Back to the rudes
 

Back to the rudes:p
Nachdem wir so viel relativistisches Besprochen haben, würde ich mich gerne mit dem ein oder anderen gerne noch einmal (zwanglos) darüber unterhalten, wo der Beweis dafür ist, dass die physikalischen Gesetze in jedem Inertialsystem gleich/die selben/konstant sind. Ich verstehe dieses Postulat und dessen Hintergründe nicht. Warum sind diese physikalischen Gesetzte unabhängig von dem Zustand des Inertialsystems und warum ist es hingegen einfacher zu glauben, dass hingegen Zeit und Raum beeinflussbar sind.

MFG
EVB

AW: Back to the roots
 

OK. Let's go back to the roots by ignoring the rudes!

Die Transformationseigenschaften zweier relativ zueinander bewegter Koordinatensysteme sind nur für Geschwindigkeiten v<<c Galiliei-invariant. Nach der klassischen Galilei-Transformation müsste sich als Relativgeschwindigkeit einer bewegten Lichtquelle c±v ergeben, was aber nicht der Fall ist. Erst die Lorentz-Transformation liefert die richtige Grundlage der aus der Elektrodynamik gewonnenen Befunde. Demnach wird diese Invarianz von c in allen Inertialsystemen durch die Zeitdilatation und Längenkontraktion bewirkt mit

x'=γ*(x-vt) und x=γ*(x'-vt')
t'=γ*(t-vx/c²) und t=γ*(t'-vx'/c²)

und γ=1/sqrt(1-v²/c²)


Einfaches Beispiel: Ein mit konstanter Geschwindigkeit fliegendes geladenes Teilchen ist von einem elektrischen und einem magnetischen Feld umgeben. Ein mit gleicher Geschwindigkeit nebenan fliegendes, gleichgeladenes Teilchen erfährt durch das elektrische Feld eine abstossende Kraft (gleichnamige Ladungen stossen sich ab), aber gleichzeitig durch das Magnetfeld eine anziehende Lorentzkraft, die die Abstossung teilweise kompensiert (bei Lichtgeschwindigkeit wäre die Kompensation vollständig).
Wechseln wir nun in das Bezugssystem der beiden Ladungsträger, so stellen wir fest, dass der erste Ladungsträger ruht, so dass er gar kein magnetisches Feld hat, und auch der zweite Ladungsträger ruht, so dass er selbst von einem vorhandenen Magnetfeld nicht abgelenkt würde. Somit wirkt in diesem Bezugssystem nur die Coulombkraft, und der Ladungsträger wird stärker beschleunigt als aus dem Bezugssystem gesehen, in dem sich beide Ladungen bewegen. Dies widerspricht aber der Tatsache, dass in der newtonschen Physik die Beschleunigung nicht vom Bezugssystem abhängt.
Diese Tatsache führte zunächst zur Annahme, in der Elektrodynamik gäbe es ein bevorzugtes Bezugssystem (Äthersystem). Versuche, die Geschwindigkeit der Erde gegen den Äther zu messen, schlugen jedoch fehl.
Albert Einstein löste dieses Problem in seiner speziellen Relativitätstheorie, indem er Newtons absoluten Raum und absolute Zeit durch eine vierdimensionale Raumzeit ersetzte. In der Relativitätstheorie tritt an die Stelle der Galilei-Invarianz die Lorentz-Invarianz, die von der Elektrodynamik erfüllt wird.

Grüsse, rene

AW: Back to the rudes
 

O.K zum reinkommen!
Vielleicht ein Gedankenexperiment dazu:
Man nehme ein Photon und sperre es in einen Kasten, indem es sich „frei“ kugelförmig bewegen kann. Nun Beschleunige ich den Kasten. Was passiert mit dem Photon wenn es sich nun in seiner Bahn irgendwan mit der Bewegungsrichtung des Kastens bewegen würde (=auf über c ? )?
- Es weicht der Bewegung aus und bewegt sich nur noch in den beiden übrigen Dimensionen die sich senkrecht zur Bewegungsrichtung befinden.
- Es passiert nichts, da sich das Photon in einem anderen Inertialsystem befindet.
-Es passiert nichts, da das Photonin in der Summe nicht über c erreicht, da es sich ja auch wieder entgegengesetzt bewegen wird und sich dann mit unter c (relativ) bewegen würde.
- xy?
Gruß
EVB

