Zeitloses Photon

[AndreD]

Zitat von SCR

Hallo zusammen,

um einen anderen Thread nicht damit zu "belasten" hier eine Herauslösung:


Lassen sich zumindest manche der uns sonderbar erscheinenden quantenmechanischen Gesetzmäßigkeiten evtl. auf die Zeitlosigkeit eines Photons zurückführen?

ich könnte mir vorstellen,
dass nicht nur die "zeit-dimension" des photons nicht vorhanden ist sondern auch eine weiter der 3 räumlichen dimensionen.
was passiert wenn man eine kugel auf lichtgeschwindigkeit beschleunigt?
(ja ich weiss, es geht nicht mit masseteilchen)
dann würde diese kugel zu einer art scheibe oder kugelmembran gestaucht.
sollte das nicht auch bei photonen der fall sein?!

grüsse,
andre

[Marco Polo]

Zitat von AndreD

was passiert wenn man eine kugel auf lichtgeschwindigkeit beschleunigt?
(ja ich weiss, es geht nicht mit masseteilchen)
dann würde diese kugel zu einer art scheibe oder kugelmembran gestaucht.

Hallo Andre,

hier muss man allerdings zwischen messen und sehen unterscheiden. Durchs Fernrohr passiert eigentlich gar nichts. Die Kugel bleibt eine Kugel. Da wird nichts gestaucht, nur gedreht (tan(phi)=gamma*tan(phi')). Das fällt bei einer Kugel aber nicht auf. Die Längenkontraktion ist nämlich kein visueller Effekt.

Gruss, Marco Polo

[Uli]

Zitat von Marco Polo

Hallo Andre,

hier muss man allerdings zwischen messen und sehen unterscheiden. Durchs Fernrohr passiert eigentlich gar nichts. Die Kugel bleibt eine Kugel. Da wird nichts gestaucht, nur gedreht (tan(phi)=gamma*tan(phi')). Das fällt bei einer Kugel aber nicht auf. Die Längenkontraktion ist nämlich kein visueller Effekt.

Gruss, Marco Polo

Für eine Kugel mag das so stimmen.

Aber nehmen wir mal an, ein eindimensionales Objekt - ein Stab mit 100 Metern Länge - rauscht an mir ultrarelativistisch schnell vorbei. Ich mache einen Schnappschuss mit dem Photoapparat zu der Zeit, wo in meinem System Ende und Spitze gleichweit entfernt sind von mir. Zu dieser Zeit ist die Richtung der Stabachse senkrecht zur Verbindung zu mir.

Dann würde der Stab auf dem Photo kürzer erscheinen als wenn er an demselben Ort relativ zu mir ruhen würde. Ich denke, genau das ist das Feature der Längenkontraktion. Lustigerweise wäre ein Strahl von der Mittes des Stabes zu mir aber kürzer unterwegs als das Licht von Anfang und Ende. Die Mitte des Stabes sehe ich also nicht in der Mittes des Stabes, sondern versetzt. Bei dreidimensionalen Objekten (z.B. ein Bus) führt dies zu einer Art Drehung des Objektes, die ich so wahrnehme.
http://www.physics.nus.edu.sg/~phyte.../aberratn.html
Es erscheint nicht verkürzt, sondern perspektivisch verzerrt. Jedenfalls würde der Stab auf dem Bild weniger verdecken als ein ruhender Stab.

Wenn sich das Objekt dann weiter entfernt ist, kommt zusätzlich zu diesem Feature der Längenkontraktion noch hinzu, dass Licht von Spitze und Ende des Stabes zu mir hin unterschiedliche Laufzeiten aufweisen: eine zusätliche Verzerrung des Bildes. Ich glaube, das war dein Punkt. Aber die Lorentzkontraktion selbst kann auch nicht ignoriert werden - ist schon ein visueller Effekt: 2 Effekte, die zusammenspielen.

Habe gerade gesehen, hier schlägt jemand ein Experiment dieser Art vor:
http://www.wbabin.net/sokolov/sokolov7.pdf
um die Längenkontraktion experimentell zu bestätigen (habe noch nicht alles gelesen).

Gruß,
Uli

Nachtrag: ich habe noch ein bisschen verbessert nach dem ersten Schreiben ... sorry.

[Marco Polo]

Hi Uli,

Zitat von Uli

Bist du sicher, Marco ?

