Gibt es unendliche Geschwindigkeiten?

Die Frage mag jetzt zwar zunächst etwas unlogisch klingen, weil die Relativitätstheorie dagegen spricht und die maximal mögliche Geschwindigkeit in jedem Bezugssystem nun mal Lichtgeschwindigkeit ist was ich auch nicht bezweifle.

Viel mehr ist aber meine Frage so zu verstehen, dass die Definition der Maximalen Geschwindigkeit als Lichtgeschwindigkeit nicht etwa nur an der Definition von Geschwindigkeit an sich geschuldet ist?

Als Beispiel dazu betrachten wir ein Raumschiff welches von der Erde aus zum nächsten Stern Proxima Centauri reist. Es hat dabei im Bezugssystem der Erde eine Geschwindigkeit nahe c.

Die Zeitdilatation führt nun dazu, dass der Beobachter auf der Erde feststellen würde, dass an Bord des Raumschiffs die Zeit beinahe still steht.

An Bord des Raumschiffs würde aufgrund der Längenkontraktion die Strecke zu Proxima Centauri hingegen nahe 0 werden. Anders gesagt für die Person an Bord des Raumschiffes ist die Ankunft beinahe instantan und er ist dabei kaum gealtert. Das ist auch konsistent mit der Beobachtung auf der Erde.

Wenn man nun die Geschwindigkeit aus Sicht des Raumfahrers klassisch errechnen würde wäre er für sich aus gesehen beinahe unendlich schnell gewesen.

Für die Personen auf der Erde vergehen bis zur Ankunft aber natürlich die etwa 4 Jahre die man mit Lichtgeschwindigkeit zu dem Stern brauchen würde (Zwillingsparadoxon).

Nehmen wir nun eine Beschleunigung hinzu so müsste das Raumschiff beliebig lange beschleunigen um beliebig nahe der Lichtgeschwindigkeit zu kommen aus dem Bezugssystem der Erde und die scheinbare Beschleunigung nimmt dabei ab.

Der Raumfahrer selbst hingegen würde hingegen, in seinem System, für die Reise eine konstante Beschleunigung erfahren. Aus klassischer Sicht würde er also auch hier für sich betrachtet beliebig schnell werden.

Was natürlich auch wieder konsistent mit dem oben Genannten ist.

In keinem dieser Beispiele wird lokal relativistisch die Lichtgeschwindigkeit erreicht oder übertreten. Die Unterschiede ergeben sich dann wenn man das ganze am Ende wieder klassisch betrachtet.

Der Grund warum ich eigentlich diese Frage anstoße ist eher, ob so eine Begründung dazu geeignet wäre für Laien so Dinge wie die Reisezeit zu anderen Sternen mit hohen Geschwindigkeiten zu erklären. Da ich es so anschaulicher finde. Viele Stoßen sich am Ende mit der Zeitdilatation oder ähnlichen diese Analogie würde es aber meiner Meinung nach etwas leichter erklärbar machen.

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Urknall, Raumausdehnung, Zeit - Zusammenhang?

Nach der Urknall-Theorie dehnt sich der Raum, also das, worin alle Galaxien usw. "enthalten" sind, aus, Diese Ausdehnung ist prinzipiell bekanntermaßen nicht an die Lichtgeschwindigkeit gebunden, weshalb es so weit entfernte "Orte" gibt, deren zumindest "gegenwärtiges" Licht uns nicht erreichen kann.

Wie "reiht" sich die Zeit da eigentlich ein? "Dehnt" die sich auch irgendwie "aus"? Die Rotverschiebung ferner Galaxien zeigt doch auch, dass da die Zeit aus unserer Sicht immer langsamer zu werden scheint. Dicht vor dem "Horizont" wo sich die Galaxien dank der Ausdehnung uns nur noch (theoretisch) durch extrem langwellige Strahlung (1Hz und weniger) "mitteilen" könnten, scheint deren Zeit aus unserer Sicht fast stehengeblieben sein, wir bekommen somit auch keinerlei Informationen (Spektren, ...) mehr von denen.

