Bitcoin Angriffsvektor durch Manipulation der Raumzeit

Hallo DeTec,

das hört sich für mich etwas seltsam an: Raum und Zeit manipulieren. Da beides gemeinsam entstanden und untrennbar miteinander verbunden ist, würde mich sehr interessieren wie das genau, insbesondere vor dem Hintergrund welcher Theorie (SRT oder ART), möglich sein soll?

Bin gespannt und Danke Dir für entsprechende Informationen und/oder Links!

Grüße
DeepThought

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Raum und Zeit werden eigentlich ständig „manipuliert“. Eine grundlegende Erkenntnis der Relativitätstheorie ist dass es im Universum keinen konstanten Zeitverlauf gibt. Man kann sagen dass jedes Objekt seine eigene pyhsikalische lokale Zeit hat.
In der Nähe von großen Massen vergeht die Zeit langsamer als außerhalb und mit zunehmender Geschwindigkeit eines Objektes vergeht für das schnelle Objekt die Zeit auch langsamer. Die Effekte sind bei vergleichsweise kleinen Massen, wie die der Erde, oder alltäglichen Geschwindigkeiten sehr gering. In der Nähe von Schwarzen Löchern sind sie aber extrem. Physiker sprechen davon dass nah am Zentrum des Schwarzen Lochs die Zeit zum Stillstand kommt. Und nahe der Lichtgeschwindigkeit sind die Effekte auch extrem.

Die Effekte sind für die GPS Satelliten, die sehr schnell um die Erde kreisen, bereits so relevant dass sie diesen Zeitunterschied in den Berechnungen berücksichtigen müssen. Die Atomuhren der GPS Satelliten laufen aufgrund der Zeitdilatation sieben Millionstel Sekunden pro Tag langsamer als auf der Erde. Das und andere Experimente mit Atomuhren zeigen dass die Zeitdilatation real ist und nicht nur eine gute Theorie.

Wie man jetzt möglicherweise eine Art Zeitkapsel schaffen kann worin die Zeit schneller verläuft als in der Umgebung weiß ich nicht. Gut möglich dass es nach aktuellem Stand der Wissenschaft nicht möglich ist. Es heißt die Relativitätstheorien ermöglicht eigentlich nur Zeitreisen in die Zukunft. Aber es heißt wenn es Wurmlöcher wirklich gäbe bzw. sie möglich wären, dann wären auch Zeitreisen in die Vergangenheit möglich.
Zumindest kann man nicht ausschließen dass man die Zeit in beide Richtungen nutzen kann. Es gibt nur keine Technologie die die benötigten astronomischen Energien und Massen erzeugen kann.

Warum man trotzdem optimistisch sein kann?
Ein Beispiel: Damit zwei Atome fusionieren braucht es gewaltige Massen. Etwa die Masse der Sonne und selbst dann sind Fusionsprozesse sehr selten. Nur weil die Sonne so riesig ist gibt es letztendlich genug Fusionsprozesse um die Energie der Sonne zu erzeugen die man heute beobachtet. Auf der Erde haben es aber Menschen geschafft ohne so viel Masse Fusionsprozesse auszulösen. Es gibt heute die Trägheitsfusion mit Lasern und noch brutaler die Kernfusion durch Kernspaltung. In Wasserstoffbomben erzeugt die Kernspaltung so viel Energie dass das Wasserstoff in der Bombe fusioniert. Dadurch werden gewaltige Energiemengen und leider auch eine gewaltige Zerstörungskraft erzeugt.
Das zeigt aber dass es im Prinzip geschickte Abkürzungen gibt. Die Natur löst es mit gewaltig viel Materie und Schwerkraft. Die Lösung der Menschen ist nicht größer als ein Kubikmeter.

