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Wissenschaftstheorie und Interpretationen der Physik Runder Tisch für Physiker, Erkenntnis- und Wissenschaftstheoretiker

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  #1  
Alt 15.12.14, 13:02
Stiller Läufer Stiller Läufer ist offline
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Standard AW: Lorentz-Kontraktion

Hallo allerseits!

Ich habe mich in diesem Forum noch nicht zu Wort gemeldet, also noch mal „Hallo“.

Ich möchte nun sehen, ob meine Schlussfolgerung bzgl. der Längenkontraktion richtig ist.

Also, wenn ich es recht sehe, ist es nicht möglich, aus Sicht des Reisezwillings in seiner Reiserichtung ein Kontraktion festzustellen, sondern es ist sozusagen für ihn nur ein mathematischer Vorgang, er kann eine Längenkontraktion nur aufgrund seiner Relativgeschwindigkeit berechnen?

Und weiter: Die Aussage lautet, eine Kontraktion bezieht sich auf materielle Dinge, also z. B. auf sein Raumschiff und nicht auf den Raum?

Das bedeutet doch, dass eine Längenkontraktion, die man an seinem Raumschiff feststellt, von einem System gemessen werden muss, dass sich parallel zu seinem System (dem Raumschiff) bewegt. Im Umkehrschluss muss das doch heißen, es muss ein System parallel zu ihm geben, das aus seiner Sicht eine Längenkontraktion aufweist?

Da sich eine Kontraktion nicht auf den Raum, sondern auf materielle Dinge bezieht, muss folglich ein System konstruiert werden, und das kann dann z. B. der Fixsternhimmel unserer Galaxie sein, auf den bezogen man Koordinaten anhand von ausgewählten Sternen festlegt – der Fixsternhimmel ist natürlich nur annäherungsweise „fix“, aber ist das soweit korrekt?

Währen der Reise kann man anhand des Dopplereffektes auf der jeweils anderen Uhr eine längere oder kürzere „Taktdauer“ feststellen (Blau- bzw. Rotverschiebung). Kurz gesagt ist also die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit ursächlich für die Zeitdilatation, und ein Wechsel der Systeme „verfestigt“ für das „wechselnde“ System die ansonsten beidseitig zu beobachtende Zeitdilatation?

Bei all dem bleibt doch am Ende – wenn der Reisezwilling wieder auf Erden ist - nur eine konkrete Feststellung, nämlich dass seine Uhr bei einem Vergleich mit der Uhr des Ruhezwillings eine andere Zeit anzeigt, das einzig tatsächlich Feststellbare ist also eine Zeitdilatation, nicht wahr?
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  #2  
Alt 15.12.14, 18:47
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Bauhof Bauhof ist offline
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Standard AW: Lorentz-Kontraktion

Zitat:
Zitat von Stiller Läufer Beitrag anzeigen
Und weiter: Die Aussage lautet, eine Kontraktion bezieht sich auf materielle Dinge, also z. B. auf sein Raumschiff und nicht auf den Raum?
Hallo Stiller Läufer,

das ist falsch.
Die Einstein-Kontraktion bezieht sich auf den Raum. Man kann grob sagen: Die Zeit dehnt sich und der Raum schrumpft. Diese Aussagen sind aus den Lorentz-Transformationen ableitbar.

Weil der Raum schrumpft, schrumpfen die darin befindliche materiellen Dinge konform mit.

Lorentz und Fitzgerald publizierten die Theorie, dass sich die Kontraktion auf die materiellen Dinge beschränkt. Dies war ein Missverständnis.

Zitat:
Zitat von Stiller Läufer Beitrag anzeigen
Kurz gesagt ist also die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit ursächlich für die Zeitdilatation, und ein Wechsel der Systeme „verfestigt“ für das „wechselnde“ System die ansonsten beidseitig zu beobachtende Zeitdilatation?
Ja, so kann man es formulieren

M.f.G. Eugen Bauhof
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Ach der Einstein, der schwänzte immer die Vorlesungen –
ihm hatte ich das gar nicht zugetraut!

Hermann Minkowski
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  #3  
Alt 15.12.14, 21:12
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Standard AW: Lorentz-Kontraktion

Zitat:
Zitat von Bauhof Beitrag anzeigen
Hallo Stiller Läufer,

das ist falsch.
Die Einstein-Kontraktion bezieht sich auf den Raum. Man kann grob sagen: Die Zeit dehnt sich und der Raum schrumpft.





