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Schneller als das Licht: Physiker rätseln über rasende Neutrinos

Es wäre eine Sensation, die ein Kernstück der Relativitätstheorie infrage stelle. Schweizer Forscher haben Elementarteilchen aufgespürt, die schneller sind als das Licht - was nach Einsteins These unmöglich sein soll. Allerdings trauen die Wissenschaftler ihren eigenen Ergebnissen nicht.

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Cthulhu1979 26.09.2011, 10:13
630. Bezugssysteme

Zitat von leser_99
Ich bitte Sie... Wenn Sie neben einem Rollband stehen, das sich mit 6 km/h bewegt und auf dem Rollband jemand mit 6 km/h geht, wird sich dann diese Person mit 12 km/h an Ihnen vorbei bewegen?
Das hängt davon ab, in welchem Bezugssystem sie .....[/QUOTE]

Das Bezugssystem, auf welches man sich beziehen will, sollte besser immer vorher definiert werden, wenn man es erst mittendrin bildet, kommt es zu Missverständnissen. Sie gehen also davon aus, dass die 6km/h der Person vom Förderband aus gemessen werden. Dieser Wert würde aber im ruhenden Bezugssystem nicht gemessen, sondern ein leicht reduzierter Wert, da man erstmal die Lorentztransformation für den Bezugssystemwechsel durchführen muss.

Zitat von leser_99
Was aber, wenn das Laufband auf einem Laufband montiert ist und das wiederum auf einem weiteren, usw., gilt die "lineare" Addition dann immer noch, auch wenn 50.000 davon gestapelt sind?
Das hängt wie gesagt davon ab, in welchem Bezugssystem sie die Werte gemessen haben. Wenn alle 6km/h im ruhenden Bezugssystem gemessen wurden, kann ich einfach addieren, nur ist dann irgendwann Schluss, da es unmöglich ist, bei Überschreiten der Lichtgeschwindigkeit ein weiteres mal 6km/h zu messen, diese Relativgeschw. kann ein Objekt in diesem Bezugsystem nicht mehr haben. Wenn alle Werte aber jeweils im Bezugssystem des jeweils vorherigen Förderbandes gemessen wurden, muss ich erst sukzessive Lorentztransformationen durchführen, was dann auf das Additionstheorem führt.

Zitat von leser_99
Oder ein anderes Beispiel: Ein Satellit kommt mit 50 km/s auf die Erde zu und sendet eine Botschaft. Kommt die dann mit 300.050 km/s auf uns zu?
Kommt es nicht, denn auch in meinem Bezugssystem messe ich eine Geschw. des Signals von ca. 300.000km/s, unabhängig davon, dass der Satellit in seinem Bezugssystem den selben Wert misst.

Zitat von leser_99
Schon der alte Newton und auch Galilei hatten Zweifel an der unbegrenzten Addition von Geschwindigkeiten gehabt. Und lange vor Christus nahm man ebenfalls eine Endlichkeit an.
Das Problem von Newton/Galilei war, das damals die strenge Trennung von Bezugssystemen und Bezugssystemwechseln noch nicht klar war. In einem Bezugssystem darf ich Geschw. addieren:
v_1+v_2=v_3
In der Galilei-Raumzeit gilt allerdings auch für die Galileitransformationen:
GT(v_1)GT(v_2)=GT(v_1+v_2)==GT(v_3)
Dieser Zusammenhang versteckt die Trennung der beiden Prinzipien etwas. Erst bei den Lorentztransformationen der Minkowski-Raumzeit fällt es dann richtig auf:
LT(v_1)LT(v_2)=LT((v_1+v_2)/(1+v_1*v_2/c^2))=!=LT(v_3)
Daher kommt dann das Additionstheorem.

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Cthulhu1979 26.09.2011, 11:26
631. Repost wegen Verhackstückelung

Zitat von leser_99
Ich bitte Sie... Wenn Sie neben einem Rollband stehen, das sich mit 6 km/h bewegt und auf dem Rollband jemand mit 6 km/h geht, wird sich dann diese Person mit 12 km/h an Ihnen vorbei bewegen?
Das hängt davon ab, in welchem Bezugssystem sie die Geschwindigkeiten gemessen haben. Wenn ich im ruhenden Bezugssystem eine Geschw. von v_FB=6km/h für das Förderband und eine Geschw. von v_Pers=12km/h für dei Person messe, dann darf ich diesem Bezugssystem sagen, dass sich diese Person mit v_rel=v_Pers-v_FB=6km/h relativ zum Förderband bewegt. Der Umkehrschluss, wenn ich v_FB und v_rel gemessen habe, gilt natürlich ebenso: v_Pers=v_FB+v_rel=12km/h

