Ãœberlichtgeschwindigkeit

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Stichpunkte

Allgemein
	Als Ãœberlichtgeschwindigkeit wird jede Geschwindigkeit bezeichnet
	die grÃ¶ÃŸer als die Vakuum-Lichtgeschwindigkeit ist. Inhaltsverzeichnis showTocToggle("Anzeigen"
	"Verbergen") 1 Allgemeines 2 Scheinbar Ã¼berlichtschnelle Objekte in der Astronomie 3 Ãœberlichtschnelle Effekte in der Quantentheorie 3.1 Superluminares Tunneln 3.2 EPR-Effekt 4 KÃ¶nnen wir damit in der Zeit zurÃ¼ckreisen? 5 Ãœberlichtgeschwindigkeit in der Kosmologie 5.1 Ãœberlichtgeschwindigkeit bei der Expansion des Raumes 5.2 Der Warpantrieb von Miguel Alcubierre 5.3 WurmlÃ¶cher 5.4 Hyperraum 6 Weblinks 7 Videos 8 Literatur zur Lorentzianischen Interpretaion [Bearbeiten]
Allgemeines
	ist eine von der Ã¼berwiegenden Mehrheit der Physiker verneinte
	Ob sich Materie oder Information auch Ã¼berlichtschnell (superluminar) ausbreiten kann
	aber noch nicht abschlieÃŸend geklÃ¤rte Frage
	ob sich ein Objekt Ã¼berlichtschnell bewegt
	sondern darauf
	ob eine kausale Beziehung zwischen zwei Raum-Zeit-Punkten bestehen kann
	dass eine Verbindung zwischen ihnen nur durch Ãœberlichtgeschwindigkeit zu erreichen wÃ¤re
	die so weit rÃ¤umlich bzw. so kurz zeitlich getrennt sind
	Dabei kommt es prinzipiell nicht darauf an
	Das umfasst z.B. auch die Situation eines Objektes
	das an einem Ort unvermittelt verschwindet
	um nach weniger als einem Jahr ein Lichtjahr entfernt wieder zu erscheinen. In der klassischen Newtonschen Mechanik kÃ¶nnen Objekte beliebig beschleunigt werden
	kÃ¶nnte auch die Lichtgeschwindigkeit Ã¼bertroffen werden
	Da die Theorie dabei keine Grenzen setzt
	Allerdings gilt die Newtonsche Mechanik nur fÃ¼r hinreichend kleine Geschwindigkeiten (<math>v
Scheinbar Ã¼berlichtschnelle Objekte in der Astronomie
	z.B. in Quasaren
	Im Weltall hat man einige scheinbar superluminare Jets entdeckt
	Die Bewegung eines solchen Jets in unsere Richtung erklÃ¤rt dies als Projektionseffekt
	Der Jet in der Galaxie M87 bewegt sich z.B. mit scheinbar sechsfacher Lichtgeschwindigkeit gegen den Hintergrund (also quer zur uns). ErklÃ¤rung scheinbarer Ãœberlichtgeschwindigkeit durch Projektionseffekte Beispiel (links): Ein leuchtender Knoten im Jet bewege sich mit annÃ¤hernder Lichtgeschwindigkeit
	also nach unten in Richtung Beobachter (rot)
	Im linken Beispiel bewegt er sich im 45-Grad-Winkel auf uns zu
	D.h. er hat nach einem Jahr 0
	7 Lichtjahre vor dem Himmelshintergrund und 0
	7 Lichtjahre in unsere Richtung zurÃ¼ckgelegt
	Das Licht
	ist uns um ein Lichtjahr nÃ¤hergekommen (blaue Linie)
	das der Knoten am Anfang des Jahres aussendet
	das der Knoten am Ende aussendet
	7 Lichtjahre nÃ¤her an der Erde als das zu Beginn des Jahres
	Das Licht
	startet um 0
	Wir messen das Licht aus Punkt zwei also nur 0
	3 Jahre nach dem Licht aus Punkt eins (Unterschied beider violetter Linien auf der Hochachse)
	Gegen den Himmelshintergrund hat der Knoten aber 0
	7 Lichtjahre zurÃ¼ckgelegt
	Er bewegt sich also scheinbar mit mehr als zweifacher Lichtgeschwindigkeit