Niemand kann also wirklich ausschließen dass eine zukünftige Technologie Raum und Zeit mit geschickten Methoden und neuen Erkenntnissen über die Gesetze der Natur manipulieren können. Der Mensch als intelligentes Wesen manipuliert ständig die Kräfte der Natur. Die Raumzeit zu beherrschen wäre dann vermutlich der Höhepunkt einer Entwicklung. Ich glaube aber nicht dass das relevant für Bitcoin wird :smiley: Da ich so etwas mir höchstens extrem ferner Zukunft vorstellen kann. Wer weiß ob es dann noch Bitcoin gibt oder etwas besseres. Ich wollte nur das Prinzip verdeutlichen dass die Zukunft unvorstellbares beinhalten kann und man kann nicht für die Ewigkeit planen und sich absichern.

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@DeTec: Ich habe diese Diskussion mal aus dem Quantencomputer Thread ausgelagert. Titel kannst du natürlich anpassen.

Ziemlich weit hergeholt, was da eine intelligente Spezies entwickelt haben soll oder könnte. Sollten die so eine Technik entwickelt haben, dann sollten wir uns freuen, wenn sie unser Sonnensystem übersehen. Außer es sind außergewöhnlich friedliebende Aliens. Die werden dann aber schlau genug sein, die gewaltliebenden Menschen zu ignorieren, zumindest hoffe ich das, daß sie nicht auf andere Ideen kommen.
(Das hat Hollywood ja schön öfters thematisiert.)

Ich versuche gerade zu verstehen, was man mit solch einer Spekulation eigentlich, auch gedanklich, erreichen möchte. Schon allein aufgrund der Tatsache, daß man sich heutzutage fragt, wo denn all die Aliens eigentlich sein sollen oder können. Wo ist anderes Leben in unserer Galaxy?
[Gemessen allein an der Tatsache, seit wie kurzer Zeit, in kosmischen Maßstäben gerechnet, die Menschheit überhaupt technisch in der Lage ist, nach „draußen“ zu lauschen, zu sehen, zu forschen, müsste es schon ein enormer Zufall sein, eine andere intelligente Lebensform auf bemerkbarer Evolutionsstufe zu finden. Vielleicht ganz gut so.]

Dringlichere Angriffsvektoren für Bitcoin sind Reizthemen wie Dummheit von Politikern, Säbelrasseln von militärliebenden Staatsführern, reale Kriege, Klima- und Umweltzerstörung, usw. usf.
Die Menschheit bekommt das auch ohne Raumzeitmanipulation kaputt.

Du brauchst extreme Drücke und Temperaturen, um die zu fusionierenden Atomkerne gegen ihre elektrische Ladung einander so nahe zu bringen, daß die starke Kernkraft das Regime gegen die Ladungsabstoßung der positiv geladenen Atomkerne übernehmen kann.
Die dafür nötigen Bedingungen erreichen Sterne ab einer bestimmten Masse. Das nötige Massenlimit z.B. für braune Zwergsterne, die gerade so Fusionsprozesse aufrecht erhalten können, habe ich gerade nicht parat. (Kann mich auch mit den braunen Zwergen irren, aber ich meine das war in etwa die beginnende Sternklasse, die zur Fusion fähig ist.)
Enorme Gravitation (deine enormen Massen) ermöglicht, die Bedingungen für Fusionsprozesse in Sternen zu schaffen. Der entstehende Strahlungsdruck der Fusion wirkt dann als Gegenspieler zur Gravitation und schafft eine stabile Balance, die einen Stern wie unsere Sonne, dann so ca. 10 Milliarden Jahre Wasserstoff-Fusion ermöglichen. Etwas weniger als die Hälfte der Zeit mit Wasserstoffbrennen hat die Sonne bereits hinter sich, es ist wohl ihre stabilste Phase.

Beziehst du deine Aussage in Relation zur Gesamtmasse der Sonne? Selten ist meiner Meinung nach nicht der richtige Ausdruck. Denn sekündlich werden in der Sonne ca. 600 Millionen Tonnen Wasserstoff zu ca. 596 Millionen Tonnen Helium fusioniert. Das sind eine ganze Menge Wasserstoffatome pro Sekunde, die da fusionieren. Bei einer Masse der Sonne von ca. 1,9884*1027 Tonnen ist das natürlich nur ein verschwindend kleiner Bruchteil.

