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Quantenmechanik, Relativitätstheorie und der ganze Rest. Wenn Sie Themen diskutieren wollen, die mehr als Schulkenntnisse voraussetzen, sind Sie hier richtig. Keine Angst, ein Physikstudium ist nicht Voraussetzung, aber man sollte sich schon eingehender mit Physik beschäftigt haben.

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  #1  
Alt 17.11.18, 13:23
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physicus physicus ist offline
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Beiträge: 134
Standard Massezunahme bei relativistischen Geschwindigkeiten

Hallo zusammen,

ein weiteres Thema, das mich beschäftigt, ist die Massenzunahme bei relativistischen Geschwindigkeiten.

Ich denke nicht, dass man dieses Phänomen an sich anzweifeln sollte, die Tatsache an sich dürfte bewiesen sein (Kaufmann-Bucherer-Neumann-Experimente etc.).

Nur, wie entsteht das? Woher "weiss" Materie: hoppla, jetzt nähere ich mich langsam der (noch dazu 'konstanten') Lichtgeschwindigkeit, es wird jetzt langsam Zeit, meine Masse zu erhöhen (nebenbei übrigens, wie stellt sie das dann an?)

Die "Äthermodelle" sind ja überholt... trotzdem, was sagt der Materie, dass sie (relativistische) Geschwindigkeit draufhat? Woher bekommt sie diese - hoppla - Information?

Bekommt sie die von der Raumzeit, die sie dabei durchquert?

Von der "Raumzeit" habe ich persönlich (noch) keine anschauliche Vorstellung. Die bekannten Trichter- oder Netzmodelle mit den Dellen drin helfen mir da im tieferen Verständnis nicht wirklich weiter.

Sie taugen m.E. nur als Modell, das beschreibt, was passiert, aber nicht, wieso, warum, und aufgrund welcher Mechanismen.

Überhaupt, scheinen mir noch so einige Fragen in der Physik bis heute offen zu sein. Die Forschung scheint sich um diese nicht zu kümmern... oder einfach keine Ideen dazu zu haben... man schiesst lieber Teilchen in großen Beschleunigern um die Wette, anstatt sich um Grundsätzliches zu kümmern (?)

Viele Grüße
Chris
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  #2  
Alt 17.11.18, 15:14
Bernhard Bernhard ist offline
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Standard AW: Massezunahme bei relativistischen Geschwindigkeiten

Zitat:
Zitat von physicus Beitrag anzeigen
ein weiteres Thema, das mich beschäftigt, ist die Massenzunahme bei relativistischen Geschwindigkeiten.
Es handelt sich dabei, wie gesagt, eigentlich um eine Energiezunahme. Die Masse eines Elementarteilchens ist in allen Systemen gleich, d.h. eine Invariante, zumindest laut üblicher Lehrmeinung, was bitte nicht so verstanden werden soll, dass diese fehlerhaft oder zweifelhaft wäre .
__________________
Freundliche Grüße, B.

Überhaupt droht ja jedem universelle Geltung heischenden Ansatz die Sphinx der modernen Physik, die Quantentheorie - T. Kaluza, 1921
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  #3  
Alt 17.11.18, 16:01
Benutzerbild von physicus
physicus physicus ist offline
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Beiträge: 134
Standard AW: Massezunahme bei relativistischen Geschwindigkeiten

Moin,
Zitat:
Zitat von Bernhard Beitrag anzeigen
Es handelt sich dabei, wie gesagt, eigentlich um eine Energiezunahme. Die Masse eines Elementarteilchens ist in allen Systemen gleich, d.h. eine Invariante, zumindest laut üblicher Lehrmeinung, was bitte nicht so verstanden werden soll, dass diese fehlerhaft oder zweifelhaft wäre .
Es gibt aber doch den z.B. hier beschriebenen Effekt, ich zitiere:
Zitat:
Bewegt sich ein Körper immer schneller, dann nimmt dieser für den äußeren Betrachter an Masse zu. Dieses Phänomen lässt sich beispielsweise beobachten, wenn Elektronen in elektrischen Feldern auf sehr hohe Geschwindigkeiten gebracht werden. Die relativistische Massenzunahme ist auch der Grund, weshalb nichts schneller als die Lichtgeschwindigkeit sein kann, da die Masse, wenn sie immer näher der Lichtgeschwindigkeit kommt, immer und immer größer wird. Also bräuchte man auch immer mehr Energie, um die Masse weiter zu beschleunigen. Sobald theoretisch Lichtgeschwindigkeit erreicht wird, würde die Masse unendlich groß werden und man bräuchte also auch unendlich viel Energie, um sie weiter zu beschleunigen. Daher kann man nichts so schnell werden lassen
Ich denke, dieser Effekt ist experimentell gesichert.

