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THEMA: Lichtgeschwindigkeit: auch schneller als der Schall ?

Lichtgeschwindigkeit: auch schneller als der Schall ? 19 02. 2020 17:13 #65477

Hallo,

zuerst nochmal die These: "Lichtgeschwindigkeit: auch schneller als der Schall ?"

Na logisch, werdet ihr jetzt sagen, und das Thema wäre dann auch schon erledigt...

...aber wartet, denn mal etwas abgewandelt könnte man ja auch sagen: "Lichtgeschwindigkeit: auch schneller als das Licht ?"...

(hm, und da ist man dann schonmal etwas skeptischer, oder ?)

Aber mal der Reihe nach:

Zuletzt am 09.02.2020 erreichte uns aus der zivilen Luftfahrt folgende Nachricht:

"Fastest across the Atlantic tonight from New York to London so far is #BA112 at 4hr56m. #VS4 in 4:57, and #VS46 in 4:59. t.co/gfYoHGV3Y6https://t.co/kMhjCqdEtt

If we're not mistaken, BA now retakes the fastest subsonic NY-London crossing from Norwegian. pic.twitter.com/Sr1GPeAjuh
— Flightradar24 (@flightradar24) February 9, 2020“


Was war da geschehen ? Nun, eine Boeing 747 (Jumbo-Jet) der British Airways (BA) hatte da doch tatsächlich den Atlantik (rd. 5500 km) von New York nach London in sagenhaften 4h56m überquert (wohl aber nur "Dank" des Sturms Sabine, tja.).

Aber immerhin: das was sonst (als Passagierjet) nur die Concorde schaffte (nämlich Überschallgeschwindigkeit), hat jetzt auch ein Jumbo-Jet geschafft: ganze 1.116 km/h im Schnitt schnell, und bis zu 1.350 km/h in der Spitze (Schall rd. 1.236 km/h).

Wie ist so etwas (technisch) möglich, werden sich manche fragen ? Die Antwort ist recht simpel: der Jumbo ist NIE wirklich "Überschall geflogen", sondern wurde "nur" von Sabine "mitgetragen". Heißt, in dem ihm "umgebenden Medium" (der Luft in seiner Flughöhe) flog der Jumbo "real" nur Unterschall - es hat also NIE einen Überschallknall gegeben.
(Anm.: den "Rekord" kann den Jumbo aber trotzdem keiner mehr nehmen)

Fazit: aber "Jeder", der den Jumbo (von New York, von London, oder von Sonstwo aus) während des Fluges überwacht & gemessen hat, wird definitiv (und unbestreitbar) BESTÄTIGEN können, dass die "echte" Flugbewegung der 747 tatsächlich die o.g. Geschwindigkeiten erreicht HABEN !!


Überträgt man das nun in den Kosmos, dann könnte man ja (ebenso analog) fragen:


Und das Licht ? Was ist, wenn auch das Licht von dem ihm "umgebenden Medium im All" (die Leere des Kosmos, das Vakuum) womöglich "mitgetragen" wird ?

Falls also das Universum sich (tatsächlich) ausdehnt (wie vielfach beschrieben), sich also "fortbewegt" (wie Sabine selber ja auch), was würden wir denn da hier (von New York, von London, oder von Sonstwo aus) messen/erkennen/beobachten, wenn wir das ferne Licht von hier aus betrachten ??

Wie würde sich die (von uns "hier" gemessene) Lichtgeschwindigkeit dort in der Ferne denn darstellen bzw. erklären lassen ?

Würden wir (von New York, von London, oder von Sonstwo aus) ein sich entfernendes Licht als "Überschall-Licht" messen ? Und würden wir (von New York, von London, oder von Sonstwo aus) ein sich näherndes Licht als "Unterschall-Licht" messen ? Und kann/könnte man "dann" nicht auch (da ja c = konst.) sogar die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Universums messen/feststellen/ermitteln ??

Würde sich dann (philosophisch) nicht die Lichtgeschwindigkeit der Ausbreitungsgeschwindigkeit "anpassen", allein schon um den Grundsatz "c = konst." zu wahren ?? Und wenn "das" so wäre, würden wir "das" denn überhaupt von hier "erkennen/wahrnehmen" KÖNNEN ??

Fragen über Fragen...

Na, wer traut sich, darauf "die ersten Antworten zu geben" (bevor er/sie "meine" hört) ?

