Wenn ein „Raumschiff“ mit Lichtgeschwindigkeit in einen Staubkorn fliegt was würde passieren?
Hallo, ich hab eine interessante Frage, was würde passieren wenn ein Raumschiff mit Lichtgeschwindigkeit in einen Staubkorn fliegen würde?
9 Antworten
Ein Nilpferd würde sich materialisieren.
Ich habe zumindest gelernt, dass jede Dann-Aussage wahr ist, wenn die Wenn-Aussage falsch ist.
Bei annähernder LG sind die Folgen beliebig drastisch, je nachdem, wie weit die Annäherung ist.
Schau dir doch mal die Teilchenkaskaden an, die entstehen, wenn nur ein wirklich hochenergetisches Teilchen der kosmischen Stahlung ein Luftteilchen trifft.
Es bekäme einen grammatikalischen Schock, wenn es in einen Staubkorn fliegen würde.
Die Lichtgeschwindigkeit ist für Materie laut Einsteins Relativitätstheorie nur annäherungsweise erreichbar, da Masse und benötigter Energieaufwand gegen unendlich tendieren. Doch schon bei annähernd Lichtgeschwindigkeit wäre die kinetische Energie so gross, dass das Raumschiff vom Staubkorn glatt durchschlagen würde.
Hallo oliver78,
Geschwindigkeit ist relativ. Wenn ein Raumschiff mit der Geschwindigkeit v› (Geschwindigkeit ist eine Größe mit Richtung, deshalb das '›') auf ein Staubkorn zufliegt, das wir als unbewegt interpretieren, können wir ebensogut das Raumschiff als unbewegt und das Staubkorn als mit –v› bewegtes Objekt ansehen.
Wenn das Tempo |v›| nur groß genug ist, wird jedes Staubkorn mit noch so kleiner Masse m zum Geschoss mit enormer kinetischer Energie
(1) E_k = mc²(γ – 1)
mit dem LORENTZ-Faktor
(2.1) γ = 1/√{1 – (|v›|/c)²},
d.h. mit |v›|→c ist γ→∞ und damit E_k→∞. Anders herum: Mit wachsender kinetischer Energie kann ich immer näher an c herankommen, erreiche es aber nie. Deshalb können sich Raumschiff und Staubkorn auch relativ zueinander nicht mit genau c, sondern nur mit (1–δ)c bewegen, wobei für δ<<1
(2.2) γ ≈ 1/√{2δ}
wird. Was passiert, hängt davon ab, wie viel von seiner Energie das Staubkorn beim Aufprall an das Raumschiff überträgt: Durchschlägt es dieses glatt und hinterlässt ein Loch, oder gibt es zumindest einen Teil seiner kinetischen Energie an das Raumschiff ab (was viel wahrscheinlicher ist) - in dem Fall würde dieses wahrscheinlich explodieren, mit der Energie einer Nuklearexplosion. 'Fat Man' hat z.B. etwa 1g reiner Energie freigesetzt. Ein Staubkorn von 1μg Masse und δ=5×10⁻¹¹ könnte immerhin noch bis zu 10% davon freisetzen.
Übrigens beschreibt man Geschwindigkeit relativ zu einer Referenzuhr U am besten als Neigung der eigenen Weltlinie gegen die Weltlinie von U. Eine Weltlinie ist gleichsam der Pfad eines Körpers (bzw. seines Schwerpunktes) durch die Raumzeit.
Punkte in der Raumzeit sind Ereignisse (wenn Du ein Date hast, musst Du ja auch Ort und Zeit des Treffens vereinbaren), und der Abstand
(3.1) Δτ = √{Δtᵢ² – Δsᵢ²/c²} bzw.
(3.2) Δς = √{Δsᵢ² – c²Δtᵢ²}
ist in Bezug auf unterschiedliche Uhren Uᵢ identisch, auch wenn die sich relativ zueinander bewegen.
Relativ zu einer gegebenen Uhr U kann man beliebig lange Strecken Δs in beliebig kurzer Eigenzeit Δτ zurücklegen, aber nicht, ohne zugleich entsprechend größere U - Zeitspannen Δt zurückzulegen, also quasi schneller in die Zukunft zu reisen. Dabei ist
γ = Δt/Δτ.
Die Dichte interstellaren Staubes mag zwar eher klein sein, die Zahl der Partikel, die pro Zeit eingefangen werden, steigt allerdings mit der Geschwindigkeit des Raumschiffs - und damit auch die Reibungswärme. Je schneller sich das Schiff bewegt, desto wärmer/heißer wird es.