem hat die Masse auch Auswirkungen auf das Verhalten des Raums, [...]
Hier ein Link, in dem ganz kurz umrissen wird, wie Einstein da wohl drauf kam... irgendwie auch ganz schön schräg^^ ..
[ Link nur für registrierte Mitglieder sichtbar. Bitte einloggen oder neu registrieren ]

Kurz wird z. Bsp. erwähnt:
Zitat:
"[...] Albert Einstein gelang 1905 mit der speziellen Relativitätstheorie (SRT) schließlich durch Wandlung der Begriffe von Raum und Zeit und durch Abschaffung des Äthers eine völlige Neuinterpretation der lorentzschen Elektrodynamik.[4] Diese Ergebnisse leitete Einstein ausschließlich aus dem Relativitätsprinzip und dem Prinzip der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit, die er als Postulate seiner Theorie zugrundelegte, ab. [...] Die Untersuchungen zur SRT wurden nach Einstein unter anderem durch Hermann Minkowski fortgesetzt, der 1907 die formalen Grundlagen für das heute übliche Konzept der vierdimensionalen Raumzeit entwickelte."
Bei Wikipedia steht dann aber auch wiederum : [ Link nur für registrierte Mitglieder sichtbar. Bitte einloggen oder neu registrieren ]

Zitat:
" Zur Beschreibung der Krümmung ist es also nicht nötig, die Raumzeit in einen höherdimensionalen Raum einzubetten. Die Krümmung ist nicht als Krümmung in eine fünfte Dimension zu verstehen oder als eine Krümmung des Raumes in die vierte Dimension, sondern als Nichtkommutativität von Paralleltransporten. Außerdem ist es für diese Darstellung notwendig, Raum und Zeit als vierdimensionale Raumzeit zu behandeln, denn der dreidimensionale Raum allein braucht nicht gekrümmt zu sein. "
So wie ich das in Erinnerung habe, soll ja mit einem Teil der LHC-Experimente Thesen bewiesen werden, dass es mal mindestens 4 Dimensionen gibt (die dann auch Raum für weitere lassen.. oder so^^). [ Link nur für registrierte Mitglieder sichtbar. Bitte einloggen oder neu registrieren ]
Zitat:
"Viele weitere neue Phänomene sind denkbar, die am LHC gefunden werden können: Anzeichen für mögliche höhere Raumdimensionen; schwere, mit den W- oder Z-Teilchen verwandte Bosonen, die neuen Symmetrien entspringen, und vieles mehr."
Hier [ Link nur für registrierte Mitglieder sichtbar. Bitte einloggen oder neu registrieren ] wird dann auch erklärt dass
Zitat:
"[...] Das Ergebnis: Bisher konnte man keine Krümmung feststellen, das heißt, die Winkelsumme im den untersuchten Dreiecken war immer 180 Grad. Das Universum bleibt auf dieser Größenskala also erstmal dreidimensional was den Raum angeht. Wir werden nachher aber noch sehen, dass es Theorien gibt, die sich selbst mit 4 Dimensionen bei Weitem nicht zufrieden geben. [...] "
und dort findet sich auch ein Gedankenspiel - die Konstruktion eines 4dimensionalen Hyperwürfels...^^.

Dann gibt es ja noch Modelle die dann auch von wesentlich mehr Dimensionen (Superstringtheorie) ausgehen, so wie ich das in Erinnerung habe, braucht man die Extradimensionen eher in dem Bereich der Quanteneffekte und sind eher weniger wichtig im makroskopischen Raum... (na dann..^^).
Und noch doller wird das Ganze, wenn man nun mal spaßeshalber die Expansion des Raumes hinzunimmt... ja dann können sich Galaxien auch schneller als das Licht auseinander bewegen, aber andererseits kann uns das Licht von Galaxien, die sich schneller als das Licht von uns entfernen, trotzdem erreichen (Hubble-Konstante) und das widerspricht dann nicht einmal Einsteins spezieller Relativitätstheorie, weil die nur für Bewegungen im Raum gilt, aber nicht für die Fluchtgeschwindigkeiten, da diese sich auf die Expansion des Raumes beziehen (oder miteinbeziehen), was dann wieder irgendwo in der allgemeinen Relativitätstheorie (kam nach der speziellen) zu finden ist - oder so irgendwie...und ich glaube ich verliere gerade mächtig den Überblick und hör jetzt lieber mal ganz schnell auf... ^^

Wenn da mal jemand Licht ins Dunkel bringen will, ich hätte auch gar nichts dagegen *totally*

und schönen Sonntag noch
__________________
"Viele Menschen würden eher sterben als denken. Und in der Tat: Sie tun es." - Bertrand Russell, 1872-1970.
Akrakadabrabada ist offline   Mit Zitat antworten
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