Warum reißt ein Lichtstrahl nicht durch?

[cygnus]

Hallo an alle Physikverständigen

Früher habe ich angenommen, der Mond wackelt ein wenig, weil die Hasen darauf herumspringen. Aber durch die zahlreichen Beiträge hier bin ich darauf gekommen, dass es vielleicht doch noch andere Antworten gibt ...

Nach Einstein ist die Lichtgeschwindigkeit ein konstanter Wert.

Bezüglich der kosmologischen Rotverschiebung habe ich das so verstanden:

Wird die Entfernung zwischen Quelle und Beobachter größer, wird das Licht langwelliger (schwächer, Rotverschiebung).
Wird die Entfernung zwischen Quelle und Beobachter kleiner, wird das Licht kurzwelliger (intensiver, Blauverschiebung).

Bei der gravitativen Rotverschiebung stellt man eine Verkürzung der Zeit fest, je weiter man sich vom Gravitatonsmittelpunkt entfernt, die Welle wird mit zunehmender Entfernung immer länger.

Im Universum verursacht die sich ausbreitende Raumzeit die Entfernung der Galaxien voneinander, aber die Raumzeit soll überall gleich sein. Daraus schließe ich, dass unser Universum keinen Gravitationsmittelpunkt hat bzw. bei seiner Ausdehnung Gravitation keine Rolle spielt.
Kommt das Licht von einer Quelle mit Gravitation (Sonne), zeigt der Lichtstrahl nahe der Quelle kürzere Wellen und in großer Entfernung längere Wellen. Eine Rotverschiebung soll zwischen Sonne und Saturn gemessen worden sein.

Der Faktor Zeit ist wie der messende Beobachter an Gravitation gebunden und insofern nicht "neutral".

Vorausgesetzt, ich habe es richtig verstanden und interpretiert, hier meine Fragen dazu:

Gibt es innerhalb unseres Universums gravitationsfreie Orte, und welche Wellenlänge hat dort das Licht - oder ist das Licht dort so gestreckt, dass es nur eine einzige Welle (oder sogar Linie) darstellt und Zeit nicht mehr existiert?

Kann ein Lichtstrahl reissen
(beispielsweise wenn die Entfernung zwischen Lichtquelle und Beobachter sich sehr schnell oder sogar mit Lichtgeschwindigkeit ausdehnt)?

oder
Warum kann ein Lichtstrahl nicht reissen?

Über Antworten in verständlichem Deutsch würde ich mich freuen.

mfg
cygnus

[Sandmännchen]

Eine sehr Interessant frage....

Ich begreife nur nicht Gravitation einfluss auf Zeit hat???
Wenn ich in einem Gravitionsleeren Raum stehe, was passiert mit mir?
Lebe ich noch, kann man noch Atem oder lebt man ewig?
Ich wäre dann ja die einzigste Gravitaionsquelle.... welchen einfluss hat Zeit auf den Menschen?
Wenn ich zum Mittelpunkt der Erde reisen würde müsste ich ja schneller Altern...

Begreife das alles nicht wirklich oO

[frankx]

Hellihello

Wenn ich zum Mittelpunkt der Erde reisen würde müsste ich ja schneller Altern...

Immerhin geht die Uhr nach, wenn Du sie schnell um die Erde jagst.

Dank und Gruß,

frankx

[suit]

Wenn ich zum Mittelpunkt der Erde reisen würde müsste ich ja schneller Altern...

nein, du würdest schneller altern, da die gravitation dann von allen seiten "gleich stark" ist und du somit eigentlich keiner gravitation ausgesetzt bist

[Beat]

Wenn ich zum Mittelpunkt der Erde reisen würde müsste ich ja schneller Altern...

nein, du würdest schneller altern, da die gravitation dann von allen seiten "gleich stark" ist und du somit eigentlich keiner gravitation ausgesetzt bist

Altern ist eine abstrakte Funktion, welche sich in die Tätigkeit einer Uhr übersetzen lässt.
Jede subjektive Uhr soll gleich schnell ticken. Das ist die andere Seite der Aussage: jedes Subjekt  erfährt c als Konstante.

