Phantasie ist wichtiger als Phantasie ist wichtiger als Wissen, Wissen,

denn Wissen ist begrenzt.denn Wissen ist begrenzt. Phantasie umgibt die Phantasie umgibt die

ganze Welt.ganze Welt.

www-linux.gsi.de/~wollewww-linux.gsi.de/~wolle

Am Äquator rotiert die Erde mit 1700km/h (1100km/h)

Die Erde dreht sich um die Sonne mit 108 000km/h

Zum Vergleich:Der Mars dreht sich mit 87 000km/hDie Venus dreht sich mit 130 000km/h

Die Sonne dreht sich um das Zentrum der Milchstrasse mit 900 000km/h

Die Milchstrasse gehört zu einer Gruppe von 10000 Galaxien. Wir bewegen uns durch den Supercluster Richtung der Konstellation Centaurus mit 2 000 000km/h

Der Raum zwischen den Galaxien dehnt sich mit (18-72) 000 000km/h aus.

Lichtgeschwindigkeit: 1 080 000 000km/h

Nähert man sich Jupiter mit 80% Lichtgeschwindigkeit, so ist seine Farbe ins Blau verschoben. (Dopplereffekt)

Reisen mit fast Lichtgeschwindigkeit

Bei 99% Lichtgeschwindigkeit sind die Saturnringe verzerrt, da das Licht von den verschiedenen Stellen unterschiedliche Zeit zu uns braucht.

Reisen mit fast Lichtgeschwindigkeit

Aberration: Winkelkompression der Lichtstrahlen zwischen dem ruhenden und bewegten BeobachterVerzerrung: Änderung der Gestalt und Position eines Objekts, da unterschiedliche Teile zu unterschiedlichen Zeiten gesehen werden

Eine Kugel (a) ist bei 95% Lichtgeschwindigkeit zu einem Ellipsoid kontrahiert (b). Wenn man die bewegte Kugel ansieht, erscheint sie kreisrund, dafür gedreht (c). "Klassisch" (d.h. ohne Längenkontraktion) berechnet, sieht die bewegte Kugel eher wie ein Zeppelin aus (d).

Der WDer Würfelürfel bewegt sich mit 95% bewegt sich mit 95% Lichtgeschwindigkeit.Lichtgeschwindigkeit.www.tat.physik.uni-tuebingen.de/~tmueller/SRTVis

Der Doppler EffektDer Doppler Effekt

NNähert sich das Polizeiautoähert sich das Polizeiauto werden die Schallwellen werden die Schallwellen komprimiert und die Tonhkomprimiert und die Tonhöhe öhe nimmt zu.nimmt zu. Entfernt es sich Entfernt es sich werden die werden die Schallwellen gestreckt und die Schallwellen gestreckt und die TonhTonhööhe nimmt ab. he nimmt ab.

Rotverschiebung (Doppler Effekt)

Edwin Abbott Abbott (1838-1926)Edwin Abbott Abbott (1838-1926)

Zeitmessung

ZeitmessungZeitmessung

Was ist Zeit?

„Zeit ist das, was man an der

Uhr abliest.“Albert Einstein

ZeitmessungZeitmessungbessere Fragestellung:

Wie misst man Zeit?

Zeiteinteilungdurch

wiederkehrende Ereignisse

ZeitmessungZeitmessungZeitmessung mittels

Lichtuhr

bewegte Lichtuhrenticken

langsamer

So lange sich zwei Personen nicht bewegen, bestSo lange sich zwei Personen nicht bewegen, bestätigen beide, ätigen beide, dass ihre Uhren im gleichen Takt ticken.dass ihre Uhren im gleichen Takt ticken.

Zeitmessung mit bewegten UhrenZeitmessung mit bewegten Uhren

Da die Lichtgeschwindigkeit konstant ist, denkt der ruhende Da die Lichtgeschwindigkeit konstant ist, denkt der ruhende Beobachter, dass die bewegte Uhr langsamer tickt als die Beobachter, dass die bewegte Uhr langsamer tickt als die eigene.eigene.

10% 0.995

20% 0.980

30% 0.900

40% 0.908

50% 0.893

60% 0.800

70% 0.714

80% 0.600

90% 0.436

99.9% 0.045

Geschwindigkeit v/c

Zeitverzögerung

Darstellung im Raumzeit-Darstellung im Raumzeit-DiagrammDiagramm

Eine Uhr bei 0%Eine Uhr bei 0%

LichtgeschwindigLichtgeschwindigkeitkeit

Die gleiche Uhr bei 90%Die gleiche Uhr bei 90%

LichtgeschwindigkeitLichtgeschwindigkeit

RelatiRelativitätvität

RelativitRelativitätät vor Einstein vor Einstein

Bei große GeschwindigkeitenBei große Geschwindigkeiten

Die Geschwindigkeit des Balls Die Geschwindigkeit des Balls betrbeträgt fägt fürür Dave Dave 40 ft/s40 ft/s

Die Geschwindigkeit von Dave Die Geschwindigkeit von Dave relative zu Nolan ist relative zu Nolan ist 50 ft/s50 ft/s

So betrSo beträgt die Geschwindigkeit ägt die Geschwindigkeit des Ballsdes Balls relative zu Nolan relative zu Nolan 90 90 ft/sft/s

300,000,000 m/s f300,000,000 m/s für ür Dave, Dave, sind nicht gleich sind nicht gleich 300,000,000 m/s relative zu 300,000,000 m/s relative zu Nolan?Nolan?