Du hast wohl insofern Recht, als dass jede Masse-Messung an Bord einer relativistisch schnell fliegenden Rakete für ein Objekt in dieser Rakete keine Veränderung von dessen Masse ergeben würde - aber v.a. deshalb, weil jede denkbare Messapparatur von dieser Massezunahme (und auch der entsprechenden Zeitdilatation) in gleicher Weise betroffen wäre.

Jedoch nimmt die ermittelte Masse für einen externen Beobachter zu, siehe die beschriebenen Experimente.

In diesem Fall ist die von einem externen Beobachter ermittelte Masse ausschlaggebend... u.a. dafür, dass ein (materiebehaftetes) Objekt nicht auf Lichtgeschwindigkeit, oder darüber hinaus, beschleunigt werden kann.

Das bedeutet übrigens im Umkehrschluss, dass es durchaus "bevorzugte" Inertialsysteme gibt. Nämlich solche, die so wenig von relativistischen Effekten beeinflusst sind, dass sie noch einigermassen zuverlässige Aussagen über andere Objekte und Inertialsysteme treffen können.

Unsere Erde wäre z.B. ein solches...

Viele Grüße
Chris
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  #4  
Alt 17.11.18, 16:01
Bernhard Bernhard ist offline
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Standard AW: Massezunahme bei relativistischen Geschwindigkeiten

Zitat:
Zitat von physicus Beitrag anzeigen
Nur, wie entsteht das? Woher "weiss" Materie: hoppla, jetzt nähere ich mich langsam der (noch dazu 'konstanten') Lichtgeschwindigkeit, es wird jetzt langsam Zeit, meine Masse zu erhöhen (nebenbei übrigens, wie stellt sie das dann an?)
Das entsteht nur durch einen Beobachter, der in der Relativitätstheorie immer vorausgesetzt oder definiert wird. Der macht die Messungen und vergleicht das mit der Theorie.
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Freundliche Grüße, B.

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  #5  
Alt 17.11.18, 16:06
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physicus physicus ist offline
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Standard AW: Massezunahme bei relativistischen Geschwindigkeiten

Zitat:
Zitat von Bernhard Beitrag anzeigen
Das entsteht nur durch einen Beobachter, der in der Relativitätstheorie immer vorausgesetzt oder definiert wird. Der macht die Messungen und vergleicht das mit der Theorie.
Yepp... aber je nachdem, wo der Beobachter sitzt, kommt er zu unterschiedlichen Ergebnissen... bzw., kann zu unterschiedlichen Ergebnissen kommen, s.o.

Viele Grüße
Chris
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  #6  
Alt 17.11.18, 16:12
Bernhard Bernhard ist offline
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Standard AW: Massezunahme bei relativistischen Geschwindigkeiten

Zitat:
Zitat von physicus Beitrag anzeigen
Jedoch nimmt die ermittelte Masse für einen externen Beobachter zu, siehe die beschriebenen Experimente.
Es handelt sich da eher um den Sprachgebrauch. In der Teilchenphysik meint man mit Masse immer die Ruhemasse. Ferner gibt es wegen E = mc² auch einen recht direkten Zusammenhang zwischen Masse und kinetischer Energie. Man muss sich nur entscheiden, wie man eine Messung beschreibt und da ist der Begriff Energie manchmal zweckmäßiger.