;-)

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Lichtgeschwindigkeit: auch schneller als der Schall ? 19 02. 2020 17:40 #65479

Alle Experimente haben bisher gezeigt, dass die Lichtgeschwindigkeit unabhängig von der Ausbreitungsrichtung ist und dass Licht im Gegensatz kein Trägermedium braucht.

CosMos4.0 schrieb: Na, wer traut sich, darauf "die ersten Antworten zu geben" (bevor er/sie "meine" hört) ?

;-)


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Lichtgeschwindigkeit: auch schneller als der Schall ? 19 02. 2020 17:57 #65482

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Alle Experimente ... kein Trägermedium braucht.

Nein... und Nein.
Es gibt einige Experimente die etwas anderes sagen,
und nur in einigen bestimmten Theorien braucht Licht kein Medium, in anderen schon.

Mal abgesehen davon, ist es laut ART im G-Feld doch ganz normal das c schneller als c ist, oder?

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Lichtgeschwindigkeit: auch schneller als der Schall ? 19 02. 2020 19:39 #65483

hm, sorry, bin da wohl nicht so richtig verstanden worden...

Ich meinte "meine Fragestellung" streng mathematisch/geometrisch/kosmometrisch:

also, seht:

a) man nehme an, ein (ferner Punkt im All) ist 1.000 Einheiten (weit entfernt)
b) das Licht würde in einer Zeiteinheit "1" exakt 10 Einheiten Wegstrecke zurücklegen
c) gleichzeitig würde aber (theoretisch/fiktiv/lt. Verfechter Urknall-Theorie) in ebenso 1 Zeiteinheit das Universum sich in (z.B.) 5 Einheiten Wegstrecke ausdehnen
d) Frage dazu: wie würden wir (hier auf der Erde, als Beobachter) die zurückgelegte Wegstrecke des Lichtes nach 1 Zeiteinheit wahrnehmen/messen/empfinden ?

alternatives c):
gleichzeitig würde aber (theoretisch/fiktiv/lt. Verfechter Urknall-Theorie) in ebenso 1 Zeiteinheit das Universum sich in (z.B.) 15 Einheiten Wegstrecke ausdehnen (also "mehr" als die 10 Weg-Einheiten des Lichts zu b)

gleiche Frage d) dann:
wie würden wir (hier auf der Erde, als Beobachter) die dann zurückgelegte Wegstrecke des Lichtes nach 1 Zeiteinheit wahrnehmen/messen/empfinden ?

(hoffe, jetzt wird meine Fragestellung deutlicher)

Bitte nicht nur Antworten/Ergebnisse/Zahlen/Werte liefern, sondern (natürlich) auch die Herleitung dazu...

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Lichtgeschwindigkeit: auch schneller als der Schall ? 19 02. 2020 19:41 #65484

zu #65482:

…"es gibt Experimente"... (??)

"Nur" pauschal und ohne Belege behaupten, bringt Keinem etwas. Bitte also auch BENENNEN ! (danke)

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Lichtgeschwindigkeit: auch schneller als der Schall ? 19 02. 2020 20:24 #65486

Licht braucht kein "Medium" das es trägt oder mit irgend einer Geschwindigkeit wegtragen könnte.
Das sagen schon die Maxwell Gleichungen und Einstein hat das konsequent Zuende gedacht.

Das Universum dehnt sich aus, überall. Das bewegt sich nicht fort. Das ist ein kleiner aber feiner Unterschied.

CosMos4.0 schrieb: Würde sich dann (philosophisch) nicht die Lichtgeschwindigkeit der Ausbreitungsgeschwindigkeit "anpassen", allein schon um den Grundsatz "c = konst." zu wahren ??

Ja, richtig. es würde sich nicht der Ausbreitungsgeschwindigkeit anpassen. Nicht nur aber auch um c=konst zu genügen.

CosMos4.0 schrieb: a) man nehme an, ein (ferner Punkt im All) ist 1.000 Einheiten (weit entfernt)
b) das Licht würde in einer Zeiteinheit "1" exakt 10 Einheiten Wegstrecke zurücklegen
c) gleichzeitig würde aber (theoretisch/fiktiv/lt. Verfechter Urknall-Theorie) in ebenso 1 Zeiteinheit das Universum sich in (z.B.) 5 Einheiten Wegstrecke ausdehnen
d) Frage dazu: wie würden wir (hier auf der Erde, als Beobachter) die zurückgelegte Wegstrecke des Lichtes nach 1 Zeiteinheit wahrnehmen/messen/empfinden ?

