Beiträge von von Rheinland

    Die newtonsche Physik ist was den Alltag angeht korrekt und richtig.
    Sie können alle mechanischen Probleme vom simplen fallenlassen eines Apfels bis hin zur Dynamik des Sonnensystems {ausser der Perihelbewegung des Merkurs} berechnen. Sie können damit ebenfalls vollständig über statistische Methoden die Thermodynamik bei moderaten Dichten und Temperaturen ableiten.
    {Ebenfalls können Sie, falls sie die kommutativität der Phasenraumbasis aufgeben und durch die Heisenbergalgebra ersetzen die Quantenmechanik ableiten}

    Alle diese Theorien folgen den Transformationen der Galilei Gruppe. Die Transformationen der Galilei Gruppe beinhaltet die "Alltagstransformationen" von Raum, Zeit, Geschwindigkeiten, Beschleunigungen, etc. Ebenfalls folgen sie komplett der Anschauung.

    Diese Theorien sind experimentell sehr gut gesichert und mathematisch Wiederspruchsfrei.

    Ebenfalls ist die Elektrodynamik auch experimentell sehr gut gesichert und mathematisch Wiederspruchsfrei.

    Nun, da werden Sie sicherlich mir zustimmen, sollten physikalische Gleichungen forminvariant unter Koordinatentransformationen sein. Das bedeutet, dass egal in welchem Koordinatensystem wir sie betrachten, sie sollten gleich sein.

    Wenn wir uns nun die Theorie der Elektrodynamik betrachten und die Galileitrafos aus sie anwenden, dann werden sich die Maxwell Gleichungen ändern.

    Die Transformation, die die Maxwell Gleichungen hingegen invariant lässt, sind die Lorentztransformationen.

    So, nun haben wir zwei Transformationen, aber nur eine kann richtig sein. Wer hat nun Recht Maxwell oder Newton?
    Diese Frage wurde von Albert Einstein im Rahmen der "Elektrodynamik bewegter Körper" oder auch "SRT" gezeigt (ich empfehle mal sein Paper zu lesen, da es mathematisch nur Oberstufenmathematik voraussetzt), dass solange man voraussetzt, dass c=const ist, die Galileigruppe eine Untergruppe der Lorentzgruppe ist, also dass die Galileitrafos ein Spezialfall der Lorentztrafos sind {Bitte selber nachrechnen}

    Herzilein:
    Sorry, aber Sie reden gerade ganz schön kappes.
    Gerade in der Newtoschen Theorie gibt es den absoluten euklidischen Raum und die absolute Zeit. SIe können in diesem 4 D Raum Transformationen durchführen, aber es existiert immer ein ausgezeichnetes Koordinatensystem.

    Sätze die in {...Satz...} stehen erforden mathematische und physikalische Kenntnisse, die die in der Schule und in populärwissenschaftlichen Werken gelehrten DInge weit überschreiten und daher bitte falls Sie es nicht beim zweiten Lesen verstehen, bitte nicht daran verzweifen
    Falls Sie eine genaue und präzise Rechnung verlangen, dann schicken Sie mir eine PM mit Ihrer E-Mail-Adresse oder eine E-Mail direkt und schicke eine pdf oder ps file mit der Rechung.

    Zitat

    Im Falle des Lichts weiß nämlich zum Beispiel kein Mensch bis heute noch - Einstein noch weniger - was Photonen sind (Teilchen? Immaterielle Energie?) und in welcher Form es sich ausbreitet (Strahlenförmig? Wellenförmig? Spiralenförmig? In Zickzack? Impulsförmig? Chaotisch?), sowie ob es ein Trägermedium gibt oder nicht, und wie dieses Trägermedium beschaffen ist oder nicht, was alles uns nicht gehindert hat, die Geschwindigkeit eines Lichtsignals von A nach B zu ermitteln und mit 299.792.458 km/s administrativ festzusetzen, oder? Was der Beweis ist, dass die Beschaffenheit und die Form der Bewegung eines Objekts absolut keine Rolle spielt, um seine Fortbewegungsgeschwindigkeit von A nach B zu ermitteln. ;)

