Herleitung Lorentztransformationen

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Andy
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Herleitung Lorentztransformationen

Beitrag von Andy »

Eine Herleitung der Lorentztransformationen in 2 Dimensionen (d.h. eine Zeit und eine Raumdimension).

I. Vorwort

Um die absolut haltlosen Behauptungen über die Herleitung der Lorentz-Transformationen ein für alle mal
zu entkräften habe ich eine vollständige Herleitung für den Fall einer einzigen Raumdimension im folgenden aufgeschrieben.
Dafür ist tatsächlich nichts weiter als etwas Schulmathematik und elementares Rechnen mit Matrizen notwendig.
Die Formeln sind leider nicht ganz so schick gesetzt wie sonst in LaTeX, da die Matrizenfunktion irgendwie nicht so richtig will.


Für alle, die an irgendwas rummäkeln wollen aber hier noch mal eine Übersicht, worum es in den einzelnen Abschnitten geht:


II. Notation und Grundlage zu allgemeinen Koordinaten-Transformationen

Definition einer Notation und Annahme der Existenz von Inertialsystemen.
Dieses hat absolut nichts mit der RTH zu tun, sondern ist viel allgemeiner (Grundlegende Mechanik ala Newton)!

III. Folgerungen aus den allgemeinen Transformationseigenschaften

Allgemeine rein mathematische Eigenschaften von invertierbaren linearen Abbildungen.
Dieses hat ebensowenig was mit RTH zu tun, sondern ist viel allgemeiner (Grundlegende Lineare Algebra)!

IV. Interpretierbarkeit als physikalisches Modell

Hier verknüpfe ich das vorher hergeleitete mathematische Zeugs mit der Physik.
Dieses hat nichts mit RTH am Hut, sondern ist absolut notwendig, um überhaupt zu einer mathematischen Beschreibung
von Naturgeschehen zu kommen.

Wir sehen aber bereits, dass von den anfänglichen vier Unbekannten in der Transformation lediglich eine (welche zudem proportional zu sein muss) überbleibt an der wir
überhaupt etwas in Richtung RTH modellieren können.

IV(b). Anmerkung zur gefundenen Gleichung aus IV

Ja, bis jetzt ist alles nicht relativistisch! Galilei ist noch im Boot.
(Auch wenn ich schon aus ästetischen Gründen die symmetrische Lösung aus V. dieser asymmetrischen Vorziehen würde)

V. Invarianz der Lichtgeschwindigkeit

Wie Jahrzehntelange Messungen beweisen ist bzw. etc. etc. ...
in allen Systemen identisch für jeden sogenannten vier-Vektor. Als spezieller Sonderfall natürlich auch das Licht welches sich stets auf Lichtkegeln mit ausbreitet.
Die Lorentztransformationen folgen dann straight-forward aus IV.. Natürlich ohne auch nur in die Versuchung kommen zu können irgendwo durch Null zu teilen.
Andy
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Beitrag von Andy »

II. Notation und Grundlage zu allgemeinen Koordinaten-Transformationen

Bei einer Zeit und einer Raumdimension haben allgemeine Koordinaten die Form

wobei die Zeit und den Ort eines Ereignispunktes beschreibt.

Transformationen von in ein relativ dazu mit Geschwindigkeit bewegtes Koordinatensystem
werden physikalisch als Transformationen zwischen Inertialsystemen bezeichnet. Die Definition von Inertialsystemen besagt dabei, dass Naturgesetze
in ihnen stets dieselbe mathematische Form haben.

Eine Transformation zwischen Inertialsystemen muss linear und bijektiv(eindeutig umkehrbar) sein.

Im zweidimensionalen Fall muss sich daher das Koordinatenpaar in schreiben lassen als:

mit einer 2x2 Matrix , deren Koeffizienten einzig von der Relativgeschwindigkeit abhängen.
D.h. ausgeschrieben

wobei die Koeffizienten Funktionen von sind:
Andy
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Beitrag von Andy »

III. Folgerungen aus den allgemeinen Transformationseigenschaften

Eine sinnvolle Transformation muss folgende Eigenschaften erfüllen:

1. Identität:

2. Umkehrbarkeit:

3. Volumeninvarianz:

(auf 3. kann auch verzichtet werden, da auch bei der Berechnung von 2. schon gezeigt werden kann. Da dies
die Rechnung aber nur unnötig aufbläht, nehme ich es hier als sinnvolle Vorraussetzung gleich mit.)