Begriffe wie schneller, mehr etc... sind relativistische Aussagen, die ein zweites Koordinatensystem voraussetzen. das sich relativ zum ersten bewegt.

mfg Beat

[Auge]

Hallo

Wenn ich zum Mittelpunkt der Erde reisen würde müsste ich ja schneller Altern...

nein, du würdest schneller altern, da die gravitation dann von allen seiten "gleich stark" ist und du somit eigentlich keiner gravitation ausgesetzt bist

Altern ist eine abstrakte Funktion, welche sich in die Tätigkeit einer Uhr übersetzen lässt.
Jede subjektive Uhr soll gleich schnell ticken. Das ist die andere Seite der Aussage: jedes Subjekt  erfährt c als Konstante.

Begriffe wie schneller, mehr etc... sind relativistische Aussagen, die ein zweites Koordinatensystem voraussetzen. das sich relativ zum ersten bewegt.

War nicht irgendwo nach "Antworten in verständlichem Deutsch" verlangt worden? ;-)
*scnr*

Tschö, Auge

[suit]

(beispielsweise wenn die Entfernung zwischen Lichtquelle und Beobachter sich sehr schnell oder sogar mit Lichtgeschwindigkeit ausdehnt)?
Warum kann ein Lichtstrahl nicht reissen?

licht ist eine elektromagnetische welle bzw aus quantenmechanischer sicht ein teilchenstrom

ein "lichtstrahl" ist somit nicht zusammehängend, er kann also auch nicht reissen - er ist nur augenscheinlich zusammenhängend

wenn du mit einem gartenschlauch herumspritzt, ist das wasser auch nur augenscheinlich zusammenhängend, wenn du schnell hin und herspritzt, reisst der strahl scheinbar - da er aber niemals wirklich zusammenhing (wie zb ein draht oder eine schnur) kann er auch nicht reissen

[frankx]

Hellihello

wenn du mit einem gartenschlauch herumspritzt, ist das wasser auch nur augenscheinlich zusammenhängend, wenn du schnell hin und herspritzt, reisst der strahl scheinbar - da er aber niemals wirklich zusammenhing (wie zb ein draht oder eine schnur) kann er auch nicht reissen

Licht ist also immer zerissen, fragt sich nur wie stark?

Dank und Gruß,

frankx

[Murphy]

[...]
licht ist eine elektromagnetische welle bzw aus quantenmechanischer sicht ein teilchenstrom

ein "lichtstrahl" ist somit nicht zusammehängend, er kann also auch nicht reissen - er ist nur augenscheinlich zusammenhängend

wenn du mit einem gartenschlauch herumspritzt, ist das wasser auch nur augenscheinlich zusammenhängend, wenn du schnell hin und herspritzt, reisst der strahl scheinbar - da er aber niemals wirklich zusammenhing (wie zb ein draht oder eine schnur) kann er auch nicht reissen
[...]

Hallo,

ich finde, das ist kein gutes Beispiel. Zwischen dem Wasserstrahl und dem Lichtstrahl besteht nämlich ein großer Unterschied: Die Wassermoleküle im Wasserstrahl ziehen sich gegenseitig an (Stichwort: Wasserstoffbrückenbindungen und Van der Waals Kräfte), während Photonen in einem Lichtstrahl sich gegenseitig nicht beeinflussen. Insofern ist der Wasserstrahl auch dem Draht oder der Schnur ähnlicher als dem Lichtstrahl, denn auch in Metallen oder Gewebefasern wirken Kräfte zwischen Atomen oder Molekülen, die einen Zusammenhalt erzeugen und verhindern, dass man zum Beispiel zwei Drähte einfach durcheinander hindurch schieben kann, ohne auf Widerstand zu stossen oder zwei Wasserstrahlen kreuzen kann, ohne dass es spritzt. Die selben Kräfte sind auch dafür verantwortlich, dass man Drähte und Seile überhaupt anfassen und festhalten kann. Lichtstrahlen hingegen können sich ohne jede Interaktion zwischen den Photonen durchdringen und man kann sie auch nicht in der gleichen Weise wie Materie festhalten oder ihre Form verändern.