Das sind zwar alles schöne Theorien, die du mit der Raumzeit anstellst, aber ich denke nicht dass die Menschheit das irgendwann „unter Kontrolle“ bekommt. Vielleicht bin ich da zu pessimistisch, aber sollltest du einen Computer in einer Zeitblase 100 Millionen Jahre rechnen lassen können, dann kostet diese Rechnung sehr viel Energie auf einmal. Außerdem gibt es in der Physik keine Sprünge. Das bedeutet dass die Blase einen kontinuierlichen Übergang von unserer Zeit zu der Zeit des Computers haben müsste und wenn die Rechnung beendet ist müsste die Information dann durch die Verzerrung irgendwie wieder zu unserer Zeit zurückkommen. Das halte ich alles für äußerst unwarscheinlich aber ich lass mich natürlich gerne überraschen.
Über Äliens will ich mall das Urknall/Leben Video einwerfen, was auch eine interessante Analyse unserer Gesellschaft aufgrund einfacher Statistikberechnungen anstellt.

Bei diesen Video kamen mir so die Gedanken: Kann es überhaupt Möglich sei, dass es allen Menschen auf der Erde gut geht? Stellt euch mal vor was währe wenn alle Menschen der Erde glücklich wären:
Es gäbe keine Kriege, keine Diebstähle usw.
Die folge davon ist, dass die Menschheit sich rasch vermehren würde, es würde eine Bevölkerungsexplosion geben bis es irgendwann wieder Menschen gibt, die um das Überleben kämpfen müssen, zB. um Nahrung zu bekommen, Sauerstoff abbekommen, Wohnraum abbekommen usw. Es würde also wieder Krieg und Zwietracht geben.

Die einzige Alternative wäre, wenn die Menschen durch Technik/Gesellschaft von alleine aufhören würden sich zu vermehren. Aber wie soll es dann mit der Menschheit weitergehen wenn es immer weniger und weniger Menschen geben wird? Ich kann mir nicht vorstellen dass es da ein Gleichgewicht geben wird.

Nicht ganz richtig, siehe Quantenphysik :sweat_smile:
Aber zumindest in der Makrophysik existieren keine Sprünge in observablen und auch die Quantenphysik kennt Kontinuums (Alleine Schon die mögliche Wellenlängenverschiebung von Photonen durch den Dopplereffekt)

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Das Fermi Paradoxon wollte ich auch gerade verlinken :slightly_smiling_face::

Fermi-Paradoxon – Wikipedia

Es kann gut sein, dass man die Raumzeit irgendwann mit heute unbekannten Mitteln manipulieren kann. Zumindest hoffe ich das.

Zum Beispiel hat Erik Lentz erst kürzlich eine Soliton-Lösung der ART gefunden („Warp-Blase“), mit der man für De-Facto-Überlichtgeschwindigkeitsreisen keine hypothetische negative Energie mehr benötigt, sondern „nur noch“ gewöhnliche Energie, ca. 30 Größenordnungen über dem heute Machbaren.

Warp-Antrieb Forschungen von Lentz zu Solitonen - Wikipedia
Mit Warp-Antrieb durchs All – bald Realität? | Harald Lesch - YouTube

Also immerhin ein gewaltiger Schritt von etwas komplett Unbekanntem, hin zu etwas heute schon Vorstellbarem. Noch ein paar solcher Schritte und man ist am Ziel. :grin:

Wahrscheinlich müssen wir uns bis dahin noch etwas gedulden. Mit normalen, heute schon machbaren Reisen durchs All oder mit Gravitationsfeldern wird es auf jeden Fall schwierig beim Mining oder Brechen von Kryptographie zu betrügen.

Abgesehen von der Energie, die man alleine für die Reisen schon aufbringen müsste. Eine Reise nahe Lichtgeschwindigkeit und dann zurück zur Erde führt dazu, dass auf der Erde die Zeit schneller vergangen ist als im Raumschiff. Der reisende Computer hätte also einen Rechen-Nachteil. Auch in starken Gravitationsfeldern wird die Zeit verlangsamt, also wieder nichts.

