neue Erkenntnisse in der Physik

[Pluto]

Genau das kann man eben meiner Meinung nach nicht überprüfen, ob der Lichtstrahl tatsächlich mit 2,5 facher Geschwindigkeit über die Mondoberfläche rast.

Es ist en Gedankenexperiment; man kann die Zeit da aufeinanderfolgende Photonen auf den Mond treffen, berechnen. Nur, wie Janina und Darksinde schon sagten, kann man das nicht messen.

denn dem Licht ist das vollkommen gleichgültig, wie schnell du deine Lichtquelle bewegst.

Licht kann nichts empfinden.

Doch in dieser Information steckt ganz sicher nicht, dass der Lichtstrahl mit 2,5 facher Geschwindigkeit gewandert ist (weil er das nicht kann)

Natürlich nicht...

Denn in jedem empfangbaren Strahl sind nun mal Informationen eingebettet.

Wie dass denn?

Aus dem Laserpointer fliegt Photon für Photon nämlich (und natürlich) trotzdem mit Lichtgeschwindigkeit; nur die Orte, an denen sie auf dem Mond auftreffen, bewegen sich "scheinbar" mit Überlichtgeschwindigkeit über die Oberfläche. Das ist im Sinne der RT nicht verboten, da es sich nicht um tatsächliche Bewegung handelt.

In dem Moment, wo der Lichtstrahl die Mondoberfläche wo auch immer berührt,

Das ist kein kontinuierlicher Strahl, sondern es handelt sich um gequantelte Strahlung, also einzelne Photonen. Deshalb ist die Bewegung nur scheinbar schneller als Licht.

[Janina]

Genau das kann man eben meiner Meinung nach nicht überprüfen, ob der Lichtstrahl tatsächlich mit 2,5 facher Geschwindigkeit über die Mondoberfläche rast.

Der Strahlfleck ja, das Licht natürlich nicht. Es sollte klar sein, dass ein Strahlfleck, der von A nach B wandert, keine Informationsübertragung von A nach B ist.

[Halman]

Meine Antwort dazu: Nein! Der Lichtstrahl braucht ebenso wie von der Erde zum Mond auch von Beobachter 1 zu Beobachter 2 eine Zeit die sich aus direkter Distanz geteilt durch die Lichtgeschwindigkeit ergibt. (Hinzu kommt eine Varianz aufgrund der Krümmung der Mondoberfläche)

Ich denke, der Fehler liegt hier darin, dass Du den Lichtpunkt als Objekt behandelts, dass sich von A nach B bewegt. Allerdings muss ich ThomasM und Janina bepflichten. Nicht ohne Grund sprach ich von einer Pseudobewegung und verglich sie mit einem Schatten.
Stelle Dir das Licht als einen Strom von Photonen vor. Diese sind es, dies sich im physikalsichem Sinne tatsächlich bewegen und dies tun sie mit Lichtgeschwindigkeit.

Es handelt sich um zwei verschiedene Arten von Bewegungen: Reale Bewegungen und Pseudobwegungen. Letztere können überlichtschnell sein.

@ThomasM
Danke für Deine hilfreiche Erläuterung.

[seeadler]

wenn ich dies dann nun richtig verstanden habe, dann baue ich in euer Gedankenexperiment noch einen Spiegel auf zwischen Beobachter 1 und 2. in einem entsprechenden Winkel von 45° mit der Absicht, der auf Beobachter 1 eintreffende Lichtstrahl möge doch dort reflektiert in Richtung Beobachter 2 weitergeleitet werden. bei 3600 km Abstand (Krümmung nicht gerechnet) wäre in diesem Fall jener reflektierte Strahl aber erst nach 0,012 Sekunden bei Beobachter 2, während der von der Erde aus geschwenkte Strahl ja schon nach 0,0048 Sekunden eingetroffen wäre?! Mich würde interessieren, ob Beobachter 2 aus dem Zeitunterschied ableiten könnte, was mit der "Lichtquelle" passiert ist. Denn er erhält ja durch den reflektierten Strahl von Beobachter 1 exakt die gleiche Information von der Erde. ("gealtert" lediglich um 0,0048 Sekunden)

[seeadler]

Meine Antwort dazu: Nein! Der Lichtstrahl braucht ebenso wie von der Erde zum Mond auch von Beobachter 1 zu Beobachter 2 eine Zeit die sich aus direkter Distanz geteilt durch die Lichtgeschwindigkeit ergibt. (Hinzu kommt eine Varianz aufgrund der Krümmung der Mondoberfläche)

Ich denke, der Fehler liegt hier darin, dass Du den Lichtpunkt als Objekt behandelts, dass sich von A nach B bewegt. Allerdings muss ich ThomasM und Janina bepflichten. Nicht ohne Grund sprach ich von einer Pseudobewegung und verglich sie mit einem Schatten.
Stelle Dir das Licht als einen Strom von Photonen vor. Diese sind es, dies sich im physikalsichem Sinne tatsächlich bewegen und dies tun sie mit Lichtgeschwindigkeit.