Aus diesem Grunde kann der Wasserstrahl reißen, nämlich genau dann, wenn sich die einzelnen Wasserteilchen an einer Stelle so weit voneinander eintfernen, dass ihre gegenseitige Anzeihungskraft verschwindend gering wird. "Verschwindend gering" kann man natürlich je nach Situation frei auslegen, so dass das "Reißen" auch ein relativer Begriff ist. Auf jeden Fall erfordert das Reißen aber einen gewissen Aufwand an Kraft, beim Wasserstrahl braucht man zum Beispiel ein wenig Kraft, um den Schlauch so zu bewegen, dass der Strahl abreißt.

Ein Lichtstrahl wird aber nie durch irgendwelche Kräfte zusammengehalten, kann also auch nicht reißen.

Bei Lichtstrahlen ist es höchstens interessant zu fragen, ob sie kohärent sind, wie zum Beispiel ein Laserstrahl, also ob alle Wellenzüge / Photonen in Phase schwingen. Ist ein Lichtstrahl zunächst kohärent, so kann diese Eigenschaft durch Brechungen und Reflexionen verloren gehen und eine Brechung kann durchaus auch auf Krümmungen der Raumzeit zurückzuführen sein (Stichwort: Gravitationslinsen).

In einem gewissen Sinne werden übrigens die Wasserstrahlen, Drähte und anderen Objekte durch Lichtstrahlen zusammengehalten, denn Photonen sind die Austauschteilchen elektromagnetischer Kräfte :-)

cu,
Murphy

[Cheatah]

Hi,

Nach Einstein ist die Lichtgeschwindigkeit ein konstanter Wert.

jein. Die _Vakuum_lichtgeschwindigkeit ist ein konstanter Wert, nicht jedoch die Geschwindigkeit des Lichts. So zeichnet sich beispielsweise die Tscherenkow-Strahlung dadurch aus, dass sie schneller als das Licht ist.

Kann ein Lichtstrahl reissen

Wie suit bereits sagte, kommt das darauf an, ob Du Licht als Welle oder als Teilchen ansiehst, und wie Du "Strahl" (und auch Welle) definierst. Die Licht-Quanten haben eine begrenzte Ausdehnung und sind per se nicht unterbrechungsfrei. Für Wellen darfst Du Dir gerne überlegen, "wie viel Licht" zum Zeitpunkt eines Erreichens der x-Achse vorliegt.

(beispielsweise wenn die Entfernung zwischen Lichtquelle und Beobachter sich sehr schnell oder sogar mit Lichtgeschwindigkeit ausdehnt)?

Dazu müsste sich der Raum zwischen beiden mit Lichtgeschwindigkeit ausdehnen, denn weder Beobachter noch Lichtquelle können auf c beschleunigt werden. Ich bin gerade nicht sicher, was dies für den Lichtstrahl bedeuten würde; aber "abreißen" würde er deswegen noch lange nicht, weil er sich ganz normal mit v=c bewegt (perfektes Vakuum vorausgesetzt). Höchstens hat die Frequenz der Welle beim Beobachter dann 0Hz erreicht.

Warum kann ein Lichtstrahl nicht reissen?

Wie lautet Deine Definition von "nicht reißen" a) bei einem Quantenstrahl und b) bei einer Welle?

Cheatah

[cygnus]

Hallo :)

Für Wellen darfst Du Dir gerne überlegen, "wie viel Licht" zum Zeitpunkt eines Erreichens der x-Achse vorliegt.

Ein Photon?

Höchstens hat die Frequenz der Welle beim Beobachter dann 0Hz erreicht.

Also ist das Photon sozusagen verstorben?

Warum kann ein Lichtstrahl nicht reissen?

Wie lautet Deine Definition von "nicht reißen" a) bei einem Quantenstrahl und b) bei einer Welle?

a) Da die Teilchen Einzelkämpfer auf jeweils eigenem Wege sind, ist das Wort reissen falsch gewählt.
Also eine Unterbrechung ähnlich wie eine rote Ampel einen Verkehrsstrom teilt aufgrund eines unbekannten Einflusses, der aber nicht darin besteht, die Hand oder etwas ähnliches in den Lichtstrahl zu halten.

b) wenn die Welle ein Teilchen ist, wird sie wohl nicht reißen können.

