Elementare Ursache von Kräften auf Objekte

Eclipse4: Es werden keine Uhren verfrachtet. Sie werden nur verglichen, und zwar räumlich immer am selben Ort, wo sich beide gleichzeitig befinden und sich quasi die Hand geben können.

Zwei solche Vergleiche in Folge zeigen dann ganz eindeutig und unsymmetrisch, welche der beiden Uhren inzwischen mehr Zeiteinheiten gezählt hat und welche weniger. Dazu müssen die beiden Vergleichsuhren nicht synchronisiert sein. Lediglich alle zueinander ruhenden Uhren in einem Ruhesystem müssen synchronisiert sein, d.h. alle gleichzeitig die gleiche Zeit anzeigen.

Eine Symmetrie zeigt sich nur, wenn man die Zeitkoordinaten von Ereignissen vergleicht, die nicht gleichzeitig am selben Ort im Raum stattfinden. Es ist so: Während sich zwei Uhren voneinander entfernen, kann jede völlig zu recht sagen: "Die andere Uhr dort zeigt jetzt weniger Reisezeit an als ich selber."

Es liegt daran, dass das "jetzt" einer Uhr nicht gleichzeitig auch das "jetzt" der anderen Uhr ist (Relativität der Gleichzeitigkeit). Beim Treffen zweier Uhren kann das aber nicht passieren. Das "jetzt" der einen Uhr ist dann auch das "jetzt" der anderen Uhr, und so zeigt jede ihre wahre, sogenannte Eigenzeit in genau diesem Moment, ganz unsymmetrisch und invariant für jeden Beobachter, sei er nun bewegt oder unbewegt zu den beiden Vergleichsuhren.

Ach, also doch? Es gibt Unterschiede in der Dichte, die vom Beobachter abhängen? Hattest du das bisher nicht permanent bestritten?

Na genau so wie die zweifelsfrei objektiv gegebene Anzeige zweier Uhren, die sich gegeneinander bewegt am selben Ort im Raum treffen. Was jede anzeigt hängt vom Bezugsystem ab, in dem sie ruht und vor sich hin tickt, und dennoch sind die beiden Anzeigen beim Treffen ganz eindeutig, physikalisch real und ggf. unterschiedlich.

Rainer Raisch schrieb:

Rudi Knoth schrieb:

Bei den Elektronen bin ich mir da nicht so sicher. Eventuell ist da das Problem bei der Betrachtung mit der Längenkontraktion.

Es kommt immer auf das Bezugssystem an, das beobachtet.

Aus Sicht der Elektronen sind die Atome dichter.

Tatsächlich haben sich beim Einschalten des Stroms die Abständer der Elektronen aus deren eigener Sicht vergrößert. Das ist keine Folge der Längenkontraktion als solche, sondern eine Folge der Beschleunigung beim Einschalten des Stroms. Die Elektronen wechseln dabei wie beim Zwillingsparadoxon ihr Inertialsystem. Hierdurch ändern sich unmittelbar auch ihre Eigenabstände, weil jedes Elektron unabhängig beschleunigt wird. Diese Beschleunigung ist nur aus Sicht des Laborsystems für alle Elektronen (quasi) gleich. Daher bleiben die Abstände aus Sicht des Laborsystems unverändert. Aus Sicht der Elektronen kann man es sich hingegen wie eine Welle der Beschleunigung vorstellen, die also minimal zeitlich versetzt auf jedes Elektron wirkt. Das entspricht der Uhrendesynchronisation in bewegten Körpern.

Wolfgang24-1 schrieb:

Die transienten Vorgänge beim Einschalten klingen doch innerhalb weniger Millisekunden vollständig ab.

Rainer Raisch schrieb:

Wolfgang24-1 schrieb:

Die transienten Vorgänge beim Einschalten klingen doch innerhalb weniger Millisekunden vollständig ab.

Das ERGEBNIS ist unabhängig von der Dauer des Einschaltvorganges (Δv = a·t):
Δτ = γ·L·v/c²
Daraus ergibt sich dabei ein vergrößerter Eigenabstand von
L' = L·γ

Wolfgang24-1 schrieb:

relativistischen Dauer des Einschaltvorgangs

Wolfgang24-1 schrieb:

wenn sich beim Einschalten ein Ladungsungleichgewicht eingestellt hat, dass das dann sozusagen schockgefrostet wird und sich nicht mehr ändert?

