Kann man so die Lichtgeschwindigkeit erreichen?
Stellen wir uns eine Schienenstrecke vor, welche im Kreis läuft. Also einfach ein Kreis aus Schienen. Auf dieser Schienenstrecke fährt ein Zug. Dieser ist auch ein Kreis. Auf dem Zug ist eine Plattform mit einer weiteren, im Kreis laufenden, Schienenstrecke. Auf der Plattform steht nun ein identischer Zug. Der untere Zug fährt 50 Km/h. Er dreht sich also. Der obere Zug bewegt sich nun im stehen auch 50 Km/h schnell. Der obere Zug beschleunigt nun auch auf 50 Km/h. Er fährt also nun 100 Km/h, weil er einmal die Geschwindigkeit des unteren Zuges hat (50 Km/h) und seine eigene (50 Km/h). Auf den Oberen Zug stellt man nun auch einen identisches Zug. Dieser beschleunigt auch wieder auf 50 Km/h. Er fährt also nun 150 Km/h. Die Lichtgeschwindigkeit liegt bei ca. 1.079.252.848.800 Km/h. Das heißt: wenn wir 21.585.056.975 Züge übereinander stellen haben wir eine Geschwindigkeit von 1.079.252.848.750. Wir sind also 50 Km/h von der Lichtgeschwindigkeit entfernt. Wenn wir also auf den 21.585.056.975sten Zug einen weiteren Zug stellen, der aber statt 50 Km/h 51 Km/h fährt, dann sind wir 1 Km/h über der Lichtgeschwindigkeit.
Ist diese Theorie richtig?
14 Antworten
Das geht aus ganz vielen Gründen nicht, wobei jeder für sich alleine schon hinreichend zur Hemmung wäre. Was noch nicht genannt worden ist, das ist der (Dreh)impulserhaltungssatz. Wenn der zweite Zug beschleunigt, wird der erste abgebremst, da sich ja der obere Zug an irgend etwas abstoßen muss.
Das funktioniert in der Theorie bereits nicht. Und in der Praxis erst recht nicht.
Zum einen: Die Postulate der speziellen Relativitätstheorie können hier nicht angewandt werden. Denn das System, was du du da beschreibst, ist so weit entfernt von einem beschleunigungsfreien kartesischem Inertialsystem wie es nur irgend geht.
Für die allgemeine RT stellt deine Konstruktion theroetisch kein Problem dar. Denn an keiner Stelle überschreitet irgendeines der beteiligten Objekte in seinem Bezugssystem die lokale Lichtgeschwindigkeit.
Für einen Beobachter, der die ganze Sache aus dem Zentrum heraus betrachtet beträgt die relative Geschwindigkeit aller Züge zu ihm 0.
Und jeder anderer Beobachter, der auf einem der Züge sitzt und die anderen beobachtet, sitzt nicht in einem Inertialsystem - sondern in einem System mit einem nach außen gerichtetem nichthomogenen Gravitationsgradienten. Der umso barbarischer ist, je weiter "oben" in deiner Liste der Züge er sitzt. Da kannst du deine Milchmädchen-Umrechnungsformeln für die Addition von Weg- und Zeitkoordinaten und Geschwindigkeiten gleich mal vergessen. Sowohl die aus der Newtonmechanik - als auch die Lorentztransformationen aus der speziellen RT.
Abgesehen davon, das so etwas technisch nicht zu realisieren wäre, lassen sich Geschwindigkeiten nicht einfach addieren. Das spielt zwar bei Geschwindigkeiten wie wir sie auf der Erde erleben keine Rolle und es ließe sich auch nicht messen, aber bei astronomischen Geschwindigkeiten sieht das etwas anders aus. Es bleibt also dabei, auch wenn du noch so viele Züge aufeinander packst, Lichtgeschwindigkeit ist nicht zu erreichen.
Ich nehme an, du hast vom sog. OPERA-Experimen gehört, wo Neutrinos schneller als das Licht eine mehr als 700km lange Strecke durch die Erde zurückgelegt haben sollen. Die Neutrinos sind dabei mit 1,0000248-facher Lichtgeschwindigkeit durch den Berg geflogen und damit ca. 60 ns (60 milliardstel Sekunden) eher eingetroffen als das Licht. Der gemessene Effekt ist also extrem klein. Trotzdem ist das Resultat nach einer genauen Fehleranalyse statistisch relevant! Lange wurde angenommen, dass Neutrinos keine Masse haben und sich daher mit Lichtgeschwindigkeit bewegen. Alles, was keine Masse besitzt (z.B. Licht und Gravitation) bewegt sich im Vakuum immer mit Lichtgeschwindigkeit. Dies war auch in Übereinstimmung mit dem sehr erfolgreichen Standardmodell der Elementarteilchenphysik . Neuere Experimente haben aber gezeigt, dass Neutrinos eine kleine Masse haben Daher dürften sie nie ganz Lichtgeschwindigkeit erreichen. Die Tatsache, dass Neutrinos eine kleine Masse haben, bedeutet, dass das Standardmodell erweitert werden muss. Es ist eine Eigenschaft, die nicht ins bisherige Bild der Quantenmechanik passt. Dass jetzt aber Neutrinos sogar schneller als das Licht sein sollen, passt überhaupt nicht ins Bild. Es gibt mehrere Theorien, die das versuchen zu erklären. Jede dieser Theorien macht bestimmte Vorhersagen über die Eigenschaften von Neutrinos, welche noch experimentell bestätigt werden müssen. Die meisten Physiker sind der Meinung, dass irgendwo ein Fehler oder unerwarteter Effekt im sehr komplizierten Experiment versteckt ist. Bisherige Messungungen der Neutrinogeschwindigkeit von Supernovas zeigten im Rahmen der Messgenauigkeit keine Abweichung von der Lichtgeschwindigkeit. Aber mal von Neutrinos abgesehen: Alles, was eine Masse hat, kann die Lichtgeschwindigkeit nicht überschreiten. Was keine Masse hat (Photonen und ein paar andere masselose Bosonen) bewegen sich immer mit Lichtgeschwindigkeit im Vakuum. In Materie ist die Lichtgeschwindigkeit übrigens kleiner als im Vakuum. Tatsächlich gibt es sogar die Möglichkeit, dass Materieteilchen in bestimmten Materialien schneller sind als das Licht in diesem Material!
Nein.
Abgesehen davon, daß es unmöglich ist, 21 Mio Züge aufeinander zu stapeln, hast Du die spezielle Relativitätstheorie nicht beachtet.
Die Masse eines Objekts nimmt bei wachsender Geschwindigkeit zu.
Formel: m' = m / √ 1 - (v/c)²
Für v -> c geht der Teiler √ 1 - (v/c)² gegen 0, d.h. m' wird unendlich groß.
Und damit auch die nach E = m' * v² benötigte Energie.
Folgerung: Ein Objekt mit einer Ruhemasse m > 0 kann niemals die Lichtgeschwindigkeit erreichen.