Jetzt frage ich noch, ob ein Photon unser Universum verlassen kann ...
und ob es in einem gravitationsfreien Raum zur Wellenbildung aufgelegt ist?

mfg
cygnus

[Cybaer]

Hi,

Also eine Unterbrechung ähnlich wie eine rote Ampel einen Verkehrsstrom teilt aufgrund eines unbekannten Einflusses, der aber nicht darin besteht, die Hand oder etwas ähnliches in den Lichtstrahl zu halten.

Wie soll das denn gehen?

Jetzt frage ich noch, ob ein Photon unser Universum verlassen kann ...
und ob es in einem gravitationsfreien Raum zur Wellenbildung aufgelegt ist?

In beiden Fällen lautet die Antwort: unmöglich.

Überall wo "unsere Gravitation" ist, ist auch "unser Universum". Und da wo "unsere elektromagnetische Strahlung" hinstrahlt, ist zwangsläufig auch "unsere Gravitation", und damit "unser Universum" ...

Gruß, Cybaer

[cygnus]

Hallo :)

Also eine Unterbrechung ähnlich wie eine rote Ampel einen Verkehrsstrom teilt aufgrund eines unbekannten Einflusses, der aber nicht darin besteht, die Hand oder etwas ähnliches in den Lichtstrahl zu halten.

Wie soll das denn gehen?

Das frage ich mich ja auch.

Überall wo "unsere Gravitation" ist, ist auch "unser Universum". Und da wo "unsere elektromagnetische Strahlung" hinstrahlt, ist zwangsläufig auch "unsere Gravitation", und damit "unser Universum" ...

Das habe ich vermutet.
Danke für die Klarstellung.

mfg
cygnus

[Beat]

Hallo an alle Physikverständigen

Keine Antwort sondern nur mein preliminarer Versuch, den Wald zu pflügen:

Empirische Identität von Gravitation und Beschleunigung

Wenn eine Kraft auf uns wirkt, und wir sehen, dass die Landschaft immer schneller an uns vorüber fliegt, so sagen wir: Wir werden beschleunigt. Wenn ich aber den visuellen Bezug zum anderen Koordinatensystem entferne, so kann ich ebenso gut sagen: auf mich wirkt eine Gravitation. Die einzige Möglichkeit, Beschleunigung von Gravitation zu unterscheiden, ist die permanente Kontrolle eines Koordinatensystems. Wende ich das Koordinatensystem auf mich selbst an, dann stehe ich in einem Gravitationsfeld. Wende ich das Koordinatensystem aber auf die immer schneller vorbei fliegende Landschaft an, so so erfahre ich mich beschleunigt zu jenem Koordinatensystem.
Kraft verbindet also bereits zwei mögliche Koordinatensysteme, und ob wir es nun Gravitation oder Beschleunigung nennen, ist allein eine Frage der Festlegung des Initialen Koordinatensystems auf welchen ich den Kraftpfeil einzeichne.

mfg Beat

[cygnus]

Hallo :)

Empirische Identität von Gravitation und Beschleunigung

Es fehlt noch die Gravidität. Die bewirkt auch eine gewisse Schwere.
Große Sprünge kann man im fortgeschrittenen Zustand auch nicht mehr machen.

mfg
cygnus

[Auge]

Hallo

Empirische Identität von Gravitation und Beschleunigung

Es fehlt noch die Gravidität. Die bewirkt auch eine gewisse Schwere.
Große Sprünge kann man im fortgeschrittenen Zustand auch nicht mehr machen.

Was bitte ist ein "fortgeschrittener Zustand"?

Tschö, Auge

[cygnus]

Hallo :)

Es fehlt noch die Gravidität. Die bewirkt auch eine gewisse Schwere.
Große Sprünge kann man im fortgeschrittenen Zustand auch nicht mehr machen.

Was bitte ist ein "fortgeschrittener Zustand"?

so etwa ab 6. Monat ?

mfg
cygnus

[Auge]

Hallo

Es fehlt noch die Gravidität. Die bewirkt auch eine gewisse Schwere.
Große Sprünge kann man im fortgeschrittenen Zustand auch nicht mehr machen.

Was bitte ist ein "fortgeschrittener Zustand"?

so etwa ab 6. Monat ?

Na, was meinst'e, was da noch geht! Das ist ja schließlich keine Krankheit.

Tschö, Auge

[Cybaer]

Hi,

Früher habe ich angenommen, der Mond wackelt ein wenig, weil die Hasen darauf herumspringen.