Ja.

Nehmen wir mal an, ein Stab mit 100 Metern Länge rauscht an mir ultrarelativistisch schnell vorbei. Ich mache einen Schnappschuss mit dem Photoapparat zu der Zeit, wo in meinem System Ende und Spitze gleichweit entfernt sind von mir. Zu dieser Zeit ist die Richtung der Stabachse senkrecht zur Verbindung zu mir.

Dann würde der Stab auf dem Photo kürzer erscheinen als wenn er an demselben Ort relativ zu mir ruhen würde. Ich denke, genau das ist das Feature der Längenkontraktion.

Was du beschreibst gilt aber nur für einen unendlich dünnen Stab, der zudem nicht versetzt liegt. Wie sieht es aber bei einem dicken Stab, oder wie nachfolgend beschrieben für einen um den Winkel phi zur Bewegungsrichtung versetzten/verdrehten Stab aus?

Die nachfolgend beschriebene Winkeländerung hat übrigens nichts mit der Lichtlaufzeit zu tun.

Eher (oder eigentlich nur) mit der fehlenden Längenkontraktion senkrecht zur Bewegungsrichtung.

Diese fehlende Längenkontraktion senkrecht zur Bewegungsrichtung verändert Winkel.

Ein Beispiel:

Der im S'-System ruhende Stab der Eigenlänge 1 soll im Winkel phi' zur Bewegungsrichtung liegen.

Wie gross ist phi im S-System?

Das Ende des Stabes hat die Koordinaten (x'=cos(phi') | y'=sin(phi'))

Im S-System unterliegt die x'-Komponente der Stablänge der Längenkontraktion (was das betrifft hast du also Recht). Die y'-Komponente unterliegt aber nicht der Längenkontraktion.

Daraus ergibt sich (x=cos(phi'/gamma) | y=sin(phi'))

Damit ist der Tangens des Winkels phi im S-System um den Faktor gamma grösser:

tan(phi)=y/x=gamma*tan(phi')

Schau dir das Ganze am besten mal hier an:

http://www.tempolimit-lichtgeschwind.../fussball.html

Stell dir ein Quadrat vor, das selber aus vier Quadraten besteht. Jetzt betrachte das oben rechts liegende kleine Quadrat innerhalb des grossen Quadrats.

Vom Mittelpunkt des grossen Quadrats ziehe eine Linie zur rechten oberen Ecke. Damit hast du auch gleichzeitig eine Linie von der unteren linken Ecke des oben rechts liegenden kleinen Quadrates zur oberen rechten Ecke des kleinen Quadrats gezogen.

Wie sieht dieses Quadrat und im Besonderen die eingezeichnete Linie nach der Längenkontraktion aus?

Nach deiner Version, würden wir lediglich eine Stauchung des Quadrates in Bewegungsrichtung feststellen. Aber auch hier hätten wir logischerweise schon eine Winkeländerung der vorher eingezeichneten Gerade von 45° auf phi > 45°. Nun kann man ja in ein ausgedehntes Objekt unendlich viele solcher Geraden einzeichnen und alle unterliegen dieser Winkeländerung. Das bedeutet, dass auch ohne Lichtlaufzeiteffekt bereits Verzerrungen (innerhalb des Objektes) auftreten. Mit innerhalb des Objektes meine ich, dass die Aussenkontur nicht betroffen ist. Wenn wir zusätzlich die Lichtlaufzeit betrachten, verändert sich auch noch die Aussenkontur (bei einer Kugel allerdings nicht).

Wäre es eine Kugel statt eines Stabes, so sähe ich an diesem Punkt auf meinem Photo einen in Bewegungsrichtung plattgedrückten Rotationsellipsoiden statt einer Kugel.

Nein. Siehe Link.

Wenn sich das Objekt dann weiter entfernt ist, kommt zusätzlich zu diesem Feature der Längenkontraktion noch hinzu, dass Licht von Spitze und Ende des Stabes zu mir hin unterschiedliche Laufzeiten aufweisen: eine zusätliche Verzerrung des Bildes. Ich glaube, das war dein Punkt. Aber die Lorentzkontraktion selbst kann auch nicht ignoriert werden - ist schon ein visueller Effekt: 2 Effekte, die zusammenspielen.