In den relativistischen Formeln steht für m grundsätzlich die "Ruhemasse". Das, was Du meinst wird dort als Energie bezeichnet, kann aber natürlich nachträglich über E = mc² auch in eine Masse umgerechnet werden.
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  #7  
Alt 17.11.18, 16:14
Bernhard Bernhard ist offline
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Standard AW: Massezunahme bei relativistischen Geschwindigkeiten

Zitat:
Zitat von physicus Beitrag anzeigen
Yepp... aber je nachdem, wo der Beobachter sitzt, kommt er zu unterschiedlichen Ergebnissen... bzw., kann zu unterschiedlichen Ergebnissen kommen, s.o.
Genau. Das ist eine ganz simple, aber wesentliche Erkenntnis bei dieser Thematik .
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Freundliche Grüße, B.

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  #8  
Alt 17.11.18, 16:19
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physicus physicus ist offline
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Standard AW: Massezunahme bei relativistischen Geschwindigkeiten

Zitat:
Zitat von Bernhard Beitrag anzeigen
Es handelt sich da eher um den Sprachgebrauch. In der Teilchenphysik meint man mit Masse immer die Ruhemasse. Ferner gibt es wegen E = mc² auch einen recht direkten Zusammenhang zwischen Masse und kinetischer Energie. Man muss sich nur entscheiden, wie man eine Messung beschreibt und da ist der Begriff Energie manchmal zweckmäßiger.

In den relativistischen Formeln steht für m grundsätzlich die "Ruhemasse". Das, was Du meinst wird dort als Energie bezeichnet, kann aber natürlich nachträglich über E = mc² auch in eine Masse umgerechnet werden.
Ja gut, aber hier im Faden ging es mir ja eindeutig um den Begriff "Masse", und nicht um "Energie". Und diese Masse nimmt ja unzweifelhaft zu...

Warum und wieso, und aufgrund welcher Mechanismen, darauf bleibt die Physik ja bisher die Antwort schuldig.

Viele Grüße
Chris
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  #9  
Alt 17.11.18, 16:33
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physicus physicus ist offline
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Standard AW: Massezunahme bei relativistischen Geschwindigkeiten

Zitat:
Zitat von Bernhard Beitrag anzeigen
Genau. Das ist eine ganz simple, aber wesentliche Erkenntnis bei dieser Thematik .
ja ;-)

Witzig finde ich übrigens das folgende:
Zitat:
Zitat von physicus Beitrag anzeigen
(...) Das bedeutet übrigens im Umkehrschluss, dass es durchaus "bevorzugte" Inertialsysteme gibt. Nämlich solche, die so wenig von relativistischen Effekten beeinflusst sind, dass sie noch einigermassen zuverlässige Aussagen über andere Objekte und Inertialsysteme treffen können.

Unsere Erde wäre z.B. ein solches...
das wirft nämlich ein grundlegendes Dogma ein wenig über den Haufen, das jedem als erstes beigebracht wird, der in die spezielle R. einsteigt: dass nämlich alle Inertialsysteme völlig gleichwertig wären.

Ist nicht ganz korrekt ;-)

Es gibt bessere, objektivere, Inertialsysteme, als andere...

Obwohl wohlgemerkt alle physikalischen Vorgänge in jedem Inertialsystem für sich betrachtet immer gleich ablaufen.

Viele Grüße
Chris
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  #10  
Alt 17.11.18, 18:54
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TomS TomS ist offline
Singularität
 
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Ort: Nürnberg
Beiträge: 1.799
Standard AW: Massezunahme bei relativistischen Geschwindigkeiten

Bereits Einstein hat den Begriff der relativistischen Massenzunahme als irreführend und unnötig abgelehnt.

Es gibt genau zwei relevante Konzepte: Die invariante oder Ruhemasse, und die Gesamtenergie. Alles weitere ist nicht falsch, jedoch überflüssig. Sinnvolle Darstellungen verzichten darauf.
__________________
«while I subscribe to the "Many Worlds" theory which posits the existence of an infinite number of Toms in an infinite number of universes, I assure you that in none of them am I dancing»
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