M.f.G. Eugen Bauhof
Ist es nicht eher so, dass sich die Kontraktion auf Koordinaten bezieht? Was sich ändert, sind gemessene Längen im Raum, so weit ich weiß, kommt es erst unter dem Einfluss von Gravitation zu einer Beeinflussung des Raumes selbst - wenn man Einstein folgt, nicht wahr?
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  #4  
Alt 15.12.14, 21:29
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Standard AW: Lorentz-Kontraktion

Da ist noch ein Problem, das mich bzgl der Längenkontraktion in Bezug auf die Zeitdilatation beschäftigt: Die Kontraktion ist analog der Dilatation- was ist aber analog der zu beobachtenden schneller vergehenden Zeit, wenn sich Systeme einander nähern? Es gibt eine Kontraktion, einen Messvorgang, aber keine entsprechende Verlängerung von Maßstäben, wenn die Zeit "schneller" vergeht, nach dem, was wir auf einer Uhr ablesen.
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  #5  
Alt 16.12.14, 11:18
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Standard AW: Lorentz-Kontraktion

Zitat:
Zitat von Stiller Läufer Beitrag anzeigen
Ist es nicht eher so, dass sich die Kontraktion auf Koordinaten bezieht? Was sich ändert, sind gemessene Längen im Raum, so weit ich weiß, kommt es erst unter dem Einfluss von Gravitation zu einer Beeinflussung des Raumes selbst - wenn man Einstein folgt, nicht wahr?
Hallo Stiller Läufer,

der Satz "Die Zeit dehnt sich und der Raum schrumpft" war doch nur eine grobe Veranschaulichung. Wenn du es genauer wissen willst, dann sehe dir die Lorentz-Transformationen an:

x' = (x ─ v•t) / sqrt(1 ─ v²/c²)
t' = (t ─ v•x/c²) / sqrt(1 ─ v²/c²)

Daraus folgt, nicht nur die Zeit t wird transformiert, sondern auch der Raum x.

M.f.G. Eugen Bauhof
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Hermann Minkowski
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  #6  
Alt 16.12.14, 11:44
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Standard AW: Lorentz-Kontraktion

Hallo, nochmal von meiner Seite der Hinweis, dass Lorentztransformationen sich auf (zunächst unphysikalische) Hilfsgrößen beziehen. Insbs. werden Zeiten und Längen hier nicht-lokal definiert und insofern auch nur indirekt gemessen.

(wie funktioniert die Längenmessung der zurückgelegten Strecke s an Bord eines Raumschiffs mit Geschwindigkeit v? Bzgl. welches Bezugssystems legt man im Raumschiff dieses v fest? und wie?)

Demgegenüber erfolgt die Messung der Eigenzeiten direkt und lokal mittels an Bord mitgeführter Uhren. Es gibt keinerlei Einschränkungen auf Inertialsysteme. Es ist keine Umrechnung erforderlich, kein gedachter, irgendwo im Raum fixierter Maßstab, sondern lediglich eine Uhr, von der man die Zeit abliest.

Insofern ist die Eigenzeit die primäre, invariante, direkt messbar Größe. Orts- und Zeit-Koordinaten sind demgegenüber nur Hilfskonstrukte.
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Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago.
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  #7  
Alt 16.12.14, 14:53
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Standard AW: Lorentz-Kontraktion

Es bleiben immer noch Fragen! Aber meine Fragen haben – klar doch – einen Grund. Eigentlich einen ganz prinzipiellen Grund. Was ist eigentlich eine Theorie, was sind mathematische Formeln? Sie helfen uns, die Welt zu begreifen, so ist jedenfalls zu hoffen.

Auf die Lorenz-Transformation bezogen: Es ist doch wohl so, dass sie ein Mittel ist, eine Aussage über die „Welt da draußen“ zu formulieren, aber sie ist nicht die Welt selbst. Alles, was sie über uns über die Veränderung von Objekten in Bewegungsrichtung mitteilen kann, müssen wir ihr mit Werten vorgeben. Wir messen nichts in der Welt dort draußen (in Bewegungsrichtung), sondern wir erhalten errechnete Ergebnisse, die wir über die Geschwindigkeit unseres Raumschiffes ermitteln im Verhältnis zur Lichtgeschwindigkeit.