Schreiben wir 2. in Matrixform aus erhalten wir:



Und somit die vier Gleichungen:








Hieraus lassen sich die Koeffizienten berechnen:








Der Nenner in obigen Gleichungen ist aber jeweils die Determinante .
Diese muss aber für sinnige Transformationen gleich 1 sein (siehe Annahme 3.), daher vereinfachen sich obige Gleichungen zu:








Und aus der Determinantenbedingung selbst können wir ausrechnen:




mit den vorherigen Ergebnissen bedingt dies:



bzw.


Da wir aus 1. bereits wissen, dass sein muss kommt für diese Betragsgleichungen nur

und

in Frage.

Die Transformation muss also ganz allgemein die Form

haben.
Andy
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Beitrag von Andy »

IV. Interpretierbarkeit als physikalisches Modell

Damit die Transformation überhaupt taugt, um auf physikalische Beobachtungen angewendet werden zu können,
muss sie folgende triviale Bedingung erfüllen:

Ein mit Geschwindigkeit in bewegter Körper , der sich zur Zeit t=0 bei x=0 befindet,
muss im sich ebenfalls mit relativ zu bewegtem Inertialsystem
stets im Ursprung befinden.

Mathematisch ausgedrückt heisst das:

und zwar für alle Zeiten .
für die Ortskoordinate kann man daran ablesen:






Da sicherlich und nach Vorraussetzung erhält man


Einsetzen in die Transformation ergibt

Andy
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Beitrag von Andy »

IV(b). Anmerkung zur gefundenen Gleichung aus IV

Man beachte, dass sich für die bekannten Galilei Transformationen ergeben:



oder für die Koordinaten einzeln aufgeschrieben:



Allerdings wissen wir aus physikalischen Experimenten, dass diese nur für exakt sind.
Und ferner, dass eine Grenzgeschwindigkeit darstellt, die von massiven Teilchen nicht erreicht werden kann.
Andy
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Beitrag von Andy »

V. Invarianz der Lichtgeschwindigkeit

Da die Lichtgeschwindigkeit in allen Inertialsystem identisch ist, muss die Transformation alle lichtartigen Abstände erhalten.
ANMERKUNG: Ich rechne hier jetzt konsequent mit , damit ich die bisherigen Formeln beibehalten kann ohne die Substitution
machen zu müssen. Wer die Konstante vermisst, setze einfach in allen Formeln
und .
Einen lichtartiger Abstand haben dabei alle Punkte , mit
und

Es muss also für die transformierten Punkte , gelten
und

Im zweidimensionalen Fall, den wir hier betrachten gilt trivialer Weise auch für alle Differenzen mit oder andersgesagt alle Punkte , mit
und beliebigem reellen .

Die Linearität der Transformation bedingt dann


Rechnet man nun das mit dem ermittelten einmal aus, ergibt sich


Die beiden Faktoren vor müssen also identisch sein!







Aus IV. wissen wir nun, dass die richtige physikalische Lösung ist.
Simples Einsetzen in das Ergebnis aus IV. ergibt:


Ausklammern des bekannten relativistischen Faktors bringt das in die vielleicht vertrautere Form


oder ausgeschrieben als Gleichung in Komponenten:





Und wer unbedingt sein c ausschreiben möchte substituiere , und und siehe:




q.e.d.
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Beitrag von Elrik »

Raven hat geschrieben:Super!

Schön, dass sich endlich mal jemand die Mühe gemacht hat, mit dem ganzen Nullteilungs-Unfug aufzuräumen.

Und die Herleitung ist sowieso eine besonders schöne.
Schade nur, dass es Andy nicht war und du nie sein wirst.
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Todoroff
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Konstanz von c

Beitrag von Todoroff »

HIV-Club-Mitglied Andy
V. Invarianz der Lichtgeschwindigkeit
Da die Lichtgeschwindigkeit in allen Inertialsystem identisch ist,

Falsche Voraussetzung => falsches, hirnrissiges Modell.
Diese Voraussetzung bedingt, daß ein Kreis unendlich viele Mittelpunkte hat.
Sie sind ein Vollidiot, weil(!) Sie das WIEDERHOLT nicht begreifen.
Alle(!) Experimente, was zu begreifen Sie sich seit Monaten weigern, beweisen
(logisch zwingend): c ist nur konstant relativ zur Senderquelle, exakt wie bei
Schall- und Wasserwellen, was ein Medium bedingt und ausschließt, daß
Licht relativ zur Erde UND relativ zu einem fahrenden Zug ZUGLEICH mit c
sich ausbreitet. Da können Sie noch so viel Unfug herleiten.
1.
RTh-Paradoxon nicht aufgelöst
2.
Teilung durch Null nicht widerlegt
3.
1=3 bei Proberechnung nicht widerlegt