Das ergibt keinen Sinn. Du hast vergessen anzugeben wie groß das Universum ist das sich in c) um 5 Einheiten ausdehnt. So ist es unmöglich die Expansion auf die 1000 Einheiten umzurechnen
Hinzu kommt: das Universum dehnt sich nicht auf diese Weise um einen absoluten Betrag aus. Die Expansion wird als Expansionsrate (Geschwindigkeit pro Längeneinheit) angegeben. Und dann ergibt sich die Lösung als Zinseszinsrechnung.

assume good faith

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Lichtgeschwindigkeit: auch schneller als der Schall ? 19 02. 2020 23:24 #65495

Es gibt den Mitnahmeeffekt Mitführungseffekt bei Licht im bewegten Medium, auch "Korreption". (Einstein, Fresnel, Laue, Lorentz und Fizeau)
c' = c(n·v+c)/(n·c+v)
mit n Brechnungsindex

Im Kosmos gibt es einen derartigen Effekt auch durch die Expansion.

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Lichtgeschwindigkeit: auch schneller als der Schall ? 20 02. 2020 00:37 #65499

Nimmt man beim Mitführungseffekt ebenfalls "c" als Symbol?
Ich gehe davon aus das auch damit bei cvac Schluss ist und auch mit Cäsium und seiner negativen Gruppengeschwindigkeit nicht überschritten werden kann.


Expansion: Da kann man doch nicht von Mitnahmeeffekt sprechen, oder sagt man das so?
Da kommt einfach mehr Raum hinzu der überwunden werden muss. Also kein Medium das das Licht irgendwohin trägt wie die Luft das Flugzeug.

assume good faith

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Lichtgeschwindigkeit: auch schneller als der Schall ? 20 02. 2020 00:56 #65501

Merilix schrieb: Nimmt man beim Mitführungseffekt ebenfalls "c" als Symbol?
Ich gehe davon aus das auch damit bei cvac Schluss ist

Ja, klaro. Ergibt sich auch aus der Formel, da ja n>1
cn = c/n < c' = c(n·v+c)/(n·c+v) < c.

Merilix schrieb: Expansion: Da kann man doch nicht von Mitnahmeeffekt sprechen, oder sagt man das so?
Da kommt einfach mehr Raum hinzu der überwunden werden muss. Also kein Medium das das Licht irgendwohin trägt wie die Luft das Flugzeug.

Von einem "ruhenden" Beobachter aus gesehen sieht es schon so ähnlich aus. Keine Ahnung ob es dafür eine Bezeichnung gibt.
Mit "derartig" meinte ich nur die Erhöhung der Relativgeschwindigkeit nicht die Ursache oder die Bezeichnung.

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Lichtgeschwindigkeit: auch schneller als der Schall ? 20 02. 2020 09:39 #65508

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Irgendwie verstehe ich nicht so ganz worum es in dem Beitrag geht.

Von welchem Rekord ist da eigentlich die Rede? Die Concorde hat doch vor langer Zeit schon den Atlantik in kürzerer Zeit überquert. Schnellster Passagierflugzeug kann also nicht gemeint sein. Schnellste Überquerung einer Boeing? Ist aber nur Nebensache.

Überlichtgeschwindigkeit gibt es natürlich auch in der Natur, Stichwort Tscherenkow-Strahlung. Geht es in der Frage um solche Effekte?

Wo es dann aber nicht mehr vergleichbar mit obigen Phänomen ist, ist die Vakuumlichtgeschwindigkeit. Wie wir spätestens seit Einstein wissen ist das eine Obergrenze. Es ist eben nicht so, wie man mit dem Wissen von Newton naiverweise annehmen könnte, dass Licht das ich aus dem Flugzeug abschicke für einen Beobachter auf der Erde um die rund 1000 km/h Reisegeschwindigkeit schneller ist, als Licht dass ich von einem ruhenden Objekt abschicke. In New York würden wir also das Licht der Boeing auch "nur" mit Lichtgeschwindigkeit messen, aber etwas blauverschoben. Das hat halt die Konsequenz, dass dafür die Zeit nicht mehr überall gleich schnell abläuft.