Die Raumausdehnung bedeutet doch zwangsläufig, dass die Zeit abhängig von der Entfernung langsamer zu vergehen scheint aus unserer Sicht und wir somit innerhalb einer Stunde bei uns nur eine mit wachsender Entfernung der Galaxien einen immer kürzeren Zeitraum, also immer weniger als eine Stunde, von diesen Galaxien beobachten können, der zudem noch, zunehmend aus der Vergangenheit stammt.

Ein bissel wie ein Schwarzes Loch, Es gibt einen Horizont (sorry, Name grad nicht parat), ab dem wir nichts mehr "sehen" können, nicht mal Gravitation(swellen)!?

Ist zunehmende Entropie vielleicht die "Ausdehnung" der Zeit? Entropie stellt gewissermaßen die unumkehrbare Zunahme der Zustände der Elemente des Raumes dar?

Licht, Astrophysik, Gravitation, Lichtgeschwindigkeit, Relativitätstheorie, Schwarzes Loch, Urknall, Zeit
Allgemeine Fragen zur Physik?

Hallo,

Ich habe viele Fragen zu Physik. Ich nummerieren sie durch, damit es übersichtlicher ist.

Licht:

Die grundlegende Frage ist, wie ich mir Licht bzw. elektromagnetische Wellen vorstellen kann.

1. Wir haben alle schonmal von "Lichtstrahlen" gehört. Aber ein Strahl ist gerade. Diese Aussage widerspricht ja, dass Licht aus Wellen besteht. Wie kann das sein?

2. Apropos Wellen: wir haben gelernt, dass Wellen aus vielen Oszillatoren bestehen, die miteinander gekoppelt sind. Bei Licht ist das ja nicht so, da gibt es nur die Photonen.

3. Stichwort Photonen: Wie kann ich mir Photonen vorstellen? Man hört immer, dass sie aus Energie bestehen, aber so ganz darunter kann ich mir nichts vorstellen.

Quantenmechanik:

4. Wie kann Quantenverschränkung überhaupt funktionieren? Ich habe immer gehört, dass nichts schneller als Licht sein kann, auch keine Informationsübertragung. Aber bei der Quantenverschränkung ist das doch der Fall, oder? Ich meine, wenn zwei Personen ganz weit voneinander entfernt stehen, auf zwei Teilchen schauen, die miteinander verschränkt sind und einer der beiden das Teilchen verändert, weiß der andere sofort, dass sich da was getan hat. Eine Information wurde übertragen. Oder verstehe ich da was falsch?

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Wie funkieren Infrarot Filter durch Absorption?

Wenn IR Strahlung durch die Moleküle in einem solchen Filter absorbiert wurde, dann wird die Energie in Thermische Energie umgewandelt. Gleichzeitig wird im thermischen Gleichgewicht nun Schwarzkörperstrahlung abgegeben, die größtenteils bei Raumtemperatur im IR Bereich liegt.

Wie also kann zB. ein IR Absorptionsfilter in einer Brille das Auge schützen, wenn der Filter die IR Strahlung direkt wieder selber emittiert?

Praktisch kann ich mir bloß vorstellen, dass die Thermische Energie statt durch Wärmestrahlung schneller durch Konvektion und Wärmeleitung in die umgebende Luft abgegeben wird.

Follow up Frage:

Generell hinterfrage ich momentan auch den Unterschied zwischen Absorbern und Reflektoren auf der Wechselwirkungsebene zwischen Licht und Materie:

  • Ein Absorber kann durch seine spezifischen Eigenschaften Photonen bestimmter Energien absorbieren, was zu einem zu Temperaturerhöhung führt (Translation, Rotation, Vibration) und bei Passender Energie zu angeregten Elektronenzuständen. Die thermische Energie wird durch schwarzkörperstrahlung abgegeben, die angeregten Elektronenzustände fallen wieder zurück und emittieren ein Photon mit gleicher Energie?
  • Bei einem Reflektor bin ich mir noch unsicherer, manche behaupten, dass ein Reflektor direkt so absorbiert, dass nichts in thermische Energie umgewandelt wird, sondern direkt ein Elektron angeregt wird und durch das sofortige zurückfallen ein Photon mit gleicher Energie emittiert wird (zum Beispiel durch verbotene energiezustände im Energieband von Kristallstrukturen). Doch das erklärt beispielsweise nicht, warum beim zurückfallen in den Grundzustand ein Photon in die Richtung emittiert wird, die dem Reflektionsgesetz folgt. Andere behaupten, dass bei Betrachtung von reflektionserscheinungen besser die Wellenvorstellung benutzt werden sollte und beim reflektieren nichts absorbiert und wieder emittiert wird, in dem Sinne wäre ein Absorber ja eigentlich dann auch bloß ein Reflektor.
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Deuten Gravitationswellen eher gegen Gravitonen?