Zwillingsparadoxon – Wikipedia
Inertialsystem – Wikipedia
Zeitdilatation – Wikipedia

Solange sich zwei Personen (z.B. Zwillinge) relativ zueinander mit konstanter Geschwindigkeit bewegen, vergeht für jeden der beiden die Uhr des anderen schneller.

Wichtig ist aber der Punkt, an dem einer umkehrt und zurückfliegt. In diesem Moment bleibt z.B. jemand auf der Erde in guter Näherung in einem Inertialsystem, während der Reisende sein Inertialsystem für die Umkehr wechseln muss.

Deshalb ist der Effekt am Ende nicht mehr symmetrisch, und beim Treffen ist einer älter als der andere.

Auch in der Relativitätstheorie sind Inertialsysteme ausgezeichnet. Sie ist also nicht wirklich 100% relativ, so wie man sich das gerne vorstellt. Dazu auch interessant:

Machsches Prinzip – Wikipedia

Der Weltraum ist ein riesiges Physik Labor in dem Ereignisse mit unvorstellbaren Energien die ganze Zeit passieren und beobachtet werden können.

Trotzdem haben wir bis jetzt noch nie Phänomene beobachtet bei denen die Zeit rückwärts läuft. Das heisst jetzt nicht dass es unmöglich ist, aber wohl sehr unwahrscheinlich.

Physikalischen Theorien sind Modelle welche die Dinge die wir messen und beobachten in mathematischen Konstrukten zu erfassen versuchen. Wir wissen aber bereits das wir nicht das korrekte Modell haben weil sich Teile dieser Modelle wiedersprechen.

Unsere jetzigen Modelle werden wie Newtons Bewegungsgesetze zuvor ein Spezialfall eines umfasserenden Modells sein. Die Dinge die wir sehen, wie Zeitdilatation, Schwarze Löcher, etc beschreiben sie ja offenbar korrekt, also wird das Modell ähnliche Formeln dafür haben.

Aber es ist halt nicht auszuschliessen dass genau diese absurden mathematischen Anomalien (negative Zeit, Wurmlöcher,…) für welche es nirgends irgendelche Anhaltspunkte in den Beobachtungen gibt dann auch nicht mehr auftauchen.

Deshalb frag ich mich immer was genau solche Spekulationen bringen ausser sie machen effektiv überprüfbare Aussagen. Ausser natürlich zur reinen Unterhaltung, da ist es natürlich spannend und inspirierend. Aber als threat model für Bitcoin wohl eher nicht geeignet :wink:

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Inspirierend ist hier das Stichwort.
Um einen neue einheitlichere Theorie zu entwickeln müssen Physiker über die Grenzen der heutigen Modelle hinausschauen und weiterdenken, ansonsten bleiben wir für immer in den heutigen Modellen der Welt stecken.

Die Quantentheorie ist zB. immernoch nicht kompatibel mit der allgemeinen Relativitätstheorie, aber beide Modelle machen in ihrem Gültigkeitsbereich überprüfbare korrekte aussagen. Nur die Grenzfälle zueinander stimmen nicht überein sodass beide definitiv nicht die komplette Wahrheit sein können:

Versuche, diese Quantenfeldtheorien mit der allgemeinen Relativitätstheorie (Gravitation) zur Quantengravitation zu vereinen, sind bisher ohne Erfolg geblieben.

Es war eigentlich nicht meine Absicht das daraus ein eigener Thread entsteht. Ich wollte @DeepThought ausführlich antworten :smiley:
Ich finde es schön wenn die Leute verstehen in was für einer seltsamen Welt wir leben. Ich denke die Erkenntnisse der Relativitätstheorie oder Quantentheorie sind bei vielen Menschen immer noch nicht angekommen. Ich glaube die meisten Menschen leben gedanklich in einer Welt die der klassischen Mechanik entspricht. Ich weiß nicht auf welchen Wissenstand @DeepThought ist aber ich wollte nur die Gelegenheit nutzen auf die ziemlich krassen Eigenschaften der Zeit hinzuweisen. Auch für andere Leser für die es möglicherweise ganz neu ist.