Bezogen auf die Ausdehnung des Universums. Wenn sich das Universum so schnell ausdehnt, dass New York sich von Europa mit Überlichtgeschwindigkeit entfernt (wie z.b. während der Inflation) dann kommt kein Licht (und auch keine andere Information) von Europa nach New York. Eine Boeing dann schon gar nicht mehr. :-)
D.h. die Amerikaner hätten keine Möglichkeit mehr zu erfahren was aus Europa geworden ist.
Folgende Benutzer bedankten sich: Marvin

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Lichtgeschwindigkeit: auch schneller als der Schall ? 20 02. 2020 16:26 #65524

hm, also ein weiteres Mal: ich dachte lediglich an mathematische (rechnerische) Ergebnisse, und NICHT an physikalische (also auf „irgendwelche“ Astro-Theorien aufbauend).

Daher meine Fragestellung – etwas abgewandelt – nochmal:

A) man nehme an, ein ferner Punkt (im All) ist 1.000 Weg-Einheiten (weit entfernt) von uns

B) weiter: das Licht würde in einer (1) Zeiteinheit exakt 10 Einheiten Wegstrecke zurücklegen

C) gleichzeitig würde aber (theoretisch/fiktiv/lt. Verfechter Urknall-Theorie) in ebenso 1 Zeiteinheit das Universum sich in (z.B. !!, postuliert) 5 Einheiten Wegstrecke ausdehnen (d.h. der Punkt A wäre also nach 1 Zeiteinheit dann nicht mehr 1.000 Weg-Einheiten sondern 1.005 Weg-Einheiten entfernt, usw.)

D) Frage dazu: wie würden wir (hier auf der Erde, als Beobachter) die zurückgelegte Wegstrecke des Lichtes (von dem Punkt A) zunächst wahrnehmen, und wie würden wir sie nach 1 Zeiteinheit wahrnehmen/messen/empfinden ? Als weiterhin 1.000 oder nun als 1.005 Weg-Einheiten ?

Da wir die „Ausdehnungs-Rate“ des Alls ja nicht kennen, müsste uns DANN ja wohl in beiden Fällen „dieselbe“ Entfernung des Punktes A „vorgegaukelt“ werden, oder ? Und dann würde eine Rot- oder Blau-Verschiebung uns wiederum die „korrekte“ Geschwindigkeitsangabe jenes Punktes A (also die Näherungs- oder die Entweichungsgeschwindigkeit zu unserem Beobachtungsstandort) liefern, richtig ?
Nur, „spinnt man“ die o.g. Ausdehnungs-Annahme weiter, dann würde sich dann doch nach 200 Zeiteinheiten eine „neue“ Entfernung des Punktes A von nunmehr (1.000 + 200x5=) 2.000 Weg-Einheiten ergeben; d.h. der Punkt A wäre dann zum zweiten Beobachtungszeitpunkt (nach 200 Zeit-Einheiten, was gemäß B ja schon weitere 2.000 Weg-Einheiten bedeuten würde), doppelt so weit entfernt, und nicht etwa 3x so weit ???

(ich wiederhole: bitte KEINE physikalischen Konstrukte, sondern NUR rechnerische bitte)

Zu #65479: richtig, Licht benötigt kein Trägermedium (daher ja auch: „nichts“ physikalisches…)

zu #65486: zu „Das Universum dehnt sich aus, überall. Das bewegt sich nicht fort.“ Hieraus folgt aber nunmal: Ein (zunächst naher) Punkt A wäre dann, nachdem sich das Universum (ein wenig mehr) ausgedehnt hat, dann aber auch (gemessen) „nun etwas weiter weg von uns“.
Und zu „Du hast vergessen anzugeben wie groß das Universum ist das sich in c) um 5 Einheiten ausdehnt.“ Diese Angabe ist im Grunde egal. Denn wenn sich das Universum überall ausdehnt, dann dehnt es sich ja auch in (beliebigen) Teilbereichen ebenso aus (und nicht nur „an den Rändern“). Deshalb ist eine Untersuchung eines beliebigen Bereichs des Universums (hier: irgendein Abschnitt von uns zum Punkt A) gleichermaßen dienlich.

und zu „Die Expansion wird als Expansionsrate (Geschwindigkeit pro Längeneinheit) angegeben. Und dann ergibt sich die Lösung als Zinseszinsrechnung.“ Richtig, und genau diesen Zahlenwert (Rechenwert) suche ich ja. Beliebig. Ob nun für das gesamte Universum, oder für die Strecke von uns zum Punkt A. („gilt“ aber natürlich nur dann, wenn „überall“ dieselbe Rate herrscht…)

zu #65495: Mitführungseffekt, Korreption, Brechnungsindex helfen hier (rechnerisch) nicht weiter. Damit könnte man u.U. die Entstehung bzw. die Gründe erläutern, aber ich suche hier die Errechnung.

zu #65499: zu „Da kommt einfach mehr Raum hinzu der überwunden werden muss.“ Genau DAS trifft meine Fragestellung. Dieses „mehr an Raum“ (der „vorher“ ja noch nicht da war) möchte ich gern rechnerisch erfahren !!

und zu #65508: sorry, „solche“ Thesen waren nun wirklich NICHT gemeint (es war nicht die Rede von „Licht aus dem Flugzeug schicken“ o.ä.)