Es handelt sich um zwei verschiedene Arten von Bewegungen: Reale Bewegungen und Pseudobwegungen. Letztere können überlichtschnell sein.
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Halman, ich muss zugeben, ich habe noch einige Einwände, die sich nun mal auf die Überschreitung der Lichtgeschwindigkeit beziehen, die es ja nicht geben kann. Ich schieße da jene "Pseudobewegung" deshalb mit ein, weil ja dem Licht selbst, welches sich ja bereits mit Lichtgeschwindigkeit im Maximum bewegt, durch die Radialbewegung (Rotation des Lichtstrahles) eine zusätzliche Geschwindigkeit auferlegt wird. Denn Pseudobewegung hin oder her. Entlang der Strecke von Beobachter a bis b trifft das Licht ebenso auf die Mondoberfläche und zeichnet damit eine Spur, die bei genügender Intensität, sprich Energie sogar auch eine Reaktion hervorrufen könnte. Meine Frage nun, tritt durch diese Radialbewegung auch eine entsprechende "Rotverschiebung" der Lichtquelle für die dazwischenliegenden Beobachter, also zwischen 1 und 2 auf? Hat diese "zusätzliche" Bewegung eventuell Einfluss auf die Energie, dass diese dadurch für den gleichen einwirkenden Zeitabschnitt eventuell größer oder umgekehrt kleiner wird? Theoretisch ist es doch so, wenn sich eine Lichtquelle wenn auch nur relativ größer als mit c bewegt, so ist das Licht doch gar nicht mehr wahrnehmbar?. Oder aber es kommt mit Zeitverzögerung, dafür aber einer entsprechend größeren Intensität an?.
Gibt es entsprechende Links zu den Experimenten mit den entsprechenden Ergebnissen, von denen janina sprach?

Du sprachst von "Quantenpaketen", also von einzeln auftreffenden Photonen?. Ist das nicht auch dann der Fall, wenn ich die Lichquelle zusätzlich drehe. Es sind immer nur Photonen, die in einem einzigsten Augenblick auftreffen, ganz gleich ob ich die Lichtquelle bewege oder nicht. Bei einer ruhenden Lichtquelle wären die Photonen hintereinander einwirkend - bei der sich radialbewegenden Lichquelle dagegen "nebeneinander". Wenn der Leitstrahl dabei mit Über-Lichtgeschwindigkeit über den Boden huscht kann jeweils erst ein "späteres Photon" (Quantenpaket) auftreffen?.

[Halman]

wenn ich dies dann nun richtig verstanden habe, dann baue ich in euer Gedankenexperiment noch einen Spiegel auf zwischen Beobachter 1 und 2. in einem entsprechenden Winkel von 45° mit der Absicht, der auf Beobachter 1 eintreffende Lichtstrahl möge doch dort reflektiert in Richtung Beobachter 2 weitergeleitet werden. bei 3600 km Abstand (Krümmung nicht gerechnet) wäre in diesem Fall jener reflektierte Strahl aber erst nach 0,012 Sekunden bei Beobachter 2, während der von der Erde aus geschwenkte Strahl ja schon nach 0,0048 Sekunden eingetroffen wäre?! Mich würde interessieren, ob Beobachter 2 aus dem Zeitunterschied ableiten könnte, was mit der "Lichtquelle" passiert ist. Denn er erhält ja durch den reflektierten Strahl von Beobachter 1 exakt die gleiche Information von der Erde. ("gealtert" lediglich um 0,0048 Sekunden)

Aus physikalischer Sicht sind es zwei unterschiedliche Informationen:
1. Das Lichtsignal von der Erde
2. Das reflektierte Lichtsignal
Bei der Reflektion beschreibt das Licht eine "geknickte" Weltlinie. Der "Knick" ist dabei das Spiegel-Reflektions-Ereignis, durch dass das Licht umgelenkt wird. Es liegt einen längern Weg zurück, als das Licht, welches direkt (ohne "Knick") den Beobachter erreicht.