Das ist einfach bloß KRANK, Andy. Die Konsequenzen Ihrer verbrecherischen
Verlogenheit sind FURCHTBAR!!
Vater im Himmel: Im Namen meines Herrn und Bruders Jesus Christus
bitte ich, Georg Todoroff, Dich um die Rettung des Lesenden. Ich segne ihn.
Andy
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Re: Konstanz von c

Beitrag von Andy »

Todoroff hat geschrieben: c ist nur konstant relativ zur Senderquelle, exakt wie bei
Schall- und Wasserwellen, was ein Medium bedingt und ausschließt, daß
Licht relativ zur Erde UND relativ zu einem fahrenden Zug ZUGLEICH mit c
sich ausbreitet. Da können Sie noch so viel Unfug herleiten.
Wer sagt ihnen das? Jesus? Gott?

Tut mir leid ich kann als Physiker nur mit Hilfe von Experimenten die Natur befragen und die sagt:
Licht breitet sich relativ zur Erde UND relativ zu einem fahrenden Zug ZUGLEICH mit c aus.
Todoroff hat geschrieben:
1.
RTh-Paradoxon nicht aufgelöst
Es gibt kein Paradoxon aufzuloesen. Die LT sind wie nach Vorraussetzung in der Herleitung eindeutig umkehrbar.
D.h. insbesondere, dass jede Uhr (Punkt), jeder Kreis(Menge von Punkten) etc. in eindeutig und umkehrbar einer Entsprechung in zugeordet wird.
Todoroff hat geschrieben:
2.
Teilung durch Null nicht widerlegt
Herr T., ich habe bei der Herleitung der LT nicht eine einzige Division durchgefuert. Also insbesondere nirgends durch Null geteilt.

Lesen sie sich die Postings hier ueberhaupt durch?
Und falls doch sollten sie - es handelt sich schliesslich um simple Mathematik - mir zumindest die falsche Zeile in meiner Rechnung aufzeigen.
Todoroff hat geschrieben:
3.
1=3 bei Proberechnung nicht widerlegt
Darueber diskutiere ich nicht. Die Gedankenfehler in ihren Rechnungen wurden ihnen hier schon oft genug vorgefuehrt.
Todoroff hat geschrieben:
Das ist einfach bloß KRANK, Andy. Die Konsequenzen Ihrer verbrecherischen
Verlogenheit sind FURCHTBAR!!
Tragen sie die Konsequenzen fuer ihre Luegen?
Wie lange wollen sie ihr propagandistisches und unverifiziertes Weltbild noch aufrechterhalten?
Und wozu eigentlich?
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Todoroff
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Konstanz von c

Beitrag von Todoroff »

HIV-Club-Mitglied Andy
... ich kann als Physiker nur mit Hilfe von Experimenten die Natur befragen
Korrekt. Und ALLE Experimente beweisen: c ist nicht konstant!
www.gtodoroff.de/experim.htm


Licht breitet sich relativ zur Erde UND relativ zu einem fahrenden Zug ZUGLEICH mit c aus.
Welches Experiment belegt diese Lüge!
Lesen Sie Ihren Satz! Gleichwertige Aussagen sind:
Die Erde ist ein Würfel
1=3
Ein Kreis hat unendlich viele Mittelpunkte
Eine Uhr ist ein Meßinstrument
Die Sonne dreht sich um die Erde
...
Sie sind einfach bloß krank, Andy, schwer krank.


Es gibt kein Paradoxon aufzuloesen.
Das ist Ihr verlogener Glaube.
Nennen Sie uns einfach die Ursache, welche einen Gangunterschied
relativ zueinander gleichförmig bewegter Uhren bewirkt. Selbstverständlich
dürfen Sie auch weiterhin Märchen glauben - RTh, UTh, ETh - und damit die
Ewigkeit in der Hölle verbringen. Niemand verwehrt Ihnen das - Ihren
Schwachsinn aber als Wissenschaft auszugeben bleibt ein Verbrechen.
Vater im Himmel: Im Namen meines Herrn und Bruders Jesus Christus
bitte ich, Georg Todoroff, Dich um die Rettung des Lesenden. Ich segne ihn.
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Beitrag von Elrik »

c ist ein Konsonant und c ist nicht konstant: gespro*ch*en, *Ch*rist, S*ch*wester*ch*en. Wer behauptet da noch, dass 'c' konstant ist?
Andy
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Beitrag von Andy »

Bevor hier die Diskussion wieder auf die schon hundertfach durchgekauten Experimente abdriftet, möchte ich eines festhalten:

Die Herleitung der LT ist, unter der Vorraussetzung c = konstant, mathematisch konsistent.

Die Behauptung, man müsse durch Null dividieren, um die LT Herzuleiten ist falsch.