Eine Sekunde fEine Sekunde füür Dave sind r Dave sind nicht eine Sekunde fnicht eine Sekunde fürür Nolan.Nolan.

2/1 cvu

vuw

vuw

Das universelle GeschwindigkeitslimitDas universelle Geschwindigkeitslimit

AbstAbstände schrumpfenände schrumpfen in Richtung der in Richtung der BewegungBewegung Massen werden grMassen werden gröößerßer mit der mit der GeschwindigkeitGeschwindigkeit Nichts bewegt sich schneller als LichtNichts bewegt sich schneller als Licht

Fahrt mit einer Stassenbahn bei nahezu Lichtgeschwindigkeit:Fahrt mit einer Stassenbahn bei nahezu Lichtgeschwindigkeit:

Der Scheinwerfereffekt erhellt die Szene voraus und verdunkelt die Der Scheinwerfereffekt erhellt die Szene voraus und verdunkelt die Szene nach hinten.Szene nach hinten.

www.anu.edu.au/Physics/Searle

E = Energie (in Joule, J)E = Energie (in Joule, J)

m = Masse (kg)m = Masse (kg)

c = Lichtgeschwindigkeit c = Lichtgeschwindigkeit (m/s)(m/s)

chemische chemische EnergieEnergie thermische thermische EnergieEnergie kinetische kinetische EnergieEnergie

e—

e+

Positron-Elektron VernichtungPositron-Elektron Vernichtung

e+e- Masse Lichtphotonen

Materie ↔ EnergieMaterie ↔ Energie

PaarerzeugungPaarerzeugung

Lichtphoton

Diese Energie soll eine 100 Watt Diese Energie soll eine 100 Watt GlGlühühlampe betreiben: Wie lange wird lampe betreiben: Wie lange wird sie brennen? sie brennen?

Sonnenmasse: 2 10Sonnenmasse: 2 103030 [kg] [kg]

75% Wasserstoff (75% Wasserstoff (HH), 25% Helium ), 25% Helium ((HeHe))

H He 7 10H He 7 101111 [kg/s] [kg/s]

Energieertrag: 4 10Energieertrag: 4 102626 [Ws] [Ws]

1,4 [kWs/m1,4 [kWs/m22] erreicht die Erde] erreicht die Erde

Massenunterschied: 0,050 10Massenunterschied: 0,050 10-27-27 [kg] [kg]

Energiegewinn: 0,45 10Energiegewinn: 0,45 10-11 -11 [J] [J]

Energiegewinn: 28,3 [MeV]Energiegewinn: 28,3 [MeV]

SpaltungSpaltung von von 235235U setzt eine U setzt eine Energie von ~200 MeV Energie von ~200 MeV (0.000,000,000,032 J) frei.(0.000,000,000,032 J) frei.

Eine sehr kleine Eine sehr kleine Energiemenge?Energiemenge?

Es ist jedoch eine Energiemenge, Es ist jedoch eine Energiemenge, die mehr als eine Million mal die mehr als eine Million mal grgrößer ist als bei der Verbrennung ößer ist als bei der Verbrennung eines Petrolium-Molekeines Petrolium-Molekülsüls in einem in einem Automotor entsteht. Automotor entsteht.

Mit anderen Worten: Benutzt man Mit anderen Worten: Benutzt man einen Tank Benzin pro Woche, so einen Tank Benzin pro Woche, so wwürde die Spaltenergie eines Tanks ürde die Spaltenergie eines Tanks 235235U fU für 19000 Jahre ausreichen, ür 19000 Jahre ausreichen, bevor man nachtanken müßte!bevor man nachtanken müßte!

Im Falle von Im Falle von 1000 kg1000 kg 235235U Spaltung entsteht eine Masse von 1 U Spaltung entsteht eine Masse von 1 kg, die in Energie umgewandelt wird. kg, die in Energie umgewandelt wird.

E=9 10E=9 101616 J = 2.5 10 J = 2.5 101010 kWhkWh

2.8 102.8 1099 kg kg KohleKohle sind notwendig, um die gleiche Energie zu sind notwendig, um die gleiche Energie zu produzieren. produzieren.

Wenn wir in eine Strassenbahn eintauchen, so Wenn wir in eine Strassenbahn eintauchen, so rotieren alle Teile unabhrotieren alle Teile unabhängig voneinander ängig voneinander und und es scheint, als ob sie von innen nach aussen es scheint, als ob sie von innen nach aussen verdreht werden.verdreht werden.www.anu.edu.au/Physics/Searle