Rainer Raisch schrieb:

Wolfgang24-1 schrieb:

relativistischen Dauer des Einschaltvorgangs

Das hast Du missverstanden, Δτ ist nicht die Dauer des Einschaltvorganges, sondern die Uhrendesynchronisation über die Entfernung L.

Die Beschleunigungsdauer ist
t = v/(E·Rho) = v·D·me/(U·e)


Die resultierende Uhrendesynchronisation hängt davon aber nicht ab, sondern von der Endgeschwindigkeit v und dem Eigenabstand letztlich L'.

Wolfgang24-1 schrieb:

wenn sich beim Einschalten ein Ladungsungleichgewicht eingestellt hat, dass das dann sozusagen schockgefrostet wird und sich nicht mehr ändert?

Es ist zwar richtig, dass der Leiter für die Elektronen positiv geladen ist, aber woher sollten neue kommen. Die Spannung pumpt genauso viele hinein wie heraus.

falsch, das gilt im Vakuum:
Die Driftgeschwindigkeit ist gar nicht so winzig wie ich immer dachte
vs = ²(2e·U/me)

Eclipse4 schrieb:

 
Bezogen auf unsere Ruhesysteme im stromdurchflossenen Leiter betrachten wir ein Volumen V = λ∙A mit Länge λ und Querschnittsfläche A:

Allen in S des Leiters ruhenden Leiter-Atomen geben wir eine Uhr, und alle diese Uhren zeigen synchron stets die gleiche Eigenzeit t als Zeitkoordinate in S, wie es sich für ein Inertialsystem gehört.

Das gleiche für die Elektronen, die durch das Atomgitter strömen und zueinander in S' ruhen. Jedes bekommt eine Uhr, und all diese Uhren zeigen synchron stets die gleiche Eigenzeit t' als Zeitkoordinate in S', wie es sich für ein Inertialsystem gehört.

In S bewegen sich die Elektronen samt Uhr entlang der ruhenden Atome, und in S' bewegen sich die Atome samt Uhr entlang der ruhenden Elektronen. Die Relativgeschwindigkeit v=s/t ist in beiden Systemen genau gleich.

Es befinde sich nun ein Elektron an der Stelle x=0 des Volumens V im Leiter, wo auch ein Leiter-Atom sitzt. Die Uhr des Atoms und die des Elektrons sind also gleichzeitig am selben Ort bei x=0 und ihre Uhren zeigen hier ganz eindeutig t und t' an. Jeder, der es beobachtet kann es bezeugen. Uhren lügen nicht. Es ist Fakt.

In S legt dann das Elektron von x=0 mit der Geschwindigkeit v=s/t den Weg λ = v∙Δt durch das Volumen V des Atomgitters zurück. Am Ende bei x=λ ruht ein Leiter-Atom mit seiner Uhr. Die Uhr aller Leiter-Atome haben inzwischen synchron genau Δt weiter gezählt, aber die Uhr dieses bewegten Elektrons hat lediglich Δt' = Δt / γ weiter gezählt. Der Uhrenvergleich ist eindeutig. Jeder, der das Treffen der Uhren bei x=λ beobachtet kann es bezeugen. Die bewegte Uhr des Elektrons ging anscheinend langsamer. Uhren lügen nicht. Es ist Fakt.

In S' ist damit ebenso Fakt: Bei s=0 trat ein bewegtes Leiter-Atom ins Volumen V ein. Es hat sich mit v=s/t weiter bewegt und dabei seine Eigenzeit Δt weiter gezählt, bis es ein ruhendes Elektron mit der Eigenzeit und Δt' = Δt / γ erreicht hat. Dabei hat es den Weg v∙Δt' = v∙Δt / γ zurück gelegt. Und das ist mit γ ≥ 0 eindeutig ein kürzerer Weg ist als λ = v∙Δt !

Fakt ist also: Ein- und dasselbe Raumvolumen V = λ∙A, das zweifellos vom bewegten Elektron durchquert wird, ist in S' kürzer als λ. Es ist faktisch zum Volumen V' = V/γ transformiert und sieht nicht nur so aus. In S' sind sämtliche Leiter-Atome, die sich darin befinden, in diesem kleineren Volumen verdichtet. Die Längenkontraktion ist physisch real. q.e.d.