Halman, ich muss zugeben, ich habe noch einige Einwände, die sich nun mal auf die Überschreitung der Lichtgeschwindigkeit beziehen, die es ja nicht geben kann. Ich schieße da jene "Pseudobewegung" deshalb mit ein, weil ja dem Licht selbst, welches sich ja bereits mit Lichtgeschwindigkeit im Maximum bewegt, durch die Radialbewegung (Rotation des Lichtstrahles) eine zusätzliche Geschwindigkeit auferlegt wird.

Die Photonen bewegen sich vom irdischen Ausstrahlungsort (bspw. ein Laser) zum Mond. Nur diese Bewegung ist physikalisch relevant.

Entlang der Strecke von Beobachter a bis b trifft das Licht ebenso auf die Mondoberfläche und zeichnet damit eine Spur, die bei genügender Intensität, sprich Energie sogar auch eine Reaktion hervorrufen könnte.

Die Reaktion erfolgt kausal durch das irdische Lichtsignal.

Meine Frage nun, tritt durch diese Radialbewegung auch eine entsprechende "Rotverschiebung" der Lichtquelle für die dazwischenliegenden Beobachter, also zwischen 1 und 2 auf?

Nein, da die Photonen keine Radialbewegung ausführen. Sie bewegen sich einfach vom irdischen Laser zum Mond. Dass dabei der Laser geschwenkt wird und die nächsten Photonen folglich andere Weltlinien beschreiben, ist hierbei unerheblich.

Versuche Dir dass mal in extremer Zeitlupe vorzustellen. Wenn der Laser bspw. innerhalb einer Sekunde geschwenkt wird [so das der Lichtpunkt vom östlichen "Rand" bis zum westlichen "Rand" des Mondes wandert (Achtung - Pseudobewegung)], dann wären die zuerst ausgesanten Photonen, die auf dem Weg zum westlichen Rand sind, noch rund 1/3 s vom Mond entfernt, wohingegen die zuletzt ausgesandten Photonen gerade die Lichtquelle (Laser) verlassen. Grafisch könnte man sich diesen Laser-Schwenk so vorstellen, dass er eine Fläche beschreibt, mit dem entfernten westlichen Punkt auf dem Mond, der Ausgangsposition - und der Endposition des Lasers als "Ecken" eines sehr langezogenden "Dreiecks". Am Ende des Experiments, wenn auch das zuletzte ausgesandte Licht den Mond erreicht hat, wird ein "Viereckt" beschrieben, da der östliche Punkt auf dem Mond hinzukommt.
Physikalische Bewegungen:
- Schwenk des Laser mit Sublichtgeschwindikeit
- Laserstrahl von Ausgangasposition A zum westlichen Rand des Mondes W
- Laserstrahl von Endposition B zum östlichen Rand des Mondes O
Zwischen der A und B lassen sich beliebig viele Zwischenpositionen definieren, ebenso zwischen W und O. Diese könnte man in infinitesimal kleinen Abständen definieren.
Der Lichtfleck auf dem Mond repräsentiert ein Reflektionsereignis. In infinitesimal kleinen Abständen lassen sich beliebig viele Lichtflecke definieren, die eine Kette von Ereignissen repräsentieren (die Mondlinie des "Vierecks"), hervorgerufen durch das Licht vom Laser, welcher Licht von der Erde zum Mond strahlt. Hier besteht der physikalische, kausale Zusammenhang der Informationsübertragung. Das Licht beschreibt eine lichtartige Weltline vom Laser zum Auftreffpunkt auf der Mondoberfläche (in diesem Fall sind es sogar ganz viele "benachtbarte" Weltlinien).
Dir fällt sicher auf, dass ich die Pseudobwegung dabei unberücksichtig ließ, weil der "wanderne Lichtfleck" kein physikalisches Objekt ist. Die Scheinbewegung resultiert aus einer Kette von Ereignissen, die durch den auftreffenden Laserstrahl hervorgerufen werden.

Bei Deinem obigen Beispiel mit dem Spiegel werden zeitartig getrennte Ereignisse über eine geknickte Weltlinie durch Nullintervalle verbunden.

Hat diese "zusätzliche" Bewegung eventuell Einfluss auf die Energie, dass diese dadurch für den gleichen einwirkenden Zeitabschnitt eventuell größer oder umgekehrt kleiner wird?

Da keine "zusätzliche" Bewegung erfolgt, gibt es auch keinen Einfluss.

Gibt es entsprechende Links zu den Experimenten mit den entsprechenden Ergebnissen, von denen janina sprach?