Das heißt nicht, dass die Formel irgendwie nicht richtig wäre, sondern sie ist nicht mehr als das, was sie ist: Eine mathematische Konstruktion.

Und so wie ich sie verstehe, sagt sie nichts über eine Kontraktion des Raumes selbst, sondern sie sagt etwas über Koordinaten im Raum (in der Zeit) bzw. über (zueinander bewegte) Inertialsysteme aus. In diesem Sinne ist auch ein Raumschiff nichts als ein Koordinatensystem, wir können ohne Informationsverlust auf den Körper des Schiffes verzichten und uns auf die Koordinaten von Heck und Spitze beziehen. Das ist eine Abstraktion, so wie die Lorenz-Transformation eine Abstraktion ist.

Und eine Formel an sich beweist gar nichts, sie kann als Mittel zur Beweisführung dienen, aber es ist nicht gesagt, dass sie auch eine Entsprechung in der realen Welt hat, wir müssen ihr einen Bezug zu realen Welt geben.

Was macht es dann aber für einen Sinn, aus ihren Werten mehr ableiten zu wollen, als sie geben kann? Niemand kann je einen Raum kontrahiert beobachten, das Einzige, was am Ende bleibt, ist eine konkrete Aussage über nicht mehr synchron laufende Uhren. Die Länge eines Raumschiffes (ihr Maß, das was wir messen) ist nach der Ankunft genauso, wie zu seinem Start – das unterscheidet die Längenkontraktion eindeutig von der Zeitdilatation.

Wir können interpretieren, dass die Zeit auf der „Reiseuhr“ deshalb weniger anzeigt, weil die zurückgelegte Strecke kürzer war als vom ruhenden System aus angenommen. Aber warum sollten wir das tatsächlich tun? Die Annahme, die Zeit sei langsamer vergangen, lässt sich anhand der Uhren sofort und ohne Zusatzannahmen einleuchtend erklären (da der Erdzwilling einen langen Bart hat, der Reisezwilling aber nicht, können wir eine mechanische Erklärung für die Abweichung der Uhr ausschließen).

Es ist auch nicht die Reisedauer ausschlaggebend, die ist ja relativ, sondern es ist die Geschwindigkeit in Verhältnis zur Lichtgeschwindigkeit.
Deshalb gibt noch einen anderen Prüfstein für die Beweiskraft der SRT in Bezug auf das Zwillingsparadoxon, soweit sie über eine mathematische hinausgeht. Rein rechnerisch kann das Zwillingsparadoxon mithilfe der SRT bewältigt werden, das ist sicher richtig. Aber „die Welt dort draußen“ legt sich quer. Ein wirkliches Raumschiff könnte niemals mit den Werten beschleunigen, sodass die Beschleunigungsphase im Verhältnis zur Reisedauer unwichtig wird (soweit es um Reisen zu näheren Sternen geht und nicht um ferne Galaxien). Wir haben auch gar nicht die Mittel, um solche Energien für kurze Zeitspannen zu erzeugen. Und ein Astronaut würde es nicht überleben. Eine sinnvolle Reise würde mit ständiger, gleichmäßiger Beschleunigung bei einem G stattfinden, also hätten wir es nicht mehr mit einem Inertialsystem zu tun.

So, nach meiner zusammengefassten Ansicht ist die Lorenzkontraktion ein wertvolles Hilfsmittel, um sich die Vorgänge im Zusammenhang mit der SRT klar zu machen, aber sie ist eben genau das: ein Hilfsmittel, und sie ist noch nicht einmal nötig (siehe auch, was TomS dazu schreibt).
Und, Eugen, falls dir diese Argumentation bekannt vorkommt – im wirklichen Leben heiße ich Henry.
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  #8  
Alt 16.12.14, 16:32
Ich Ich ist offline
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Standard AW: Lorentz-Kontraktion