Zeit ist relativ, der Raum kann gekrümmt werden, verschränkte Teilchen sind über beliebige Entfernungen miteinander verbunden, Teilchen können feste Materie durchtunneln, Materie unterliegt einer seltsamen Teilchen und Wellennatur usw. usf. das sind Erkenntnisse die so gar nicht unsere alltägliche Wahrnehmung der Welt repräsentieren. Es sind aber experimentell bestätigte Eigenschaften der Welt. Es gibt Menschen die beim ersten Kontakt damit so verwirrt sind dass sie denken dass die Leute Unsinn reden oder wohl Fehler gemacht haben müssen. Weil die klassische Weltvorstellung so tief in der Erfahrungswelt verankert ist.

Und ich denke diese Erfahrung mit diesem krassen subjektiven Realitätsbruch kann man nutzen um ebenso offen für die Zukunft zu sein. Trotz dieser Erfahrung klammern sich Leute aber immer wieder am aktuellen Stand des Weltbildes zu sehr fest. Man tendiert dazu das aktuelle Weltbild für absolut wahr und vollständig zu halten. Es ist zwar zwingend erforderlich und vernünftig sich am Stand der Wissenschaft zu orientieren, aber es hat bisher eben niemand wirklich bewiesen dass Zeitreisen unmöglich sind. Genau wie niemand bewiesen hat dass die Relativitätstheorie, aus der man Einschränkungen für mögliche Zeitreisen ableiten kann, eine vollständige Beschreibung der Welt ist.

Es ist auch üblich das Möglichkeiten einer fernen Zukunft für die gegenwärtige Gesellschaft immer als weit hergeholt wirken. Von Arthur C. Clarke gibt es da ein schönes Zitat: „Jede hinreichend fortschrittliche Technologie ist von Magie nicht zu unterscheiden.“
Das deswegen aber irgendwann alles möglich ist, ist damit auch nicht gesagt.

Und das ich für Bitcoin dadurch keine Gefahr sehe habe ich bereits geschrieben:

Ich glaube aber nicht dass das relevant für Bitcoin wird :smiley: Da ich so etwas mir höchstens extrem ferner Zukunft vorstellen kann. Wer weiß ob es dann noch Bitcoin gibt oder etwas besseres.

Es ging mir darum klar zu stellen das die Zukunft sowieso offen ist und es kann unendlich viele mögliche Gefahren für Bitcoin geben. Wie für alles andere auch. Und natürlich sind manche dieser Gefahren wahrscheinlicher bzw. näher an unserer Zeit als andere.

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Ich weiß und ich möchte auch nicht, dass dir der Thread irgendwie peinlich ist. :slightly_smiling_face:

Erfahrungsgemäß driften solche Diskussionen aber schnell sehr weit ab, deshalb habe ich es ausgelagert. Ab der Rückfrage von @DeepThought hatte es mit Quantencomputern ja nicht mehr so viel zu tun.

Abgesehen davon ist dein Gedanke auch nicht falsch. Du hattest ja geschrieben:

Angenommen die Zeitdilatation würde abweichend von unseren Naturgesetzen zufällig andersherum funktionieren. D.h. eine Reise mit hoher Geschwindigkeit und zurück würde das Raumschiff wesentlich schneller altern lassen als die Erde.
Dann wäre (zugegeben sehr hypothetisch) eine kleines Minischiff mit einem ASIC denkbar, der sich mit Sonnenenergie versorgt und nur daran arbeitet Satoshis Wallet zu knacken. Der Return on Invest wäre nicht schlecht.

Aber zum Glück funktioniert es so ja nicht. Erstens wegen der Zeitdilatation. Zweitens, weil keine Elektronik Jahrmilliarden hält.

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Wenn das Raumschiff mi hoher Geschwindigkeit durch den Weltraum fliegt und dann zurückkehrt, wieso wird die Zeit im Raumschiff langsamer vergangen sein als auf der Erde?
Soweit ich weiß gibt es doch keinen absoluten Raum. Die Geschwindigkeit des Raumschiffes ist doch nur relativ zur Erde. Wie entscheidet sich bei wem die Zeit relativ zum anderen langsamer vergeht?