	Beispiel (rechts): Hier bewegt der Knoten sich im 60-Grad-Winkel auf uns zu
	Die Argumentation bleibt dieselbe
	5 Lichtjahre vor dem Himmelshintergrund zurÃ¼ckgelegt
	also scheinbar mehr als dreifache Lichtgeschwindigkeit
	15 Jahren gemessenen Positionen 0
	aber die Zahlen Ã¤ndern sich: Der Jet hat nun zwischen zwei im Zeitraum von 0
	Je genauer der Jet sich auf uns zubewegt
	um so hÃ¶her sind die scheinbaren Quergeschwindigkeiten
	in dieser Argumentation relativistische Effekte zu bemÃ¼hen
	Es ist nicht notwendig
	werden keine Ãœberlichtgeschwindigkeiten beobachtet
	da Radialgeschwindigkeiten mit dem Doppler-Effekt bestimmt werden
	In radialer Richtung
	also auf uns zu oder von uns weg
	der natÃ¼rlich nicht solchen Projektionseffekten unterliegt
	so kÃ¶nnte man auch in Radialrichtung solche scheinbaren Ãœberlichtgeschwindigkeiten beobachten. [Bearbeiten]
	WÃ¼rde die Geschwindigkeit jedoch aus der Ã„nderung der Entfernung bestimmt (z.B. durch Parallaxe)
Ãœberlichtschnelle Effekte in der Quantentheorie
	[Bearbeiten]
Superluminares Tunneln
	In der UniversitÃ¤t zu KÃ¶ln wurde der Effekt des superluminaren Tunnelns von Mikrowellenphotonen als erstes nachgewiesen
	Medienwirksam wurde ein Teil der Mozart-Sinfonie Ã¼bertragen
	Das Experiment wurde durch andere Gruppen (u.a
	Steinberg und Chiao von der UniversitÃ¤t Berkeley) nachgeprÃ¼ft und bestÃ¤tigt
	Experimente mit Photonen anderer WellenlÃ¤nge
	haben stattgefunden und die Beobachtungen wurden auch hier bestÃ¤tigt
	insbesondere mit sichtbarem Licht
	wenn sich zwischen der Quelle und dem Detektor eine Barriere befindet
	welche die Photonen erst Ã¼berwinden (durchtunneln) mÃ¼ssen
	dass sich eine superluminare Geschwindigkeit dann einstellt
	In allen Experimenten wird festgestellt
	Die Interpretation dieser Messungen als Informationsausbreitung mit Ãœberlichtgeschwindigkeit ist aber keineswegs unumstritten
	dass ein Wellenzug beim Tunneln stÃ¤rker im hinteren Teil gedÃ¤mpft wird als im vorderen
	so dass sich sein IntensitÃ¤tsmaximum nach vorne verlagert
	So kann man z.B. zeigen
	Definiert man die Lage des Maximums als Position des Wellenzuges
	so kann man eine Ãœberlichtgeschwindigkeit errechnen
	ohne dass irgendein Teil des Wellenzuges mit Ãœberlichtgeschwindigkeit vorangeschritten wÃ¤re
	dass Informationen durch Tunneln verloren gehen
	Weiter ist zu beachten
	Um ein vernÃ¼nftiges Ausgangssignal zu bekommen muss man also mehr Information hineinstecken als tatsÃ¤chlich benÃ¶tigt
	was den angeblichen Effekt der InformationsÃ¼bertragung mit Ãœberlichtgeschwindigkeit zunichte macht
	Dies verlangt eine lÃ¤ngere Sendedauer
	indem man eine Mozart-Sinfonie komprimiert
	verschickt und dekomprimiert
	Diese superluminare InformationsÃ¼bertragung kann man auf Ã¤hnliche Weise mit klassischen Hilfsmitteln erreichen
	Wenn die Kompression und Dekompression hinreichend schnell geschieht
	wÃ¤re die Sinfonie mit "Ãœberlichtgeschwindigkeit" Ã¼bertragen worden. [Bearbeiten]
EPR-Effekt
	Ein anderes PhÃ¤nomen
	so sagt die Quantenmechanik voraus