Das war eben nicht mein Punkt. Die Verdrehung hat nichts mit der Lichtlaufzeit zu tun, wie ich bereits ausgeführt habe.

Aber jetzt wo du es ansprichst: Ja. Wegen der Lichtlaufzeit beobachten wir natürlich zusätzliche Verzerrungen, auch Retardierungserscheinungen genannt.

Ich hatte geschrieben: Die Längenkontraktion ist kein visueller Effekt. Das ist so nicht korrekt.

Besser: Das Aussehen schneller Objekte wird nicht alleine durch die Längenkontraktion bestimmt. Hier hast du mich also zurecht korrigiert. Besten Dank dafür.

Es kommen also die Winkeländerungen und die mit der Entfernung zunehmenden Retardierungserscheinungen hinzu.

Es muss nämlich berücksichtigt werden, dass wir weit auseinander liegende Punkte eines ausgedehnten Objektes wegen der unterschiedlichen Lichtlaufzeiten zu unterschiedlichen Punkten der Vergangenheit betrachten.

Was ich aber noch nicht so recht verstanden habe, ist die Tatsache, dass eine Kugel nicht gestaucht erscheint. Sie sollte eigentlich verdreht, verzerrt (im Inneren) und gestaucht erscheinen. Hmmm... na, ja. Das Gegenteil geht aber zumindest aus dem von mir angegebenen Link hervor. Trotzdem komisch.
Muss mir das noch mal näher betrachten.

p.s. ich sehe gerade, dass du deinen Beitrag bezüglich der Kugel noch abgeändert hast.

Gruss, Marco Polo

[Uli]

Hi Marco,

Zitat von Marco Polo

...
p.s. ich sehe gerade, dass du deinen Beitrag bezüglich der Kugel noch abgeändert hast.

Gruss, Marco Polo

Mir war bewusst geworden, dass die Sicht sich grundlegend ändert, wenn man 3-dimensionale Objekte betrachtet. Ich denke, du könntest Recht haben, was die Kugel angeht: wenn die Oberfläche völlig homogen ist, könnte der Verzerrungseffekt des Hereindrehens die Kontraktion auf einem Photo gerade kompensieren. Dann bleiben auf den Photos nur noch die Doppler-Farbverschiebungen übrig.

Ein interessantes Thema; es gab da mal einen Film mit einer relativistischen Straßenbahn im Internet - kann ich leider nicht mehr finden.

Ich hatte dir bei der Kugel erst energischer widersprochen, da ich noch einen Artikel über Schwer-Ionen-Experimente im Kopf hatte:
http://qgp.uni-muenster.de/AGWessels...schung&subsel=

Darin gibt es Abbildungen, die Photos von schnellen Ionen suggerieren, aber natürlich nicht wirklich Photos sind:



In (a) sieht man die beiden relativistischen Ionen vor der Kollision völlig abgeplattet. Dass das nicht das ist, was man auf einem Photo sehen würde, hast du mir erst klar gemacht.


Was Photographien schneller Objekte angeht, gibt diese Publikation dir auch völlig recht:
http://prola.aps.org/abstract/PR/v116/i4/p1041_1

Gruß,
Uli

[Marco Polo]

Hi Uli,

Zitat von Uli

Mir war bewusst geworden, dass die Sicht sich grundlegend ändert, wenn man 3-dimensionale Objekte betrachtet.

genau so ist es.

In (a) sieht man die beiden relativistischen Ionen vor der Kollision völlig abgeplattet. Dass das nicht das ist, was man auf einem Photo sehen würde, hast du mir erst klar gemacht.

Was Photographien schneller Objekte angeht, gibt diese Publikation dir auch völlig recht

Das ich das nochmal erleben darf. Ich bin tatsächlich zu Tränen gerührt. *schnief* (kein Scherz)

Viele Grüsse, Marco Polo

[Uli]

Zitat von Marco Polo

Hi Uli,



genau so ist es.




Das ich das nochmal erleben darf. Ich bin tatsächlich zu Tränen gerührt. *schnief* (kein Scherz)

Viele Grüsse, Marco Polo

Veräppel 'nen alten Mann nicht so !

[EMI]

Zitat von Marco Polo

Was ich aber noch nicht so recht verstanden habe, ist die Tatsache, dass eine Kugel nicht gestaucht erscheint.