Die Erde kreist mit ca. 100.000 km/h um die Sonne. Ein Raumschiff dass auf der Erde steht bewegt sich mit der Erde mit. Wenn das Raumschiff nun abhebt und so beschleunigt dass es langsamer um die Sonne kreist, dann entfernt sich das Raumschiff von der Erde. Es ist so als würde es relativ zur Erde abbremsen :smiley: Wenn der Unterschied der Geschwindigkeit zwischen Erde und Raumschiff nun immer größer wird, wie entscheidet sich bei wem die Zeit langsamer vergeht? Wer fliegt eigentlich von wem weg? Fliegt das Raumschiff von der Erde weg oder die Erde vom Raumschiff weg?

Diese Gedanken sind absolut nachvollziehbar.

Oben habe ich deshalb versucht kurz darauf einzugehen:

Hier ist das detaillierter beschrieben:

Zwillingsparadoxon – Wikipedia

Eine wichtige Erkenntnis ist, dass auch in der Relativitätstheorie nicht alle Bezugssysteme gleichberechtigt sind. Dein Bezugssystem kannst du dir vorstellen wie ein Koordinatensystem, das sich mit der gleichen Geschwindigkeit in die gleiche Richtung wie du bewegt.

In der Relativitätstheorie sind die Inertialsysteme besondere Bezugssysteme. Das sind die Systeme, in denen sich Körper gleichmäßig bewegen oder ruhen, wenn keine Kraft auf sie einwirkt.

Stelle dir im Gegensatz z.B. vor, du befindest dich ohne es zu wissen ein einem geschlossenen Raum, der auf einer schnell rotierenden Scheibe befestigt ist. Dann werden in diesem Raum alle Körper scheinbar zur Außenwand hin beschleunigt, obwohl niemand im Raum eine Kraft auf diese Körper auswirkt. Der Raum bzw. das damit verbundene Bezugssystem ist damit kein Inertialsystem.

Bis dahin denkt man: Ok, also alle Bezugssysteme, die sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegen, sind Inertialsysteme.

Die Frage ist aber: Mit konstanter Geschwindigkeit wozu?

Angenommen das Universum wäre leer und es gäbe nur zwei Planeten. Womit kann ich z.B. unterscheiden, ob die Planeten A und B an ihrem Ort verharren und sich Planet A dreht, oder ob stattdessen z.B. Planet B um Planet A kreist?

Das sind Fragen, die meines Wissen bis heute nicht komplett geklärt sind. Ich kann mich aber täuschen. Interessant dazu:

Machsches Prinzip – Wikipedia
Lense-Thirring-Effekt – Wikipedia

Auf jeden Fall kann man in unserem Universum feststellen, ob ein Planet kreist oder nicht, bzw. man kann feststellen, ob man sich in einem Inertialsystem befindet (Kräftefreiheit).
Genauso kann man feststellen ob ein Zwilling umkehrt und zum anderen zurückfliegt, oder andersherum. Je nachdem ist der eine älter oder der andere.

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Jedes Inertialsystem ist gleich zu behandeln. Wo kommen wir den da hin wenn die Physik hier auf einmal anders wäre wie auf der anderen Seite der Sonne?
Oder auf der anderen Seite der Erde?
Dann hätte die Physik ja überhaupt keine Aussagekraft.

Das Problem der Bezugspunkte hast du auch schon in der klassischen Mechanik:
Wenn du eine drehende Scheibe hast und eine Kugel sich vom Mittelpunkt nach außen bewegen lässt, dann wird sie abgelenkt. Im Bezugssystem der Kugel machst du eine gerade, aber im Bezugssystem der drehenden Schreibe vollführt die Kugel eine Spiralbahn.
Diese Scheinkraft wird durch die Koordinatentransformation zwischen den beiden Bezugssystemen erstellt.

Der unterschied von ART (allgemeine Relativitätstheorie) und SRT (spezielle Relativitätstheorie) ist, dass sie SRT nur die einfachen Inertialsysteme behandelt, also die „einfachen“ Fällte. Beliebige Beschleunigungen sind natürlich auch Relativistisch möglich aber nocheinmal deutschlich komplizierter.