	andererseits nach Messung des einen Teilchens auch sofort der Zustand des anderen Teilchens festgelegt ist
	ist der EPR-Effekt: Hat man zwei verschrÃ¤nkte Teilchen an verschiedenen Orten
	dass einerseits vor der Messung der Zustand jedes einzelnen der Teilchen unbestimmt ist (der Wert der MessgrÃ¶ÃŸe also nicht feststeht)
	bei dem Ãœberlichtgeschwindigkeit in der Quantenmechanik eine Rolle spielen kÃ¶nnte
	Diese von Einstein als "spukhafte Fernwirkung" zurÃ¼ckgewiesene Eigenschaft der Quantenmechanik ist experimentell bestÃ¤tigt
	da die einzelnen Messergebnisse fÃ¼r sich genommen jeweils zufÃ¤llig sind
	um damit Ã¼berlichtschnell zu kommunizieren
	Allerdings lÃ¤sst sich der EPR-Effekt nicht nutzen
	Erst beim Vergleich der Messergebnisse an beiden Teilchen kann die Korrelation festgestellt werden
	unterlichtschnelle InformationsÃ¼bertragung notwendig
	Dazu ist aber erst eine "klassische"
	Beispielsweise beruht die Quantenteleportation auf dieser Kombination aus EPR-Effekt und anschlieÃŸender klassisch Ã¼bertragener Information
	Ob beim EPR-Effekt Ã¼berhaupt Information Ã¼bertragen wird
	ist umstritten und hÃ¤ngt sehr von der Interpretation der Quantenmechanik und des Informationsbegriffs ab
	Eine Interpretation besagt
	dass die Teilchen zusÃ¤tzliche Information in verborgenen Variablen
	d.h. nicht messbaren Eigenschaften
	mitfÃ¼hren
	die die Korrelation steuern
	dass die Messergebnisse dann gewissen statistischen Regeln
	den Bellschen Ungleichungen
	gehorchen mÃ¼ssten
	Man kann jedoch zeigen
	Eine Verletzung dieser Ungleichungen wurde experimentell (wenn auch noch nicht zweifelsfrei) bestÃ¤tigt
	Andere ErklÃ¤rungsversuche ziehen auch zeitumgekehrte Kausalbeziehungen fÃ¼r quantenmechanische Systeme in Betracht. [Bearbeiten]
KÃ¶nnen wir damit in der Zeit zurÃ¼ckreisen?
	Nach der heute weit verbreiteten Einsteinschen Interpretation der speziellen RelativitÃ¤tstheorie wÃ¼rde Ãœberlichtgeschwindigkeit Zeitreisen oder zumindest das Versenden von Nachrichten in die Vergangenheit ermÃ¶glichen
	Der Zusammenhang zwischen Ãœberlichtgeschwindigkeit und Zeitreise lÃ¤sst sich aus den Eigenschaften der Lorentz-Transformation im Minkowski-Diagramm ableiten
	muss zumindest der mathematische Formalismus von Einsteins Arbeit akzeptiert werden
	Da die spezielle RelativitÃ¤tstheorie in Experimenten ausgezeichnet bestÃ¤tigt ist
	auch andere Interpretationen mÃ¶glich
	Dennoch sind
	wie Hendrik Antoon Lorentz zeigte
	Die Lorentzianische Interpretation der speziellen RelativitÃ¤tstheorie macht z
	B. fÃ¼r alle messbaren GrÃ¶ÃŸen die gleichen Voraussagen wie Einstein
	Lorentz setzt aber einen absoluten Raum voraus
	in dem die Lichtgeschwindigkeit konstant c ist
	Mit Einsteins Formeln kann man die Geschehnisse in einem beliebigen Inertialsystem S auf ein beliebiges anderes umrechnen
	weil wir experimentell keinen Unterschied messen kÃ¶nnen
	Nach Einstein sind alle Inertialsysteme gleichberechtigt
	dass ein Ruhesystem
	auch wenn wir diesen nicht messen kÃ¶nnen
	also ein absoluter Raum existieren kann
	Lorentz dagegen stellt fest