    Das stimmt leider nicht. In der klassischen E-Dynamik lässt sich die Art der Wellen ableiten {transversale Wellen} und es existiert eine mediumsunabhängige Geschwindigkeit c. Welchen Wert diese Geschwindigkeit hat ist prinzipell egal und hängt vom Einheitensystem ab
    (im SI c=299.792.458 km/s oder auch in natürlichen Einheiten c=1, etc)

    Die exakte Art der Ausbreitung der e.m Welle hängt nun nur noch von der Geometrie der Quelle ab und ist bei einfachen Beispielen (z.B. Punktquelle => Kugelwellen, nur eine e.m. Welle ohne Störung => ebene Welle).

    Zitat

    Was der Beweis ist, dass die Beschaffenheit und die Form der Bewegung eines Objekts absolut keine Rolle spielt, um seine Fortbewegungsgeschwindigkeit von A nach B zu ermitteln

    Natürlich spielt die Struktur und die Art eines Objektes eine Rolle.
    In der klassischen und auch in der relativistischen Mechanik beschäftigt man sich zur Vereinfachung mit Punktteilchen (also Teilchen ohne innere Struktur), was in den meisten Problemen auch ok ist.
    Aber dennoch dürfen Sie wichtige Parameter nicht unter den Tisch fallen lassen (wie z.B. die Masse oer Wechselwirkungen aufgrund der Struktur).

    Zitat

    Ich sehe dabei ganz im Gegenteil nur, dass die Spezielle Relativitätstheorie vollkommen zusammenbricht, wenn man nur ein 2. oder 3. Beobachter heranzieht.

    Nein tut sie nicht, man muss nur richtig rechnen und sich alles mal präzise aufschreiben. Machen wir dazu mal etwas relativistische Mechanik.

    Nehmen wir zwei Massepunkte A und B mit jeweils va und vb, Massen ma und mb, sowie soll die Bewegung nur entlang der z-Achse sein (macht das ganze etwas einfacher). Diese Parameter sollen in einem festen aber beliebigen Inertialsystem gelten und wir definieren ba = va/c und
    bb = vb/c.
    Das hier doch oft kritisierte Additionstheorem für Geschwindigkeiten muss man auch hier präzise Formulieren. Es gilt nämlich nicht für beliebige Geschwindigkeiten, sondern ist lediglich eine Verknüpfung von Lorentzransformationen.

    Hier mal die präzise Definition
    Seinen I1, I2 und I3 Inertialsysteme mit relativen Geschwindigkeiten: v12, v23, bzw b12=v12/c und b23=v23/c.
    Dann ist die Relativgeschwindigkeit zwischen I1 und I3 b(13) = (b12+b23)/(1+b12*b23) oder v(13) = (v12+v23)/(1+v12*v23/c²)

    Doch in Ihrem Wellenbeispiel dürfen Sie gerade nicht das Additonstheorem einfach so verwenden, vorallem dann, wenn sie sich mit Systemen auf dem Lichtkegel beschäftigen, denn in diese kann man nicht lorentztransformieren.

    Es ist richtig, dass die Ausbreitungsgeschwindigkeit e.m. Wellen in jedem IS konstant c ist. Aber für die e.m Wellen gilt das Additionstheorem nicht, da diese kein Ruhesystem haben, das wir mit einer LT erreichen können.

    Auch bei einem dritten oder vierten Inertialsystems funktioniert das ganze ohne Probleme, da ich immer beliebig zwischen Inertialsystemen transformieren kann.