Denn, es ist ja soweit ich weiss eine ganz andere "Geometrie" an Welle als es EM Wellen sind. EM Wellen sind Transversalwellen, Gravitationswellen jedoch Longitudinalwellen, zumindest soweit ich das verstehe, aber würde es dann nicht schon sehr sehr unwahrscheinlich sein, dass es Gravitonen gibt oder wenn es so etwas in der art gäbe, dass diese auch nur irgendwie mit dem Standardmodell kompatibel wären, oder habe ich da einen Denkfehler?

Dazu noch etwas: Wir können Gravitationswellen messen, aber auch das nur, weil sich die Raumzeit in Relation zu etwas anderem krümmt, würde sich alles, unsere ganze Existens exakt mitkrümmen, dann auch Abstände u.s.w. wie sollten wir das dann messen können?

Gravitations an sich ist ja auch eher eine Krümmung in sich selbst, also nicht in eine weitere, höhere Dimension und betrifft die Raumzeit an sich, was man bei den anderen Kräften ja soo nicht sagen kann. Wenn diese Kräfte so unterschiedlich sind, dann wäre auch die Gravitation keine der Grundkräfte.

Aber, jetzt kommt ein anderer Punkt: Wenn ein Photon sich immer auf einer Gerade bewegt, durch Gravitation wird aber die Raumzeit an sich verformt, warum verformt sich dann nicht die Gerade, woher weis das Photon, was eine Gerade ist? Muss das nicht zwingent heisen, dass es da noch eine "Ebene Dahinter" gibt? Eben dieser folgt das Photon, die Raumzeit wäre dann nur so etwas wie eine, naja "Projektion?" oder irgendwas anderes halt, was aber mit der "Ebene Dahinter" nur indirekt etwas zu tun hatt.

Wenn das so ist, die Rel-Theorie beschreibt die Raumzeit, die Quantentheorie die Ebene Dahinter, dann KANN das auch niemals etwas werden, beide miteinander zu verbinden, egal wie sehr man das versuchen würde, weil man hier 2 komplett verschiedene Dinge betrachtet. Oder habe ich da einen kompletten Denkfehler?

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Könnte man THEORETISCH mit Überlichtgeschwindigkeit in die Vergangenheit reisen?

Ich weiß natürlich, dass es unmöglich ist, schneller als das Licht zu sein. Trotzdem will ich diese Tatsache für diese Frage ignorieren.

Wenn man sich immer schneller fortbewegt, macht man irgendwann (von außen betrachtet) die Beobachtung, dass die Zeit für die Reisenden immer langsamer vergeht, je mehr man sich der Lichtgeschwindigkeit annähert. Das ist ja die Zeitdilatation.

Könnte man mit der exakten Lichtgeschwindigkeit reisen, würde die Zeit schließlich zum Stillstand kommen und nicht mehr "weiterlaufen".

Meine Überlegung war nun, ob sich die Zeitdilatation bei Überlichtgeschwindigkeit dann einfach andersherum abspielt, also die Zeit immer schneller vergeht anstatt immer langsamer... Die Lichtgeschwindigkeit stellt da ja auch so eine Art "Grenze" dar, und dahinter würde sich das Phänomen einfach andersherum abspielen...

Vermutlich ist mein Gedankengang schwer nachzuvollziehen und dieses "Gedankenexperiment" ist physikalisch gesehen natürlich vollkommener Schwachsinn, aber macht diese Überlegung trotzdem irgendwie Sinn? Oder was denkt ihr darüber? Mache ich vielleicht auch irgendwo einen Denkfehler, der diesen Schwachsinn noch schwachsinniger macht...?🤣

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