Leider kenne ich keine.

Du sprachst von "Quantenpaketen", also von einzeln auftreffenden Photonen?. Ist das nicht auch dann der Fall, wenn ich die Lichquelle zusätzlich drehe.

Ja.

Es sind immer nur Photonen, die in einem einzigsten Augenblick auftreffen, ganz gleich ob ich die Lichtquelle bewege oder nicht. Bei einer ruhenden Lichtquelle wären die Photonen hintereinander einwirkend - bei der sich radialbewegenden Lichquelle dagegen "nebeneinander". Wenn der Leitstrahl dabei mit Über-Lichtgeschwindigkeit über den Boden huscht kann jeweils erst ein "späteres Photon" (Quantenpaket) auftreffen?.

Ja, so ist es. Im östlichen Rand wird da Licht im obigen Beispiel erst eine Sekunde später sichtbar.

[seeadler]

Hallo Seeadler

Du solltest Janina schon glauben, sie hat vollkommen Recht

Wenn du zwei Beobachter auf den Mond postierst, der eine sei unterhalb des Mondrandes, der andere oberhalb des selben, also sie sind 3600 km voneinander entfernt (direkte Linie) nun, der untere Beobachter sieht den Laser bei 0,00 aufblitzen.... wann wirklich sieht der obere Beobachter die Lichtquelle aufblitzen, wenn ich sie mit 2,5-facher Lichtgeschwindigkeit (relativ) über die Mondoberfläche jage. Theoretisch müsste dies nach euren Aussagen bereits nach 0,0048 Sekunden erfolgen. Seine Stoppuhr müsste also das Eintreffen des Strahles nach 0,0048 Sekunden registrieren. Meine Frage an dich, Janina : ist dies so und ist dies auch verifiziert worden durch vergleichbare glaubhafte Versuche?

denn das Ergebnis im positiven walle würde meiner Meinung nach R.F. recht geben, dass es möglich ist, mit Überlichtgeschwindigkeit auch Informationen auszutauschen. Denn in jedem empfangbaren Strahl sind nun mal Informationen eingebettet.

Man kann diesen Versuch tatsächlich durchführen, wobei das größte Problem die Synchronisation der Uhren zwischen den beiden Beobachtern darstellt. Das lässt sich aber lösen, indem man z.B. mit einem Triggersignal arbeitet, das beide Beobachter zur gleichen Zeit in Bezug auf den Trigger erreicht.

Aber R.F. hat wie immer trotzdem Unrecht, denn der entscheidende Punkt ist:
Zwischen den Beobachtern kann keine Information ausgetauscht werden.

Die Beobachter sehen ja den Lichtstrahl lediglich. Der wird auf der Erde erzeugt und manipuliert. Die Beobachter können den Lichtstrahl nicht verändern und ihm daher auch keine Information mitgeben.
Wenn der Lichtstrahl Beobachter 2 erreicht, weiß der also nichts von Beobachter 1, erhält also von dort keine Information. Alle Informtion, die im Lichtstrahl enthalten ist, stammt von der Erde und diese Information ist schön langsam mit Lichtgeschwindigkeit zum Beobachter gezuckelt.

Gruß
Thomas

Danke auch von mir für die Erklärung. Ich sehe das Problem nach wie vor, wie ich in der vorigen Antwort an Halman schrieb in der "Rotation" der Lichtquelle. Wenn diese vom Beobachter aus gesehen mit Lichtgeschwindigkeit rotieren würde halte ich es für möglich, dass die Lichtquelle ganz einfach nicht mehr zu sehen ist. Und somit auch keine "Spur" mehr auf der Mondoberfläche entstehen kann. Denn für das Lichtquant dürfte es irrelevant sein, ob sich dieses dabei tangential zum Beobachter bewegt und ihn dabei gleichzeitig auch noch treffen soll. Wie ich am Beispiel schrieb, geht es mir ausschließlich um den Fall, wenn sich hier eine Radialgeschwindigkeit von c einstellt, der Lichtkegel also mit c über den Boden des Mondes huschen würde. Dazu müsste sich die Lichtquelle deren Radius 1 m beträgt auf der Erde mit nur 0,78 m/s drehen; Nach 8 Sekunden hätte es somit sich einmal um seine eigene Achse gedreht ( ν = 0,1242 Hz ).