	So wie Einstein von einem Inertialsystem auf ein anderes umrechnet
	rechnet Lorentz vom Ruhesystem auf ein beliebiges anderes System um
	werden als Raum- oder Zeitdilatation erklÃ¤rt
	die von denen im Ruhesystem abweichen
	Alle Zeit- und LÃ¤ngenmessungen
	aber letztlich zur gleichen Physik
	Dies fÃ¼hrt zwar zu komplizierteren Rechnungen
	Dieser liegt aber eine andere Philosophie zugrunde
	was z
	B. bei der ErklÃ¤rung des EPR-Experiments eine Rolle spielen kÃ¶nnte
	wobei Zeitreisen nur in bewegten Systemen und nur bei gleichzeitiger rÃ¤umlicher Verschiebung gegen die Bewegungsrichtung mÃ¶glich sind. [Bearbeiten]
	In der Lorentzianischen Interpretation ist Ãœberlichtgeschwindigkeit theoretisch erlaubt
Ãœberlichtgeschwindigkeit in der Kosmologie
	[Bearbeiten]
Ãœberlichtgeschwindigkeit bei der Expansion des Raumes
	Wie geschildert
	ist die Lichtgeschwindigkeit in Einsteins spezieller RelativitÃ¤tstheorie eine obere Grenze: Relativ zu einem Inertialsystem kann sich nichts schneller als mit Lichtgeschwindigkeit bewegen
	Diese Aussage kann nicht ohne weiteres auf das Universum als Ganzes Ã¼bertragen werden
	das mit der allgemeinen RelativitÃ¤tstheorie beschrieben wird
	Denn nach heutiger Auffassung kann die Lichtgeschwindigkeit lokal zwar nicht Ã¼berschritten werden
	also der Raum selbst
	aus
	Nach der allgemeinen RelativitÃ¤tstheorie dehnt sich aber das Universum
	Dies fÃ¼hrt zu einer zusÃ¤tzlichen VergrÃ¶ÃŸerung der Entfernungen
	Anschaulich stellt man sich eine Ameise vor
	wÃ¤hrend der Ballon aufgeblasen wird
	die auf einer BallonoberflÃ¤che von A nach B lÃ¤uft
	weil sie mit der sich ausdehnenden BallonoberflÃ¤che mitgetragen wird
	Obwohl die Ameise mit HÃ¶chstgeschwindigkeit in Richtung B lÃ¤uft
	kann es sein
	dass sie sich zunÃ¤chst von B entfernt
	Der Punkt B entfernt sich in diesem Beispiel schneller von A weg
	als die Ameise rennen kann
	obwohl sie sich lokal nur weniger schnell als Licht bewegen kÃ¶nnen
	Sehr Ã¤hnlich kÃ¶nnen ferne Galaxien in gewissem Sinne mit Ãœberlichtgeschwindigkeit von uns weggetragen werden
	Dass sich das Universum ausdehnt
	ist durch Analyse der kosmologischen Rotverschiebung sehr gut belegt. [Bearbeiten]
Der Warpantrieb von Miguel Alcubierre
	Ebenfalls auf "Bewegung" der Raumzeit ohne lokale Ãœberschreitung der Lichtgeschwindigkeit beruht der Warp-Antrieb von Miguel Alcubierre
	Durch entsprechende Wahl der Raumzeit ist es rein rechnerisch mÃ¶glich
	ohne lokal die Lichtgeschwindigkeit zu Ã¼berschreiten
	im einem Bereich derselben Ãœberlichtgeschwindigkeit zu erreichen
	so genannte exotische Materie
	Allerdings brÃ¤uchte man zur Herstellung einer solchen Metrik Materie mit negativer Energiedichte
	FÃ¼r die Existenz solcher Materie gibt es bisher keinen Hinweis
	die gegen deren Existenz sprechen. [Bearbeiten]
	zudem gibt es theoretische Argumente
WurmlÃ¶cher
	Ein damit verwandter Effekt ist das Durchqueren so genannter WurmlÃ¶cher
	das oft in Science-Fiction-Romanen verwendet wird
	Dabei fÃ¤hrt ein Raumschiff zwar lokal nicht schneller als Licht
	Es nimmt aber im gekrÃ¼mmten Raum eine AbkÃ¼rzung