Zitat von leser_99
Wenn Sie das Bezugssystem bilden, dann "addieren" sich scheinbar die Geschwindigkeiten linear. Bei 2 x 6 km/h kann man das noch so empfinden.
Das Bezugssystem, auf welches man sich beziehen will, sollte besser immer vorher definiert werden, wenn man es erst mittendrin bildet, kommt es zu Missverständnissen. Sie gehen also davon aus, dass die 6km/h der Person vom Förderband aus gemessen werden. Dieser Wert würde aber im ruhenden Bezugssystem nicht gemessen, sondern ein leicht reduzierter Wert, da man erstmal die Lorentztransformation für den Bezugssystemwechsel durchführen muss.

Zitat von leser_99
Was aber, wenn das Laufband auf einem Laufband montiert ist und das wiederum auf einem weiteren, usw., gilt die "lineare" Addition dann immer noch, auch wenn 50.000 davon gestapelt sind?
Das hängt wie gesagt davon ab, in welchem Bezugssystem sie die Werte gemessen haben. Wenn alle 6km/h im ruhenden Bezugssystem gemessen wurden, kann ich einfach addieren, nur ist dann irgendwann Schluss, da es unmöglich ist, bei Überschreiten der Lichtgeschwindigkeit ein weiteres mal 6km/h zu messen, diese Relativgeschw. kann ein Objekt in diesem Bezugsystem nicht mehr haben. Wenn alle Werte aber jeweils im Bezugssystem des jeweils vorherigen Förderbandes gemessen wurden, muss ich erst sukzessive Lorentztransformationen durchführen, was dann auf das Additionstheorem führt.

Zitat von leser_99
Oder ein anderes Beispiel: Ein Satellit kommt mit 50 km/s auf die Erde zu und sendet eine Botschaft. Kommt die dann mit 300.050 km/s auf uns zu?
Kommt es nicht, denn auch in meinem Bezugssystem messe ich eine Geschw. des Signals von ca. 300.000km/s, unabhängig davon, dass der Satellit in seinem Bezugssystem den selben Wert misst.

Zitat von leser_99
Schon der alte Newton und auch Galilei hatten Zweifel an der unbegrenzten Addition von Geschwindigkeiten gehabt. Und lange vor Christus nahm man ebenfalls eine Endlichkeit an.
Das Problem von Newton/Galilei war, das damals die strenge Trennung von Bezugssystemen und Bezugssystemwechseln noch nicht klar war. In einem Bezugssystem darf ich Geschw. addieren:
v_1+v_2=v_3
In der Galilei-Raumzeit gilt allerdings auch für die Galileitransformationen:
GT(v_1)GT(v_2)=GT(v_1+v_2)==GT(v_3)
Dieser Zusammenhang versteckt die Trennung der beiden Prinzipien etwas. Erst bei den Lorentztransformationen der Minkowski-Raumzeit fällt es dann richtig auf:
LT(v_1)LT(v_2)=LT((v_1+v_2)/(1+v_1*v_2/c^2))=!=LT(v_3)
Daher kommt dann das Additionstheorem.

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Woschof 26.09.2011, 11:38
632. Masse und c

Wieviel ist denn "nahezu unendlich"? Das ist doch immer noch ein endlicher Wert!

Wenn Sie ein Proton auf annähernd LG beschleunigen und seine Masse nun um den Faktor eine Milliarde erhöhen, dann ist das immer noch weniger als die Masse eines Staubkorns. Davon kollabiert das Sonnensystem aber nicht. Wenn ich das richtig verstanden habe, dann ist die Aussage, dass die Masse ins 'Unendliche' wächst, wenn man die Geschwindigkeit eines Teilchens beliebig nahe an die Lichtgeschwindigkeit steigert, kein empirisches Wissen in dem Sinne, dass man das bereits irgendwo beobachtet oder experimentell gemessen hätte.

Es ist vielmehr eine Folgerung aus den Gleichungen der RT sofern sie in 'beliebiger Nähe' zur Lichtgeschwindigkeit noch die Realitäten richtig beschreiben. In den 'unteren Bereichen' tun sie das wohl nachweislich.

Empirisch überprüft ist lediglich die Richtigkeit der Gleichungen in 'einiger Entfernung' von der Lichtgeschwindigkeit. In diesem Zusammenhang kommt es dann aber genau auf diese 'letzten Meter' an, weil sich erst dort nach Aussagen der Gleichungen die 'wahren Sensationen' abspielen.