Wer also weiterhin hier, in seinen Bücher, oder sonstigen Foren derartiges behauptet, verbreitet eine Lüge.

Denjenigen, der wissentlich bzw. vorsätzlich Lügen verbreitet, um seine Mitmenschen zu manipulieren, nennt man gemeinhin einen Betrüger.
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Beitrag von Elrik »

Betrüger Andy!
Andy hat geschrieben:Bevor hier die Diskussion wieder auf die schon hundertfach durchgekauten Experimente abdriftet, möchte ich eines festhalten:

Die Herleitung der LT ist, unter der Vorraussetzung c = konstant, mathematisch konsistent.

Die Behauptung, man müsse durch Null dividieren, um die LT Herzuleiten ist falsch.
Das ist auch nicht wahr, denn die Lichtgeschwindigkeit und nichteinmal die Konstanz ihrer, wird auch nur geglaubt, bleibt aber unbewiesen. Bewegung macht euch zu FBM, zu fanatischen Bewegungsfundamentalisten. Warum muss sich Licht bewegen,und folgend eine geschwindigkeit haben? Durch das Licht sehe ich Bewegung, also wie sich zwei SICHTBARE Objekte voneinander entfernen oder auf einander zubewegen, aber doch nicht die Bewegung des Lichts.

Gott ist schneller als das Licht, so wie der Mensch intelligenter ist als ein Computer, da ein Erschaffer, ein Erfinder niemals dümmer ist als seine Erfindung, als seine Schöpfung. Die Konstanz der Geschwindigkeit des Lichts beweist also, dass Gott ewig lebt, beweist aber nicht, dass das Licht Gott ist.
Andy hat geschrieben:Wer also weiterhin hier, in seinen Bücher, oder sonstigen Foren derartiges behauptet, verbreitet eine Lüge
Warum sollte dein Kommentar nicht schnellstens gelöscht werden?
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Die Lügen von Andy

Beitrag von Todoroff »

HIV-Club-Mitglied Andy
Bevor hier die Diskussion wieder auf die schon hundertfach durchgekauten Experimente abdriftet
Erste infame Lüge. Sie beantworten keine Frage.

Die Behauptung, man müsse durch Null dividieren, um die LT Herzuleiten ist falsch.
Zweite, indirekte infame Lüge. Niemand behauptet das. Dumm-wie-Ein-Stein
hat, wie nachgewiesen, durch Null geteilt. Sie Vollidiot glauben solchen
Schwachsinn.
Die Voraussetzung der Konstanz von c ist eine infame Lüge, die dritte.


Wer also weiterhin ... derartiges behauptet, verbreitet eine Lüge.

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Die Lügen von Andy

Beitrag von Todoroff »

HIV-Club-Mitglied Andy
Sie lenken schon wieder vom Thema ab
Und ich dachte, Sie machen das ständig, z.B. hier - wie man sich doch irren
kann.


Ob Einstein irgendwo in seinen Aufzeichnungen mal einen Formfehler gemacht hat, weiss ich nicht. Haben Sie die etwa vorliegen?
Das ist in diesem Forum, auf meiner HP und in Dumm-wie-Ein-Steins Buch
nachlesbar


Sie erkennen demnach also an, dass unter der Vorraussetzung c=konstant, die Herleitung der LT mathematisch konsistent ist.
Diesen Schwachsinn habe ich keiner Begutachtung unterzogen. Er
ist es nicht wert, da Sie falsche Voraussetzungen treffen.


Ach übrigends:
Wer ohne Kontext, wie in ihren Beweisen, einfach nur irgendwelche Teilergebnisse zufällig in Formeln einsetzt, wird jede Formel kaputt kriegen, indem er einen Term zu Null zwingt. Das beweist nichts. (z.B. das von Ihnen gerne praktizierte Einsetzen von v=c in die LT.)
Das hat Dumm-wie-Ein-Stein getan, nicht ich.
Sie lügen weiter in infamster, verbrecherischer Weise.
Beweisen Sie uns doch, was Sie drauf haben. Beweisen Sie, daß Sie mehr
sind also bloß verlogener Dummschwätzer:
Rechnen Sie uns den Schnittpunkt der Lichtwelle mit den x-y-Achsen vor,
ist in K t=1s vergangen und bewegt sich K' relativ zu K mit v=c/2, welche
erzeugt worden ist im Ursprung zum Zeitpunkt t=0, als beide KS
deckungslgeich waren.
Vater im Himmel: Im Namen meines Herrn und Bruders Jesus Christus
bitte ich, Georg Todoroff, Dich um die Rettung des Lesenden. Ich segne ihn.
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