	so dass es im Endeffekt doch schneller als das Licht am Ziel ankommt
	Mit dieser Technik wÃ¤ren auch Zeitmaschinen denkbar
	Solche WurmlÃ¶cher kÃ¶nnen zwar in der RelativitÃ¤tstheorie theoretisch konstruiert werden
	dass sie in der Praxis sehr unstabil wÃ¤ren
	Es scheint aber
	so dass nicht einmal Informationen durch sie hindurch geleitet werden kÃ¶nnten
	Auch hier kÃ¶nnte man theoretisch mit exotischer Materie Abhilfe schaffen. [Bearbeiten]
Hyperraum
	in den unsere Raumzeit eingebettet sein kÃ¶nnte
	Einen vergleichbaren Effekt gÃ¤be die ebenfalls in der Science-Fiction gerne verwendete Vorstellung einer AbkÃ¼rzung durch einen Hyperraum
	reise man quer durch die Erde anstatt entlang der OberflÃ¤che
	Die Idee ist dabei folgende: Um den Weg vom Nordpol zum SÃ¼dpol abzukÃ¼rzen
	Der Weg durch die Erde (in die dritte Dimension) ist kÃ¼rzer als der Weg auf der (zweidimensionalen) ErdoberflÃ¤che
	Genauso kÃ¶nnte man sich vorstellen
	dass unsere Raumzeit auch in einen hÃ¶herdimensionalen Hyperraum eingebettet ist (wie die ErdoberflÃ¤che in den Raum)
	und man daher durch den Hyperraum abkÃ¼rzen kÃ¶nnte
	um schneller als das Licht im Normalraum am Ziel anzukommen
	Auch hier wÃ¼rde man (im Hyperraum) nicht schneller als Lichtgeschwindigkeit fliegen mÃ¼ssen
	Es gibt allerdings bisher keinerlei Hinweise auf eine Einbettung der Raumzeit in einen hÃ¶herdimensionalen Raum. [Bearbeiten]
Weblinks
	das die UnmÃ¶glichkeit Ã¼berlichtschneller Informationsverbreitung belegt. http://www.uni-koeln.de/~abb11: Dokumente der KÃ¶lner Gruppe
	die sich mit dem Tunneln von Mikrowellen beschÃ¤ftigt hat http://theory.gsi.de/~vanhees/faq/nimtz/nimtz.html: Argumente gegen eine Interpretation des Tunneleffektes als Ã¼berlichtschnelle Informationsausbreitung http://www.stillmoving.ca/physics/usenetFAQ.php?mode=1&faqID=63: UsenetPhysics-FAQ Ã¼ber Tachyonen (englisch) http://www.astro.cf.ac.uk/groups/relativity/papers/abstracts/miguel94a.html Der Warpantrieb von Miguel Alcubierre (Original-Artikel) [Bearbeiten]
	http://www.heise.de/tp/deutsch/inhalt/lis/15882/1.html Neuestes Experiment
Videos
	Real Video: alpha centauri: Gibt es Ãœberlichtgeschwindigkeit? (http://www.br-online.de/cgi-bin/ravi?v=alpha/centauri/v/&g2=1&f=040707.rm) [Bearbeiten]
Literatur zur Lorentzianischen Interpretaion
	Karlsbad en:faster-than-light ja:è¶…å…‰é€Ÿèˆªæ³• pl:prÄ™dkoÅ›Ä‡ nadÅ›wietlna
	Die Einsteinsche und Lorentzianische Interpretation der speziellen und allgemeinen RelativitÃ¤tstheorie
	Verlag relativistischer Interpretationen - VRI
	Selleri/Brandes/Czerniawski/Hoyer/Wohlrabe

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Allgemein

Allgemeines

Scheinbar Ã¼berlichtschnelle Objekte in der Astronomie

Ãœberlichtschnelle Effekte in der Quantentheorie

Superluminares Tunneln

EPR-Effekt

KÃ¶nnen wir damit in der Zeit zurÃ¼ckreisen?

Ãœberlichtgeschwindigkeit in der Kosmologie

Ãœberlichtgeschwindigkeit bei der Expansion des Raumes

Der Warpantrieb von Miguel Alcubierre

WurmlÃ¶cher

Hyperraum

Weblinks

Videos

Literatur zur Lorentzianischen Interpretaion