MfG
Woschof

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Keine Panik 26.09.2011, 11:57
633. Kp

Zitat von Woschof
Und möglicherweise ist 'Die Wissenschaft' ihrer Aufklärungspflicht bisher nicht in ausreichendem Maße nach gekommen.
Klar, da kann man noch mehr machen, aber es gibt jede Menge guter Sachliteratur, von Populärwissenschaft bis zu richtigem Einführungsstoff, für jedermann verständlich. Dafür haben selbst Spitzenleute wie Wheeler, Fritsch, Nee‘mann, Guth, Weinberg, Hawking, Greene, Smolin, Kiefer oder Dosch eine Menge Zeit spendiert. Hätten sie nicht machen müssen.

Damit kann sich der Laie selbst „hochhangeln“, ausgehend meinetwegen vom populären Hawking- oder Davis-Zeugs zu Resag und Dosch (detaillierte Einführungen von QFT/ Standardmodell), Fritsch (Starke WW), Guth (Inflationäre Expansion), Kiefer (Quantengravitation) oder Wheeler (RT). Leichte Kost ist das nicht, man muss schon Gehirnschmalz spendieren, aber wie gesagt, Vorkenntnisse und Mathematik sind dafür nicht verantwortlich.

Das Problem liegt eher im gesellschaftl. Klima. Wo wird denn das Interesse an moderner Physik geweckt? Nirgendwo. Die Schule macht es nicht, die Medien nicht, der persönliche Umkreis i.a. auch nicht. Wer nicht irgendwie ein Eigeninteresse mitbringt, kommt nicht dazu. Bei uns ist es besonders extrem. Naturwissenschaft, igittigitt, mit solchem Zeugs beschäftigt sich der deutsche Bildungsbürger nicht.

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christianf 26.09.2011, 12:01
634. .

Zitat von Woschof
Es ist vielmehr eine Folgerung aus den Gleichungen der RT sofern sie in 'beliebiger Nähe' zur Lichtgeschwindigkeit noch die Realitäten richtig beschreiben. In den 'unteren Bereichen' tun sie das wohl nachweislich. Empirisch überprüft ist lediglich die Richtigkeit der Gleichungen in 'einiger Entfernung' von der Lichtgeschwindigkeit.
Nein, es ist auch bei relativistischen Teilchen experimentell gut überprüft.

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roterschwadron 26.09.2011, 12:09
635. Physik alternativlos?

Zitat von Keine Panik
Das Problem liegt eher im gesellschaftl. Klima. Wo wird denn das Interesse an moderner Physik geweckt? Nirgendwo. Die Schule macht es nicht, die Medien nicht, der persönliche Umkreis i.a. auch nicht. Wer nicht irgendwie ein Eigeninteresse mitbringt, kommt nicht dazu. Bei uns ist es besonders extrem. Naturwissenschaft, igittigitt, mit solchem Zeugs beschäftigt sich der deutsche Bildungsbürger nicht.
In der Physik stimmt längst einiges nicht mehr, deswegen geht der Trend eindeutig zur Chemie. Sie glauben gar nicht, wieviele Menschen es mittlerweile gibt, die herausfinden wollen, welcher geheimnisvolle Stoff beispielsweise in diesen Kühlpads enthalten ist. Man hat förmlich den Eindruck, daß der Wissensdurst des einfachen Bürgers vor dem Fernsehschirm mit der Günter Jauche-Show erst so richtig explodiert...

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Woschof 26.09.2011, 12:22
636. Physik und Esoterik

Zitat von christianf
...Physik und Esoterik haben nichts und auch gar nichts miteinander zu tun, auch wenn einige Esoteriker versuchen einen andernen Eindurck zu erwecken und gerade die Quantenmechanik für ihre Zwecke zu instrumentalisieren.
Da bin ich mir nicht so sicher. Immerhin basiert die Esoterik auf physikalischen 'Realitäten', den Personen nämlich, die sie vertreten in realen physischen Umgebungen. Es erscheint mir daher etwas übermütig, einen Zusammenhang von vornherein auszuschließen. 'Phänomene' nicht in vorhandene wisschaftliche Modelle einbinden zu können ist kein Beleg für ihre Nichtexistenz.

Darüberhinaus widerspricht diese Haltung nach meinem Verständnis auch wissenschaftlichem Denken.