Hallo Marco,

eine im System S' befindliche Kugel erscheint im System S als Ellipsoid.
Die Längenkontraktion tritt nur in Bewegungsrichtung auf, senkrecht dazu nicht.

Eine Lichtkugel erscheint in allen Systemen stets als Kugel, wenn diese Systeme sich mit gleichförmiger Geschwindigkeit gegeneinander bewegen.

Beim "Sehen und Beobachten" spielt die endliche Lichtlaufzeit eine Rolle.
Man kann die Längenkontraktion nicht fotografieren aber berechnen.

Die Erde bewegt sich mit v≈30 km/s um die Sonne.
Einem außerirdischen Beobachter (v=30 km/s)erscheint der Erddurchmesser d'≈12000 km verkürzt.

∆d = d'-d = d' (1-√(1-v²/c²)) ≈ d'(1-1 + v²/2c²) = d'v²/2c²

mit v²/c² = 10^-8 folgt für ∆d = 6 cm

Wie man sieht erscheint dem Außerirdischen die Erde recht deutlich als Ellipsoid.

Gruß EMI

[Marco Polo]

Hi EMI,

ich hoffe, du bist wieder bei bester Gesundheit?

Zitat von EMI

Wie man sieht erscheint dem Außerirdischen die Erde recht deutlich als Ellipsoid.

aber nur berechnet. Nicht visuell durch ein Fernrohr.

Grüzi, Marco Polo

[SCR]

Hallo zusammen,

Zitat von Eyk van Bommel

Weis nicht, ob du wieder Lust hast SCR aber

Sorry, ab und zu gehen mir die Pferde durch - Ist mein Naturell wenn ich gereizt werde (Eine kleine "Spitze" gegen Dich schadet auch nicht ).
Dann schreibe ich durchaus auch schon einmal was was ich bereits 10 Minuten später wieder bereue. Dann macht es mehr Sinn ich mache erst einmal eine Pause.

Zitat von AndreD

ich könnte mir vorstellen, dass nicht nur die "zeit-dimension" des photons nicht vorhanden ist sondern auch eine weiter der 3 räumlichen dimensionen.

Das Photon ist zeitlos. Nach Minkowski sind Raum und Zeit untrennbar miteinander verbunden.
-> Dem Photon müssten demnach alle Raumdimensionen abgehen (nicht nur eine).

Haben aber zwei Objekte keine Dimension gemeinsam kann meines Erachtens keine WW miteinander stattfinden (z.B.: Was sieht man wenn man ein 2D-Objekt von der Seite betrachtet? - Welche "WW-Angriffsfläche" gibt es?) - Sie existieren jeweils aus der Sicht des anderen nicht.

Das ist meines Erachtens das Grundproblem, EVB.
"Aber wir sehen es doch / Es gibt doch WW?"
Ich sehe nur eine logische Erklärung: Es ist nicht das Photon, dass sich bewegt und mit der uns bekannten Materie wechselwirkt - Es ist etwas anderes. Dieses "andere" können wir in einer gewissen Form wahrnehmen: "Bewegt sich mit c", "Welle-/Teilchen-Dualismus", ...
(Meine persönliche Einschätzung: Es ist unser "Koordinatensystem" in Form einer stofflichen Raumzeit. Es müsste auf Basis von Minkowski meines Erachtens aus dimensionslosen Teilchen. Alle stringbasierten Theorien gehen meines Wissens von eindimensionalen Grundbausteinen - den Strings - aus. Ist auch logisch: Mit einer Dimension rechnet es sich etwas leichter ).

Also unter dem Strich: Keine Ahnung .

Zur LK:
Ich hätte auch gesagt die Kugel wird zum Ellipsoid (quer zur Bewegungsrichtung) - und zwar "echt".
Dazu käme dann der optische Effekt wonach man als ruhender Beobachter bei so hohen Geschwindigkeiten auf Grund der Lichtlaufzeiten gleichzeitig (Teile der) Vorderseite, die komplette kontrahierte Seite und (Teile der) Rückseite sieht.
Ich könnte mir vorstellen dass sich das optisch aufhebt - Aber nicht in allen Fällen vorstellen: Es muß in meinen Augen ein bestimmtes Verhältnis Breite / Länge / Höhe eingehalten werden. Wie "zufälligerweise" bei der Kugel.