Während man bei der Klassischen Mechanik auch die klassische Euklidische Geometrie und deren Koordinatentransformationen benutzt, muss man bei der Relativitätstheorie die Lorentztransformation anwenden um von einem Bezugssystem in das andere zu wechseln. Diese beinhaltet zur Raumtransformation eben auch die Zeitkomponenten.

Gilt die Antwort mir oder @DeTec?

Falls es an mich gerichtet ist verstehe ich leider nicht ganz, worauf in meinem Beitrag du dich beziehst.

Natürlich sind alle Inertialsysteme gleichberechtigt, aber in unserem Universum ist eben festgelegt was Inertialsysteme sind. Evtl. durch die Gesamtheit aller Massen, siehe meine Links.

Und beim Zwillingsparadoxon sind nicht beide Zwillinge gleich berechtigt, weil einer von beiden bei der Umkehr sein Inertialsystem wechselt.

Naja, Inertialsysteme sind willkürlich festgelegte (Koordinaten)Systeme. Sie sind lediglich Kräftefreie Koordinatensysteme, sodass nach Newton keine Beschleunigung stattfindet.
Diese Koordinatensysteme sind jedoch nur ausgezeichnet Kräftefrei, weil wir sie so definieren und es sich mit ihnen leichter rechnet. Physikalisch kann man aber mit jedem Bezugssystem umgehen ohne dass es ein Inertialsystem sein muss. Dann muss man eben die auftretenden Scheinkräfte oder Zwangskräfte beachten (in der klassischen Mechanik).

Physiker definieren sich gerne Bezugspunkte im Raum die Fest sind, denn wenn du Bewegungen darstellst die sowohl ihre Eigenbewegung machen als auch die Bewegung des Bezugspunktes, dann kann diese Überlagerung beider Bewegungen verwirrend werden. Die mathematische Beschreibung ist aber (sofern man richtig rechnet) durch Koordinatentransformationen vom einen Bezugspunkt zum anderen Bezugspunkt immer noch korrekt. Genau deswegen kann man sehr viele Aufgaben lösen indem man eine passende Koordinatentransformation finden wo die Bewegungen einfach ausgedrückt werden können, da macht man seine Rechnung und Transformiert den gesamten Spaß in die Ausgangslage zurück.

Gerade bei Drehungen, wie in meinem Beispiel der Scheibe treten durch die Koordinatentransformation „Scheinkräfte“ auf, in diesem Fall Corioliskraft genannt. Die Physik selber ändert sich dadurch jedoch nicht. Auch in einem nicht-Inertialsystem kann man sich hinstellen und die Kräfte auf einen Zusammensummieren. Man weiß vielleicht nicht was die Kräfte verursacht (Gravitation? Elektrische Anziehung? Oder doch nur eine Drehung …), aber man kann sie Messen und daraus die resultierende Bewegung mechanisch oder relativistisch ableiten.

Das stimmt nämlich nicht: Jedes Bezugssystem ist gleichberechtig sonst könnten wir keine Physik betreiben, auch keine Relativitätstheorie. Denn wenn das stimmen würde, dann würde es bedeuten dass ich in meinem Bezugssystem physikalisch anders behandelt werden würde als ich in deinem Bezugssystem. Oder anders gesagt: Die Regeln der Welt (auch Physik) gelten in jedem Bezugssystem gleichermaßen. In Inertialsystemen sind sie halt nur mathematisch einfacher zu formulieren.

Aber es ist in physikalischen Aufgabenstellungen immer wichtig aus welchem Blickwinkel (Koordinatensystem) man die Objekte betrachtet. Keines ist speziell ausgezeichnet und alle sind gleichberechtigt. Vielversprechend sind immer Symetrien, hat man eine Kugel, dann macht es zB. Sinn den Koordinatenursprung in den Mittelpunt zu legen weil jegliche Koordinatentransformationen einfacher sind: die Oberfläche hat den konstanten Abstand R und kann einfacher mit zwei Winkeln ausgedrückt und abgelaufen werden als mit x,y,z.