AW: Back to the roots
 

O.K. rene,
dann fangen wir mal an!:D
Was du hier beschreibst ist doch aber das Problem, das sich sowohl in der "newtonschen-Welt" wie auch in der "relativistischen Welt", die Physik in einem Inertialsystem nicht ändert, wenn sich der Zustand verändert! Oder? Sowohl in der Physik vor Einstein wie auch danach war die Physik im Inertialsystem des Beobachters unabhängig von dessen Zustand! Nur bekam die newtonsche-Physik bei relativistischen Effekten Probleme! Auch A.E. hatte Probleme die zu erklären, solange er nicht „irgendetwas“ für variable definierte. Da auch er sich dagegen wehrte die physikalischen Gesetzte als variabel zu betrachten (Gott Würfelt nicht) musste er den Raum und die Zeit als variabel betrachten!
Ich frage aber:
Können in deinem Bespiel nicht die Teilchen sich aufgrund ihrer relativen Geschwindigkeit im Raum physikalisch bedingt so verhalten, dass die beobachteten Phänomene erst dadurch entstehen? Ein Beobachter der auf dem Teilchen ist, würde davon auch nicht mitbekommen, da er den selben relativistischen physikalischen Effekten unterliegt. Er würde als etwas anderes Beobachten wie ein „externer“ Beobachter der anderen physikalischen Gesetzten unterworfen ist.
Diese Annahme würde somit auch ohne Äther funktionieren!

Gruß
EVB

AW: Back to the rudes
 

Nehmen wir eine Hohlkugel mit einer zentralen Lichtquelle, die Lichtblitze in alle Richtungen aussendet. Vom Standort des Beobachters in der mitfliegenden Hohlkugel werden die Lichtblitze gleichzeitig ausgesendet (t0), erreichen gleichzeitig die Spiegelfläche (t1) und gleichzeitig das Zentrum (t2).

Ein aussenstehender Beobachter, der die Hohlkugel an sich vorbeifliegen sieht, beobachtet zwar die gleichen Ereignisse (Aussenden, Reflektion, Eintreffen in der Mitte), jedoch ungleichzeitig. Für ihn sind die Strecken in Flugrichtung verkürzt und die Kugel erschiene ihm oval. Der Lichtstrahl gegen die Flugrichtung erreicht als erstes den Spiegel, dann die senkrecht ausgesandten Lichtsignale nach oben und unten, und zum Schluss die in Flugrichtung abgestrahlten Lichtsignale. Gemeinsam erreichen sie (wie beim mitfliegenden Beobachter) die Kugelmitte.

Grüsse, rene

AW: Back to the rudes
 

Ne, ne so geht das nicht.:D
Mir ist klar dass mein Gedankenexperiment so nicht geht, da die Photonen immer mit c die Kugel verlassen werden (das würde sich auch nie ändern!)! Das ist aber nicht das worauf ich hinaus möchte! Du beschreibst hier wieder relativistische Beobachtungen die davon ausgehen, dass die physikalischen Gesetzte in beiden Inertialsystemen gleich sind!!!
Ein anderes Bespiel:
Ein e- bewegt sich mit 200.000 m/s um ein Proton herum. Bei absoluter Ruhe, schlage ich nun vor würde es sich mit c bewegen. Das bedeutet, dass sich die Erde bezogen auf die absolute Ruhe derzeit mit 100.000 m/s bewegen würde. Wenn sich die Erde nun schneller bewegt, dann muss das e- noch langsamer werden, was wir als Zeitdilatation messen würden! Die Bewegung der ET zusammen mit der Bewegung des Inertialsystems ergeben c.
Gruß
EVB
PS:In deinem Bespiel wäre die Zeidilatation in der Kugel so groß, dass für einen Beobachter in der Kugel sich das Photon von ihm mit c entfernt, obwohl es sich nur mit der Differnez entfernt (c Photon - v Kugel)
PSS: Ich mache hier noch keine 100%-igen Aussagen (eher 30%-ig), aber ich möchte damit aufzeigen, dass es vieleicht noch andere Möglichkeiten gibt!