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Cthulhu1979 26.09.2011, 12:27
637. oo

Zitat von Woschof
Wenn ich das richtig verstanden habe, dann ist die Aussage, dass die Masse ins 'Unendliche' wächst, wenn man die Geschwindigkeit eines Teilchens beliebig nahe an die Lichtgeschwindigkeit steigert, kein empirisches Wissen in dem Sinne, dass man das bereits irgendwo beobachtet.....
Sie haben eine etwas falsche Vorstellung von "ins Unendliche wachsen". Die Formeln besagen, dass die Energie eines Teilchens (und über E=mc² somit seine "relativistische Masse", ein etwas veralteter Begriff) immer größer wird, je näher man an die Lichtgeschwindigkeit kommt, und bei Erreichen der LG unendlich würde. Die letzte Aussage bezieht sich aber nur auf den Grenzwert, da man mit Unendlich nicht rechnen kann (uneigentlicher Wert), jeder Wert kleiner als LG entspricht weiter nur einer endlichen Energiezunahme:
90%c -> 2,3 x Ruheenergie
99%c -> 7,1 x Ruheenergie
99,9%c -> 22,4 x Ruheenergie
99,99%c -> 70,7 x Ruheenergie
99,999999%c -> 7071,1 x Ruheenergie
Damit z.B. ein Proton eine "relativistische Masse" von 1g erreicht, müsste man es bis auf etwa ein 10^24-tel an die LG beschleunigen, das ist weit entfernt von allem, was wir bislang erzeugen können, ganz zu schweigen von Massen in astronomischer Größenordnung.

P.S.: Die "relativistische Masse" korrespondiert übrigens nicht nicht mehr 1:1 mit der schweren Masse der Gravitation, deswegen würde selbst ein Proton mit einer "relativistischen Masse" in der Größenordnung unserer Sonnenmasse unser Sonnensystem nicht direkt beeinflussen (höchstens über sekundäre Effekte wie Bremsstrahlung o.ä.).

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Wel 26.09.2011, 12:42
638. ...

Zitat von Keine Panik
Klar, da kann man noch mehr machen, aber es gibt jede Menge guter Sachliteratur, von Populärwissenschaft bis zu richtigem Einführungsstoff, für jedermann verständlich. Dafür haben selbst Spitzenleute wie Wheeler, Fritsch, Nee‘mann, Guth, Weinberg, Hawking, Greene, Smolin, Kiefer oder ......
ich glaube das problem ist vor allem, dass physik auch viel schwieriger zu verkaufen ist als z.b. philosophie. denn in der philosophie werden die erkenntnisse durch logik und vorstellungskraft gewonnen, was man als laie noch nachvollziehen kann. in der physik kommt man aber spätestens bei relativität und quantenmechanik mit der vorstellungskraft nicht mehr weit, sondern muss sich auf mathematik stützen, was schon deutlich schwieriger nachzuvollziehen ist. zwar wird in der populärliteratur meistens die mathematik weggelassen und stattdessen das problem etwas vereinfacht, so dass man es sich wieder vorstellen kann (z.b. durch den "flachländer-vergleich"), aber dabei entfernt man sich auch wieder ein stück von der realität.

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Keine Panik 26.09.2011, 12:44
639. Kp

Zitat von Woschof
Nobody is perfect, das war weder Einstein noch wird das vermutlich irgendeiner seiner Nachfolger sein.
Das war er natürlich nicht, er hat sich sogar bisweilen groß geirrt z.B. bei seiner Einschätzung der QT.

Aber zu glauben, man könnte Einstein einfach so widerlegen, ist eine groteske Anmaßung. Der Mann hat mehr und tiefer über Physik nachgedacht, als ein Laie es sich vorstellen kann und Fachleute sich heute noch darüber wundern. Er war ein Genie, genauso wie Heisenberg, Bohr, Pauli, Dirac, Schrödinger, Yang, Weyl, Feynman, Gell-Mann, Hawking, Penrose, Weinberg und viele andere mehr. Deren Können in Physik und ihre Schaffensintensität ist schwer nachzuvollziehen. Es gibt eine Menge von Anekdoten, das illustrieren.

Es gibt z.B. immer wieder Leute, welche die RT anzweifeln, aufgrund von Verständnisproblemen, Wissensmängeln, ideologischen Vorurteilen oder was auch immer. Denen kann man nur raten, sich intensiv damit auseinanderzusetzen und auch mal mit Kennern zu sprechen. Dann sollten die Dinge klarer werden. Die RT ist natürlich in sich völlig konsistent und im vollem Einklang mit allen bekannten experimentellen Daten. Generationen von Physikern haben intensiv darüber nachgedacht und geforscht. Wer meint, mit "auf dem eigenen Mist gewachsenen" Argumenten den großen Widerspruch zu finden, ist naiv.

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