Die „Grundfrage“ dahinter also bleibt: bleibt die Entfernung zwischen 2 Punkten P1 und P2 "gleich", selbst wenn sich zwischenzeitlich "der Raum dazwischen" ausgedehnt hat ?
(kann ja eigentlich nicht sein, denn sonst könnten wir hier ja keine Ausdehnung des Universums postulieren und auch keine Fluchtgeschwindigkeiten an den Rändern messen, nicht ?)
DAS aber wiederum verursacht die Frage, WIE man die Entfernung P1 zu P2 (bzw. von uns zum Punkt A im All) ERRECHNEN kann (mit ZAHLEN, nicht mit THEORIEN).

D A N K E

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Lichtgeschwindigkeit: auch schneller als der Schall ? 20 02. 2020 17:02 #65526

CosMos4.0 schrieb: D) Frage dazu: wie würden wir (hier auf der Erde, als Beobachter) die zurückgelegte Wegstrecke des Lichtes (von dem Punkt A) zunächst wahrnehmen, und wie würden wir sie nach 1 Zeiteinheit wahrnehmen/messen/empfinden ? Als weiterhin 1.000 oder nun als 1.005 Weg-Einheiten ?

Dies ist einfach und genau so für das expandierende Universum gültig:

Wir sehen nur das was wir sehen, also (bestenfalls) den Lichtweg "light travel distance" *) dT = c·Δ.τ, sofern man aus einem Lichtsignal die Entfernung ablesen kann. Die Tiefenschärfe oder Winkelbestimmung hierfür wird allerdings sehr gering bzw schwierig sein. Was bleibt, ist die Helligkeit *) von Standardkerzen.

Wir sehen weder die Entfernung von damals beim Absenden des Lichtes noch die heutige Entfernungen, all dies müssen wir erst ausrechnen.

Hinsichtlich der Rotverschiebung sehen wir hingegen lediglich die Expansion des Universums (neben einer etwaigen Pekuliargeschwindigkeit).
λ'a = λ
λ' = λ(z+1)

*) EDIT:
Die Leuchtkraftdistanz (luminosity distance) berücksichtigt zusätzlich die Rotverschiebung auf dem Weg.

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Lichtgeschwindigkeit: auch schneller als der Schall ? 20 02. 2020 17:18 #65527

CosMos4.0 schrieb: (ich wiederhole: bitte KEINE physikalischen Konstrukte, sondern NUR rechnerische bitte)


Ist das hier ein Mathe-Quiz?
Wenn du Begriffe wie "All" und "Universum" verwendest wird das selbstverständlich Physik.

"Und zu „Du hast vergessen anzugeben wie groß das Universum ist das sich in c) um 5 Einheiten ausdehnt.“ Diese Angabe ist im Grunde egal. Denn wenn sich das Universum überall ausdehnt, dann dehnt es sich ja auch in (beliebigen) Teilbereichen ebenso aus (und nicht nur „an den Rändern“). "

Nein, Wenn du sagst das Universum dehnt sich um 5 Einheiten aus UND das Universum wäre 10000 Einheiten groß, dann entfielen auf Deine 1000 Einheiten nur noch 0,5 Ausdehnung. Es ist also durchaus wichtig zu sagen auf welche Länge sich die Ausdehnung bezieht (Expansionsrate).

Genau DAS trifft meine Fragestellung. Dieses „mehr an Raum“ (der „vorher“ ja noch nicht da war) möchte ich gern rechnerisch erfahren !!

Kannst du das nicht selbst ausrechnen? Wie gesagt, es ist einfache Zinseszinsrechnung und was man selbst rechnet verstehn man am Ende besser.

Als Tipp: Such mal im Forum nach "Schneckenuniversum" Da hatte ich vor längerer Zeit mal was ähnliches vorgerechnet ;)
PS: Link nachgereicht:
Schneckenuniversum

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