 

Wolfgang24-1 schrieb:

Du musst bedenken dass Genauigkeiten im einstelligen Nanosekundenbereich erforderlich sind. Bei Kriechgeschwindigkeiten wären es sogar Picosekunden.

Wolfgang24-1 schrieb:

Wie kommst du denn dann noch darauf, dass die Länge, die ein Elektron in irgend einer Zeitspanne im Leiter zurücklegt, für die Ladungsdichte relevant sein könnte.

Wolfgang24-1 schrieb:

In das Volumen V = λ∙A treten doch immer gleich viel Elektronen ein wie auf der anderen Seite herauskommen.

Eclipse4 schrieb:

Wolfgang24-1 schrieb:

Du musst bedenken dass Genauigkeiten im einstelligen Nanosekundenbereich erforderlich sind. Bei Kriechgeschwindigkeiten wären es sogar Picosekunden.

Was hast du denn immer mit der Synchronisation?

Wir sind bei der Theorie. Eine Uhr der SRT ist per Definition eine ideale Uhr. Die tickt immer 100% korrekt, ganz egal wie genau man es in der Praxis erreichen kann. In einem Inertialsystem ticken alle zueinander ruhenden Uhren synchron, d.h. sie zeigen stets gleichzeitig die gleiche Zeit. Das ist einfach Voraussetzung. Natürlich müssen sie in der Praxis zuerst so eingestellt werden.

Zueinander bewegte Uhren ticken grundsätzlich asynchron. Man kann sie gar nicht synchronisieren. Sobald sich eine Uhr in Bewegung setzt tickt sie nicht mehr synchron mit einer in Ruhe verbliebenen. Die Desynchronisierung geschieht mit der Beschleunigung.

Eclipse4 schrieb:

Wolfgang24-1 schrieb:

Wie kommst du denn dann noch darauf, dass die Länge, die ein Elektron in irgend einer Zeitspanne im Leiter zurücklegt, für die Ladungsdichte relevant sein könnte.

Ich habe haarklein vorexerziert, wie ich darauf komme und warum so sein muss. Dass du es nicht verstehst wundert mich nicht mehr.

Wolfgang24-1 schrieb:

In das Volumen V = λ∙A treten doch immer gleich viel Elektronen ein wie auf der anderen Seite herauskommen.

Es ist völlig irrelevant wie viele es sind. Um zu zeigen was Sache ist reicht ein einziges. Sie tun eh alle das gleiche.

Wolfgang24-1 schrieb:

Eclipse4 schrieb:

Wir sind bei der Theorie. [...]

Du scheinst wirklich nicht zu wissen, wie so ein Abgleich von Atomuhren abläuft [...]
Was du hier hingegen so bezüglich des Uhrenvergleichs und der Synchronität in verschiedenen Referenzsystemen schilderst, hat mit der Praxis nichts zu tun.

Die Diskussion kann man auf einen ganz kurzen Nenner bringen. Aus Sicht des Leiters ziehen sich die stromtragenden Elektronen zusammen und vergrößern so die negative Raumladung. Aus Sicht der stromtragenden Elektronen ziehen sich die Atomrümpfe zusammen und vergrößern so die positive Raumladung. Das ist doch ein klarer Widerspruch, der nur dadurch gelöst werden kann, dass keine Raumladung vergrößert wird.

1. der populären Kurzfassung
2. der vollständigen relativistischen Beschreibung

• Im Ruhesystem des Leiters sind die Atomrümpfe in Ruhe.
• Die Elektronen bewegen sich.
• Also würden sich die Elektronenabstände verkürzen.
• Daraus entstünde eine negative Raumladung.

• Im Ruhesystem der Elektronen sind die Elektronen in Ruhe.
• Die Atomrümpfe bewegen sich.
• Also würden sich die Atomabstände verkürzen.
• Daraus entstünde eine positive Raumladung.

„Die bewegte Spezies kontrahiert.“

• Wie wurde der Strom aufgebaut?
• Welche Dichte hatten die Elektronen vor dem Einschalten?
• Welche Randbedingungen gelten?

Wenn die Existenz der Raumladung allein auf der Idee beruht, dass die jeweils bewegte Ladungssorte kontrahiert, dann kann dieselbe Logik je nach Bezugssystem positive oder negative Raumladung erzeugen.