:)

Nach Einstein ist die Lichtgeschwindigkeit ein konstanter Wert.

Die Lichtgeschwindigkeit ist von der optischen Dichte des Mediums abhängig, durch das sich das Licht bewegt. Man kann durch geeignete Medien das Licht also *sehr* stark abbremsen.

Wird die Entfernung zwischen Quelle und Beobachter größer, wird das Licht langwelliger (schwächer, Rotverschiebung).

"Entfernung" ist so eine Sache im Raum. Das Licht wird nicht "schwächer", sondern die Raumzeit wird gedehnt, weil eine (noch unbekannte) Kraft, die man "dunkle Energie" nennt, die Galaxien auseinandertreibt (indem eben der Raum zw. ihnen gedehnt wird - und damit jede Well in ihm).

Im Universum verursacht die sich ausbreitende Raumzeit die Entfernung der Galaxien voneinander, aber die Raumzeit soll überall gleich sein.

Die Raumzeit verursacht gar nichts. Sie ist nur Spielball der Gravitation.

Gibt es innerhalb unseres Universums gravitationsfreie Orte,

Nein.

Kann ein Lichtstrahl reissen
(beispielsweise wenn die Entfernung zwischen Lichtquelle und Beobachter sich sehr schnell oder sogar mit Lichtgeschwindigkeit ausdehnt)?

S.o.! "Entfernung" ist das falsche Wort. Die Entfernung ändert sich nicht, nur die Raumzeit. Und: Beobachter können sich nicht mit Lichtgeschwindigkeitt voneinander entfernen. Aber wenn Licht einen Beobachter nicht (mehr) erreicht, dann sieht er es halt nicht. Dem Licht ist das aber echt egal ... ;)

Gruß, Cybaer

[Beat]

Nein.

zumindest keine messbaren.
Du hast der Einsteinschen Forderung widersprochen, sofern man den Urknall akzeptiert. Nach diesem Paradigma ist Raumzeit unendlich viel grösser als der energetisch eröffnete Raum.

mfg Beat

[Murphy]

[...]
Im Universum verursacht die sich ausbreitende Raumzeit die Entfernung der Galaxien voneinander, aber die Raumzeit soll überall gleich sein. Daraus schließe ich, dass unser Universum keinen Gravitationsmittelpunkt hat bzw. bei seiner Ausdehnung Gravitation keine Rolle spielt.
[...]

Hallo,

wahrscheinlich verstehe ich Dich nur falsch, aber ich würde ja sagen, dass eine wesentliche Aussage der speziellen Relativitätstheorie eben ist, dass die Raumzeit nicht überall gleich ist, sondern sowohl zeitliche als auch räumliche Abstände vom Beobachter abhängen.

Man kann höchstens sagen, dass die vierdimensionale Mannigfaltigkeit, die man benutzt um mit der mathematischen Formulierung der allgemeinenen Relativitätstheorie zu rechnen, überall die gleiche ist. Das ist aber eine abstrakte Aussage über das Modell, die vermutlich wenig anschaulichen Wert hat.

Die Gravitation spielt bei der Ausdehnung des Universums auch durchaus eine Rolle, nämlich als bremsende Kraft. Die Frage ist, ob die bremsende Kraft der Gravitation groß genug ist, um die Expansion des Universums irgendwann zum Stillstand zu bringen und dann dafür zu sorgen, dass alle Materie wieder zusammenstürzt.

[...]
Gibt es innerhalb unseres Universums gravitationsfreie Orte, und welche Wellenlänge hat dort das Licht - oder ist das Licht dort so gestreckt, dass es nur eine einzige Welle (oder sogar Linie) darstellt und Zeit nicht mehr existiert?
[...]

Hmm, so wie die Frage gestellt ist, würde ich sagen, die Antwort ist ja. Man muss halt definieren, was man als Nullgravitationspotential festlegt -- zum Beispiel, kann man sagen, dass ein Ort gravitationsfrei ist, wenn an ihm keinerlei Gravitationskräfte relativ zum Beobachter wirken. Licht kann an so einem Punkt alle möglichen Wellenlängen haben. Das hängt ganz davon ab, wie es entstanden ist, und wo es herkommt.

cu,
Murphy