Ich habe mir eigentlich abgewöhnt, Leuten zu antworten, die mit solchem Selbstbewusstsein über Dinge reden, von denen sie keine Ahnung haben.
FWIW, hier der Zusammenhang zwischen Realität und Theorie und die Rolle der LT darin:
- in der realen Welt hat man irgendwelche Körper mit irgendwelchen Relativbewegungen
- Man abstrahiert in einen mathematischen Raum. Dazu legt man ein Koordinatensystem an, das jedem interessierenden Ereignis in der realen Welt vier Zahlen zuordnet. Das ist rückführbar auf reale Verhältnisse, weil die Koordinaten mit einer genau definierten und unmittelbar einsichtigen Prozedur von gedachten Meterstäben und Uhren abgelesen werden können. Das ist alles noch Schulphysik.
- in diesem abstrakten vierdimenstionalen Raum definiert man eine Metrik, also eine Vorschrift, wie aus den Koordinaten wieder echte Abstände und Zeitdauern gewonnen werden können. Diese funktioniert für beliebig bewegte Körper und ist die eigentliche SRT.
- die Lorentztransformationen sind alle möglichen Rotationen, denen man ein solches Koordinatensystem unterziehen kann. Sie machen aus je vier Zahlen des alten Koordinatensystems vier neue Zahlen im neuen Koordinatensystem
- die neuen Koordinaten entsprechen eimen relativ bewegten und/oder gedrehten Koordinatensystem. Die Koordinatenwerte entsprechen wieder direkt den realen Gegenständen, diesmal allerdings für einen bewegten Beobachter

Die Behauptung, die Lorentztrafo sei "nicht mehr als [...] Eine mathematische Konstruktion." zeugt von einem profunden Unverständnis von dem, wie Physik funktioniert. Diese "mathematische Konstruktion" gehört zu einer physikalischen Theorie. Diese sind mathematisch formuliert und haben einen genau definierten Bezug zu den realen Dingen, die sie beschreiben. Auch die Lorentztrafo.

Ge?ndert von Ich (17.12.14 um 09:04 Uhr)
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  #9  
Alt 16.12.14, 16:59
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Bauhof Bauhof ist offline
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Standard AW: Lorentz-Kontraktion

Zitat:
Zitat von Stiller Läufer Beitrag anzeigen
Und, Eugen, falls dir diese Argumentation bekannt vorkommt – im wirklichen Leben heiße ich Henry.
Hallo Henry,

Willkommen im Forum!

1. Ich weiß, dass du die Physik mehr aus dem philosophischen Blickwinkel betrachtest. Dafür haben wir hier das Unterforum "Wissenschaftstheorie und Interpretationen der Physik". Bitte vielleicht in Zukunft in diesem Unterforum posten. Denn das Unterforum "Quantenmechanik, Relativitätstheorie und der ganze Rest" ist für die Standardphysik reserviert.

2. Du hast dich vor langer Zeit hier bereits mit "HenryG" angemeldet. Ich werde diesen Zugang sperren, denn Doppelaccounts sind nicht erlaubt.

M.f.G. Eugen Bauhof
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Hermann Minkowski
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  #10  
Alt 16.12.14, 18:25
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Marco Polo Marco Polo ist offline
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Standard AW: Lorentz-Kontraktion

Zitat:
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Auf die Lorenz-Transformation bezogen: Es ist doch wohl so, dass sie ein Mittel ist, eine Aussage über die „Welt da draußen“ zu formulieren, aber sie ist nicht die Welt selbst.
Was ist denn die Welt selbst? Das müsste man erst mal definieren.

Was tun pysikalische Theorien? Sie beschreiben die Natur.

Ist doch wurscht, ob sie die Welt selbst sind oder nicht. Sie beschreiben die Natur und treffen Vorhersagen. Mehr geht sowieso nicht.

Kein Grund also, sich jetzt ausgerechnet die Lorentz-Transformationen herauszupicken und zu bemängeln. Wenn schon, dann müsstest du die Physik im Allgemeinen kritisieren und nicht nur die Lorentz-Transformationen.

Allen physikalischen Theorien ist gemein, dass sie ein Entwurf eines Modelles der Realität sind. Nicht mehr, nicht weniger. Auf dieser Grundlage werden Vorhersagen getroffen.

Ich verstehe diesen ganzen Schnurkes a la "das ist aber nicht die Realtät selbst" ohnehin nicht. Wozu soll das führen?

Sollen wir jetzt die Naturwissenschaften abschaffen? Oder was wäre dein Alternativvorschlag?
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