„Die bewegten Ladungen kontrahieren, also entsteht Raumladung.“

• positive Raumladung,
• negative Raumladung,
• Elektronenruhssystem,
• Leiterruhsystem,

Der Widerspruch beweist, dass es keine Raumladung geben kann.

Der Widerspruch zeigt, dass die naive Interpretation „die bewegte Ladungsverteilung kontrahiert und erzeugt dadurch die Raumladung“ keine konsistente fundamentale Erklärung sein kann.

Eclipse4 schrieb:

Wolfgang24-1 schrieb:

Eclipse4 schrieb:

Wir sind bei der Theorie. [...]

Du scheinst wirklich nicht zu wissen, wie so ein Abgleich von Atomuhren abläuft [...]
Was du hier hingegen so bezüglich des Uhrenvergleichs und der Synchronität in verschiedenen Referenzsystemen schilderst, hat mit der Praxis nichts zu tun.

Was du so von der Praxis erzählst ist völlig irrelevant, nur wieder ein weiteres Spielchen zur Ablenkung. Synchronisierte Uhren sind Voraussetzung. Wie das gemacht wird spielt überhaupt keine Rolle. Es geht rein um die Theorie.

Übrigens beschreibst du mit der Atomuhr und Flugzeug genau das, was ich mit Atom und Elektron beschreibe. Sie müssen zweimal zusammen kommen für einen brauchbaren Vergleich. Die Uhr vom Flugzeug zeigt am Ende immer weniger Zeit an als eine zurück gebliebene. Also nichts mit Symmetrie. q.e.d.

Falls du meinst ich hätte meinen Beweis des kontrahierten Volumens für dich geschrieben: Nein.

Es ist gedacht für Leute, die vielleicht noch an der physischen Realität der Längenkontraktion zweifeln und wenigstes die Realität der Zeitdilatation verstanden haben. Nicht für dich, der du dich als völlig beweisresistent gezeigt hast.

Wolfgang24-1 schrieb:

Immer die Uhr zeigt, bei gleicher Gravitationswirkung, weniger Zeit an, die am ehesten in ihrem Inertialsystem geblieben ist.

Wolfgang24-1 schrieb:

dem durchgestrichenen Text

Wolfgang24-1 schrieb:

Die Uhrendesynchronisation der zweiten Uhr ist doch T(1- γ) wobei T die Zeitdauer nach der Synchronisation ist während der sich die zweite Uhr mit der Geschwindigkeit v relativ zur ersten Uhr bewegt.

 

Wolfgang24-1 schrieb:

Wie stellst du dir denn die Synchronisation von Atomuhren vor?

Eclipse4 schrieb:

Wolfgang24-1 schrieb:

Immer die Uhr zeigt, bei gleicher Gravitationswirkung, weniger Zeit an, die am ehesten in ihrem Inertialsystem geblieben ist.

Nein, die zeigt mehr Zeit an. Aber auf das Heckmeck mit dir habe ich wirklich keine Lust mehr. Die SRT kann man überall lernen. Ich muss hier nicht weiter deinen Lehrer spielen.

Wenn man mit der SRT argumentiert oder dagegen, dann muss man es konsistent machen und nicht mit Binsenweisheiten wie "gleich viele rein und raus" herum eiern. Dazu gehört dann auch die Entfernung der Elektronen voneinander beim Aufbau des Stroms. Halte dich z.B. an Rainer Raisch. Der scheint mir die SRT richtig verstanden zu haben.

Rainer Raisch schrieb:

Wolfgang24-1 schrieb:

Wie stellst du dir denn die Synchronisation von Atomuhren vor?

Du hast das mit den Uhren in der SRT noch gar nicht verstanden. 

Diese "Uhren" sind die Zeit selber.

Die Synchronisierung ist eine reine Definition bzw Gedankenexperiment als Basis für Vergleiche. Es ist am Ende völlig egal, ob ein Elektron älter als das andere ist, das Einzige was zählt, sind Vergleiche von Zeitdifferenzen.

Ähnlich wie bei Spannung U und Potential Φ wäre es einfacher, wenn man Uhrzeit ot (Ortszeit) und Zeitdauer dt (Differenz) unterscheiden würde, statt alles als t zu bezeichnen. Die "Uhrensynchronisation" soll nur Uhrzeit und Differenz gleichschalten.