    Zitat

    [size=10][color=black][font=Verdana][font=Arial][size=10pt]- Mit der klassischen Geschwindigkeitsaddition kollidiert zum Beispiel eine Welle, die sich mit 70 km/h zu einem Beobachter bewegt, der sich wiederum mit 50 km/h zu ihr bewegt, mit 120 km/h. [/size][/font][/font][/color][/size]

    [size=10][color=black][font=Verdana][font=Arial][size=10pt]- Mit der relativistischen Geschwindigkeitsaddition kollidieren sie nur mit 70 km/h.[/size][/font][/font][/color][/size]

    [size=10][color=black][font=Verdana][font=Arial][size=10pt]Zwischen einem Impact von 120 km/h und einem Impact von 70 km/h bei einer Kollision, das ist schon ein wesentlicher Unterschied, oder? [/size][/font][/font][/color][/size]

    Sorry, aber da haben Sie sich ganz gewaltig verrechnet.
    Nehmen wir nun mal zwei Teilchen anstatt Wellen. eines mit 70km/h und eines mit 50 km/h, dann gilt im Ruhesystem von a
    vab = (v12+v23)/(1+va*vb/c²) = (50km/h+70km/h)/(1+50*70km²/h²/3*10^10 km²/h²) ~ 120km/h /(1+1.6*10^-7)~ 119,999986 km/h~120km/h
    Liegt doch relativ gut im klassischen Rahmen (das funktioniert auch genauso bei Wasserwellen, Druckwellen, etc)

    Nur bei e.m Wellen im Vakkum geht das leider nicht, dort ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit in jedem Inertialsystem c.

    Ich denke, Sie verwechseln hier gerade e.m. Wellen (deren Ausbreitungsgeschwindigkeit in jedem KoS c ist) und Wasserwellen oder andere Wellen, die eine Ausbreitung einer Störung in einem Medium sind.


    Nehmen wir z.B eine Wasserwelle in einfachster Beschreibung, also als ebene Welle (z.B eine Wasserwelle, die in einem sehr langen Becken von einem Paddel mit einer konstanten Frequenz "erzeugt" wird).

    Hier ist "der gesunde Menschenverstand" (oder die Transformationen der Galilei Gruppe) absolut gültig.
    Das bedeutet, dass die Ausbreitungsgeschwindigkeit einer Wellenfront von der Geschwindigkeit des KoS abhängt, in der ich sie messe.

    Aussagen, die in {....} stehen erfordern Kenntnisse, die populärwissenschafftliche und schulische Kenntnisse übersteigen. Wenn Sie si nicht verstehen, dann übersprigen Sie sie ersteinmal und versuchen Sie sie dann nachdem Sie "das Ganze" sehen, nachzuvollziehen (sonst bitte PN oder E-Mail an mich, dann versuche ich sie zu erklären.

    Beispiele
    1. die Welle breitet sich mit v=50km/h aus und ich stehe an einem Ort still, auf den sich die Welle zubewegt. Dort messe ich eine Ausbreitungsgeschwindigkeit von + 50km/h (das + bedeutet hier, dass sich die Welle auf mich zukommt, dies ist aber eine reine Konvention)

    2. die Welle breitet sich mit v=50km/h aus und ich stehe an einem Ort still, von dem sich die Welle wegbewegt. Dort messe ich eine Ausbreitungsgeschwindigkeit von - 50km/h

    3. ich setze mich "auf die Welle". Hier messe ich nun keine Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle, also v=0.

    Nun sollten aber die physikalischen Gleichungen, die die Welle beschreiben nicht von der Wahl des Koordinatensystems abhängen, in der ich sie mir anschaue. Das bedeutet, dass die die Beispiele jeweils ineinander durch Transformationen überführen kann, ohne die Grundgleichungen zu verändern (die nennt man Forminvariant).

    Man kann zeigen, dass z.B für Wasserwellen (mit alltäglichen Geschwindigkeiten) [oder generell für "alltägliche" mechanische Probleme] eine solche Transformation existiert, die Galiliei Transformation.