AW: Back to the rudes
 

Hallo Eyk,

Meintest Du "roots" oder "rules"? ;)

Wie auch immer, das Thema finde ich auch gut.

Ich habe da auch gewisse Verständnisprobleme.

@rene
Z.B. ein mit annähernd LG fliegendes Elektron in meinem IS. Betrachten wir nur die Form seines elektrischen Felds.
Wenn man sich vorstellt, das dieses Feld mit maximal LG auf die Quelle zurückwirkt und umgekehrt, ergibt sich für mich zwanglos ein nicht mehr radialsymmetrisches Feld.
Die Wechselwirkung mit einem zweiten Elektron würde nun entscheidend von der gegenseitigen Orientierung abhängen.
Verstehst Du, rene, das Feld müßte (nach SRT) jeweils längenkontrahiert sein, was aber zu einer anderen Physik als bei Elektronen weit unterhalb der LG führen würde. (Rein intuitiv würde ich sogar behaupten wollen, das Feld sei auseinandergezogen).
Die Frage wäre, sind es nur Zahlenwerte, die in den Formeln anders sind, oder ändert sich bei relativistischen Geschwindigkeiten auch die Form der Formel?

mfg
quick

AW: Back to the rudes
 

Magnetismus ist keine Grundeigenschaft der Materie, sondern ist an das Vorhandensein bewegter elektrischer Ladungen gebunden. Die Maxwellsche Theorie sagt, dass jedes zeitlich veränderliche elektrische Feld von einem magnetischen Feld mit geschlossenen Kraftlinien (=Wirbelfeld) umgeben ist. Ein magnetisches Feld ist ein physikalischer Zustand des Raumes um einen stromdurchflossenen Leiter oder um einen magnetischen Dipol, in dem auf jede bewegte Ladung oder auf einen zweiten magnetischen Dipol eine Kraft ausgeübt wird. Magnetische Felder werden entweder durch ferromagnetische Materialien (Magnete) oder durch elektrische Ströme erzeugt. Bewegt sich ein elektrischer Ladungsträger in einem Magnetfeld, wird er durch die Lorentzkraft abgelenkt.
Sie (die Lorentzkraft) steht senkrecht auf die Ebene, die aus der Richtung der Teilchengeschwindigkeit und dem Magnetfeld aufgespannt wird. Nach diesem Prinzip wird der Elektronenstrahl in Bildröhren fokussiert.

Das Thema Elektromagnetismus ist sicherlich einen gesonderten Thread wert. Die Erwähnung dieses einfachen Beispiels diente lediglich der Verdeutlichung einer mit der Galilei-Invarianz nicht mehr aufzulösenden Widersprüchlichkeit. Die kovariante Form der Maxwell-Gleichungen der Elektrodynamik sind Lorentz-invariant.

Grüsse, rene

AW: Back to the rudes
 

Danke an euch für den Einstieg!
Werde mir jetzt den nötigen Schlaf holen! Als Denkaufgabe für die Nacht die Kurzform meiner Beispiele.
Wie würde sich ein ET (-e) verhalten das sich mit c um einen Punkt bewegt (Proton), wenn das Gesamte Inertialsystem (H-Atom) beschleunigt werden würde und Vmax=c gilt!
Also die Längenkontraktion als "Ausweichmanöver" in Bewegungsrichtung kann man sich doch da schon einmal ganz leicht vorstellen Oder? Und das es sich insgesamt in Bewegungsrichtung des Inertialsystems langsamer bewegen wird doch auch (C – V interialsystem; oder so).
Bis dahin, schlaft mal schön
Gruß
EVB

Hi Eyk
 

Ja, ich kann nicht anders und mir fällt auch kein Beispiel ein, wo sich die Physik insgesamt ändert durch die Auswahl eines Inertialsystems.

Absolute Ruhe gibt es meiner Meinung nach nicht und falls doch, müsste sie definiert werden. Also wie gross ist meine relative Geschwindigkeit zur absoluten Ruhe? (hocke vor dem Monitor und hämmere mit den Fingern auf der Tastatur rum)

Nein, die Geschwindigkeit der Photonen ist invariant in allen Inertialsystemen. Es ändern sich nicht die Geschwindigkeiten, sondern die Längen und Zeiten werden gemäss Lorentz-Trafo kontrahiert/dilatiert

Grüsse, rene