Meine Frage also, ist diese Tatsache, dass sich jener Lichtkegel in diesem Fall mit Lichtgeschwindigkeit über die Mondoberfläche bewegt, bzw bei Erhöhung der Frequenz mit Überlichtgeschwindkeit. Und darum die Frage, ist dieser rotierende Lichtkegel vom Mond aus dann überhaupt noch wahrzunehmen, zumal wir ja davon ausgehen, dass es sich um quantitatves Licht handelt, also entsprechend der Wellenlänge um wie Halman schon sagte "Quantenpakete". Im Sinne von Planck können diese ja nur real auch als solche erscheinen, bzw ist hier das Wirkungsquant zu beachten respektive der Zusammenhang von h * v usw....

Gruß
Seeadler

[Halman]

Okay, seeadler, mein letztes Postings mag recht umständlich konstruiert sein. Vereinfachen wir es. Nehmen wir an, dass drei Personen am Lichtspiel-Experiment beteiligt sein:
- Alice am Laser auf der Erde.
- Bob am westlichsten Punkt des Mondes
- Charlie am östlichen Punkt des Mondes

Bob ist mit einem Spiegel ausgerüstet, um Charlie das irdische Lichtsignal übermitteln zu können. Aufgrund der Kugelgestalt des Mondes kann er es nicht direkt tun, daher braucht er einen Laser-Retroreflektor-Satelliten, der sich vor im Mond im All befindet - von Alice aus gesehen genau zwischen Bob und Charlie.

Alice hat zunächst einmal vor zwei Lichtblitze zu ihren Kollegen zu schicken, also keinen kontinuierlichen Laserstrahl über die Mondoberfläche huschen zu lassen.
Der Lichtblitz A erreicht also nach ca. 1,28 s Bob (bei mittlerer Mondentfernung). Bob reflektiert ihn zum Satelliten, der dann den Lichtblitz zu Charlie reflektiert.

Aber Alice ist fix und schwenkt den Laser innerhalb von 0,0048 s herum (bei einem kontinuierlichen Laserstrahl würde der Lichtfleck mit fast 2,5facher Lichtgeschwindigkeit über die Mondoberfläche huschen) und sendet den nächsten Lichtblitz zu Charlie. Dieser braucht ebenfalls 1,28 s. Wir haben also folgende Chronologie:
- 0,0000 s: Aussendung des Lichtblitzes A (Ausgangsposition des Lasers)
- 0,0048 s: Aussendung des Lichtblitzes B (Endposition des Lasers)
- 1,2800 s: Lichtblitz A erreicht Bob
- 1,2848 s: Lichtblitz B erreicht Charlie
- 1,???? s: der von Bob und dem Retroreflektor-Satelliten zweifach reflektierte Lichtblitz A erreicht Charlie

Um zu Bestimmen, wann der zweifach reflektierte Lichtblitz A Charlie erreicht, müsste man natürlich die Position des orbitalen Retroreflektors genau bestimmen.

Beim zweiten Experiment lässt Alice den Laser eingeschaltet. Davon merken Bob und Charlie aber nichts.

[Scrypton]

Ich sehe das Problem nach wie vor, wie ich in der vorigen Antwort an Halman schrieb in der "Rotation" der Lichtquelle

Da gibt es jedoch kein Problem - dass du da dennoch eines siehst ist auf dich selbst zurück zu führen; das heißt nicht, dass es das Problem tatsächlich gibt.

Anderes Beispiel - es ist analog zu dem Beispiel mit dem schwenkenden Licht/Laserstrahl zum Mond, sollte es aber besser verdeutlichen.
Wenn der Mond am Horizont erscheint und ich mich in ~2 Sekunden einmal um die eigene Achse drehe, würde sich der rund 385.000km entfernte Mond mit einer Geschwindigkeit von über 1,2 Millionen km/s um meinen Kopf drehen (Pseudobewegung!). Das wäre mehr als die 4fache Lichtgeschwindigkeit.

Hier sowie dort; es bestehen in beiden Beispielen keine kausalen Zusammenhänge.

[Janina]

Mich würde interessieren, ob Beobachter 2 aus dem Zeitunterschied ableiten könnte, was mit der "Lichtquelle" passiert ist. Denn er erhält ja durch den reflektierten Strahl von Beobachter 1 exakt die gleiche Information von der Erde. ("gealtert" lediglich um 0,0048 Sekunden)

Eben. Von der ERDE! Einmal 380000km unterwegs, und einmal 383600km. Klar dass da ein Zeitversatz bei rauskommt. Aberin beiden Fällen ist das Licht über eine Sekunde unterwegs. Nix mit überlichtschnell.