    In dem Beispiels, kann ich von 1->2 oder von 2->1 durch Raumspiegelung gelangen (also v -> -v und x -> -x oder einfach: man dreht die Richtung um 180°). Von 1-> 3 oder von 2->3 gelange ich, indem ich die auf die gemessenen Geschwindigkeiten +/- v addiere {und die Koordinaten um +/-v*t + s0, wobei s0 der Abstand der beiden KoS zur Zeit t=0 ist transformiere}

    Ok, dies ist noch relativ anschaulich. Nun betrachten wir uns die Elektordynamik, deren Grundgleichungen die Maxwell Gleichungen sind.
    (da hier nun die Rechnungen doch wesentlich länger dauern und Schulmathematik übersteigen; bitte in Spezialliteratur, z.B Nolting Grundkurs theoretische Physik 3 nachlesen, oder mir eine PN schicken)

    Nun ist die Elektrodynamik experimentell extrem gut überprüft {die QED (QuantenElektroDynamik) ist die beste theoretisch und experimentell gerechnete/gemessene Theorie}

    Wenn wir nun die Transformationen auf die Elektrodynamik anwenden, dannn verändern sich die Maxwell Gleichungen
    {bItte selber nachrechen, sind nur 2-3 Zeilen pro Gleichung}. Nun, dies ist ein Problem, da dies nicht sein sollte.

    Hier ein Beispiel:

    Wir haben vier Leute, die an der selben Batterie die Spannung messen. Einer in Berlin, einer in Tokyo, einer in New York und einer auf der ISS. Nun sollte jeder das gleiche auf seinem Messgerät angezeigt bekommen. Das Problem ist, wenn man das nun mittels der Elektrodynamik durchrechnet {selber prüfen!} , dann stellt man fest, dass sie eigendlich was unterschiedliches messen sollten.

    Dieses Problem wird durch die Lorentz Transformation gelöst {diese Transformationsgruppe lässt sich unabhängig von der SRT herleiten, man muss dazu nur die Gültigkeit der Maxwell Gleichungen in allen KoS postulieren (was experimentell sehr gut abgesegnet ist)}

    Nun hat man das Problem, das man zwei Theorien (Mechanik & E-Dynamik) und zwei Transformationen (Galilei und Lorentztrafos). Man kann nun zeigen {bitte selber prüfen}, dass die Galilei Trafo ein Spezialfall der Lorentztransformation ist.

    (Anschaulich gesehen heisst das, dass man in den unanschaulichen und vielleicht auch obscuren LTs, die gewohnten Galilei Trafos findet. Sie sind jediglich (dies ist eine wichtige Erkenntnis) ein Spezialfall für extreme Geschwindigkeiten (also sehr klein oder ungefähr die der Geschwindigkeitsskala der E-Dynamik)

    Eine von Einsteins großen Leistungen war es zu zeigen, dass die Geschwindigkeitsskala der E-Dynamik die Vakuumlichtgeschwindigkeit c ist und dass die Galileigruppe ein Spezialfall der Lorentzgruppe für v<<c ist.

    Nun war die Aufgabe, zu Zeigen, dass die "klassische" (also "alltägliche") Physik in dieser neuen "relativistischen" (dies ist ein Name, wie Golf, Hans, Ipod, etc) Physik enthalten ist. Dies ist nach einiger Zeit sowohl in der Theorie, als auch in Experimenten gelungen.

    Nun fassen wir nochmal alles zusammen:

    DIe relativistischen Gesetze müssen die "klassischen" Gesetze enthalten.
    Die Galilei Trafo ist ein Spezialfall der Lorentztransformation
    DIe relativistischen Gleichungen sollen forminvariant (also in jedem Koordinatensystem gleich aussehen) unter den Lorentztrafos und damit auch unter den Galileitrafos sein
    Die Geschwindigkeitsskala der Elektrodynamik ist invariant (also gleich) unter Lorentztrafos, dies bedeutet auch das die Vakuumslichtgeschwindigkeit eine Konstante ist.

    Dies führt zu einigen bizarren Effekten (z.B Zeitdiletation, Längenkontraktion, Das Additionstheorem von Geschwindigkeiten, das Zwillingspardoxon, etc) aber einige davon kann man mit nicht so extrem großem Aufwand messen (z.B. die Lebensdauer von Myonen, einer Art schweren Elektron, die eigendlich nicht die Erdoberfläche erreichen sollten, aber doch ankommen , (diesen Effekt habe ich selbst gemessen))