Was passiert bei Lichtgeschwindigkeit wenn sich zwei Raumschiffe begegnen?

Hallo Benadino,

im Alltag addieren wir die Geschwindigkeiten von 2 sich aufeinander zu bewegenden Objekten einfach.
Intuitiv würden wir deshalb die Geschwindigkeiten Deiner beiden Raumschiffe zu einer Relativgeschwindigkeit addieren, die über der Lichtgeschwindigkeit liegt.... und das ist ein falsches Ergebnis.

Der Punkt ist, dass sich Geschwindigkeiten eigentlich NIE einfach addieren - nur bei so niedrigen Geschwindigkeiten wie in unserem Alltag ist das eine sooooo gute Näherung, dass uns nie auffällt, dass wir eigentlich mit der einfachen Addition im Alltag ständig einen Fehler machen.

Tatsächlich gilt immer die Formel für die relativistische Geschwindigkeitsaddition.

v_relativ =  v1 + v2 /(1+ v1 * v2/c²)

(http://homepage.univie.ac.at/franz.embacher/SRT/Geschwindigkeitsaddition.html)

Die Relativgeschwindigkeit bleibt immer kleiner als die Lichtgeschwindigkeit. (Weil für v1 gegen c und v2 gegen c ergibt sich als Grenzwert der Relativgeschwindigkeit 2c/2 = c). Bei sehr kleinen Geschwindigkeiten ergibt sich als Näherung der Formel unser Alltagsfall v_relativ =  v1 + v2

Die Raumschiffe würden also mit weniger als Lichtgeschwindigkeit aneinander vorbeirauschen, wobei die Relativgeschwindigkeit minimal näher an c wäre als die Einzelgeschwindigkeiten.

Das Ganze ist experimentell übrigens sehr gut bestätigt am Zerfall von Pionen. Diese fliegen mit fast Lichtgeschwindigkeit und senden beim Zerfall 2 Photonen in entgegengesetzte Richtungen aus. Wenn man die Zerfälle beobachtet, bei denen ein Photon nach vorne, in Flugrichtung ausgesendet wird und eines nach hinten, dann würden sich die Geschwindigkeiten der Photonen stark unterscheiden, wenn die Relativitätstheorie falsch läge. Tatsächlich zeigen alle Messungen aber mit hoher Genauigkeit, dass sich beide Photonen brav mit Lichtgeschwindigkeit bewegen. (Nachzulesen ist das sehr schön beschrieben z.B. hier: http://www.relativitätsprinzip.info/experimente/pionen.html)

Was würde man sehen, wenn man aus den Raumschiffen rausschaut?

Man darf hier die Effekte der Längenkontraktion nicht vergessen - Nähert man sich der Lichtgeschwindigkeit, bekommt man einen (farbverzerrrten) Tunnelblick, weil einen nur noch die Photonen von fast von vorne in Flugrichtung erreichen.

Sehr schön kann man sich diese Effekte auf dieser Webseite hier anschauen: Tempolimit Lichtgeschwindigkeit zeigt an Computersimulationen, wie die Welt aussähe, wenn wir mit fast Lichtgeschwindigkeit unterwegs wären:

http://www.tempolimit-lichtgeschwindigkeit.de/bewegung/bewegung.html

Grüße

Ach ja: P.S.: " und was würde passieren wenn beide Raumschiffe kollidieren?"

Das ist der feuchte Traum jedes Teilchenphysikers am CERN...

Kein Raumschiff kann Lichtgeschwindigkeit erreichen.

Es kann nur beliebig lange stark beschleunigt werden.

Geschwindigkeit als solche gibt es gar nicht: Es macht immer nur Sinn, davon zu sprechen, wie schnell sich ein Raumschiff relativ zu einem bestimmten anderen Objekt - einem Stern etwa - bewegt.

Wie hoch die Geschwindigkeit des Raumschiffs einem Beobachter erscheint, ist davon abhängig, wie schnell sich das Raumschiff ihm gegenüber bewegt. Diese von ihm gemessene Geschwindigkeit wird stets kleiner sein als die des Lichts.

Er würde ein Raumschiff "sehen" (physiologische Faktoren mal ausgenommen), dass mit Lichtgeschwindigkeit vorbeifliegt. Das Raumschiff ist aber aufgrund der Zeitdilatation und Lorentzkontraktion, die sich aus der allgemeinen Relativitätstheorie ergibt, stark verzerrt und in die Länge gezogen.

würden sie mit doppelter Lichtgeschwindigkeit aneinander vorbei rauschen?

Nein sie würden nur mit Lichtgeschwindigkeit aneinander Vorbeifliegen, klingt zwar nach der gängigen Physik (Newtonsche Mechanik) unlogisch, aber so ist es nunmal.

Selbiges gilt auch für ein Auto dass auf eine Lichtquelle zufährt. Das Auto fährt mit 200km/h und selbst wenn man es unendlich genau messen könnte, das Licht würde "nur" mit Lichtgeschwindigkeit ankommen, egal ob das Auto steht oder sich bewegt. Also nicht mit Lichtgeschwindigkeit + 200km/h oder so.

was würde passieren wenn beide Raumschiffe kollidieren?

Du kannst dir ja mal die kinetische Energie so eines Schiffes berechnen (k-Faktor nicht vergessen) und dann nachsehen was da so rauskommt.

Wir haben das mal mit einem Raumschiff gerechnet dass sich mit 99% der Lichtgeschwindigkeit bewegt und mit einem Kieselstein kollidiert. Die Auftretende Energie war in der Größenordnung der stärksten jemals gebauten Wasserstoffbombe. (Ich glaube die Kollision war um den Faktor 1.3 stärker)

Frage 1.Teil: gar nichts...siehst du das Licht, wie es aus der Glühbirne kommt und dann den Boden erhellt? Der Mensch ist gar nicht dafür geschaffen solche Geschwindigkeiten zu erfassen, warum solltest du dann ein Raumschiff erkennen, das mit 299792458 m/s an dir vorbei rauscht?

Bei Kollision? - Wahrscheinlich Kernfusionen...eine Explosion im Weltall halte ich für unwahrscheinlich, wahrscheinlich wäre eher ein Brei der in beide Richtungen wieder austritt.

Exakt mit Lichtgeschwindigkeit kann sich keine Masse bewegen, denn dazu wäre eine unendliche Energiemenge nötig. Also nehmen wir an, die beiden Raumschiffe fliegen mit 99% Licht, okay? Ein derartiges Tempo nennt man "relativistische Geschwindigkeit" und dann passieren seltsame Dinge. Eigentlich passieren die bei jeder Geschwindigkeit, aber nur bei sehr hohem Tempo kann man es tatsächlich feststellen.

Die Geschwindigkeiten addieren sich nicht einfach, die Raumfahrzeuge begegnen sich also nicht mit 2 mal 99% - also 198% Lichtgeschwindigkeit. Die Formel ist ein wenig komplizierter: https://de.wikipedia.org/wiki/Relativistisches_Additionstheorem_f%C3%BCr_Geschwindigkeiten

Geschwindigkeiten addieren sich also nicht zu 100% Lichtgeschwindigkeit, sondern man kommt dieser Geschwindigkeit nur immer näher.