Und genauso verhällt es sich mit den Inertialsystemen. Definiert man sich die Kräfte zu Null, dann hat man eine Erhaltungsgröße. Und Jede Erhaltungsgsgröße ist 1 zu 1 mit einer Symetrie des Problems gekoppelt (und umgedreht), was die Probleme meist leichter machen.

Gute Frage, den genau das geht physikalisch nicht. Aber die Physik wäre im Bezugspunkt A genau die gleiche wie im Bezugspunkt B.
Die Bewegungen beider Planeten zueinaner kann man immer darstellen als wäre einer fest an seinem Platz und der andere macht komische Bewegungen um ihn herrum (Jehnachdem welche Kräfte man in dem Model mit berücksichtigt.) Aber der Physik nach sind beide Planeten immer noch gleichberechtigt.

Dann kann man die jeweiligen Symetrien auswerten wie zB. Impulzerhaltung, Energieerhaltung und die Kräfte auf die beiden Körper analysieren. das kann man dann entweder mechanisch oder relativistisch durchrechen und somit die Bahnbewegungen vorhersagen, immer bezogen auf irgendein zufälligen aber fest ausgesuchten Punkt. Das kann A, B oder jedlicher anderer Punkt sein der sich Zeitlich und Räumlich irgendwie bewegt. Und jeh nach Bewegung des Bezugspunkes fügt man halt noch Scheinkräfte in das System ein die die Bezugspunksbewegungen ausgleicht.

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Bin gerade unterwegs, antworte später.

Interessant ist übrigens auch der Fakt, dass man über die Lorentztransformation elektrische Ladungen (die Ladungsfelder) in ein Magnetfeld wandeln kann und umgekehrt. Jeh nach Bewegung des betrachteten Bezugssystems.

So, jetzt aber.

Wir sind uns selbstverständlich einig darin, dass man in allen Bezugssystemen rechnen, also die Gesetze der Physik anwenden kann. Außerdem kann die Wahl eines geeigneten Koordinatensystems Probleme enorm vereinfachen. Ebenso die Wahl eines geeigneten Formalismus.

Das habe ich doch aber auch nie bestritten, deshalb werde ich nicht näher darauf eingehen. Ich habe eher das Gefühl wir reden etwas aneinander vorbei. Um diesen Punkt geht es:

Du sagst, es sind einfach nur pragmatisch definierte Systeme, da keine Scheinkräfte vorherrschen. Ich hingegen sage, es sind im Universum ausgezeichnete Systeme, die untereinander gleichberechtigt sind.

Der entscheidende Punkt dabei ist: Wer legt denn fest, in welchen Systemen keine Scheinkräfte vorherrschen?

In unserer Realität stellt sich heraus, dass das bei Abwesenheit von Gravitation all die Systeme sind, die sich relativ zum „Fixsternhimmel“ nur mit konstanter Geschwindigkeit bewegen.

Spätestens seit dem Michelson-Morley-Experiment weiß man aber, dass es keinen absoluten Raum bzw. Äther gibt. Der Fixsternhimmel, in dem sich eigentlich auch alles bewegt, wird also nicht dadurch definiert, dass er in einem einzigen, absoluten Raum ruht.

(Deshalb finde ich das Machsche Prinzip bzw. Newtons Eimer-Experiment so interessant, was ich oben verlinkt habe.)

Wenn es also keinen absoluten Raum gibt, aber es trotzdem nur diese eine Klasse von gleichberechtigten Inertialsystemen gibt, bei denen im gravitationsfreien Raum keine Scheinkräfte auftreten, kann man doch mit Fug und Recht behaupten, dass diese im Universum ausgezeichnet sind.

Wenn du dich irgendwo im Universum, weit weg von allen anderen Objekten, im näherungsweise gravitationsfreien Raum befindest, kannst du trotzdem feststellen, ob du dich in einem Inertialsystem befindest oder nicht.

Das ist letztlich auch der Grund warum das Zwillingsparadoxon eben kein Paradoxon ist.

Falls ein Zwilling in einem Inertialsystem bleibt, während der andere erst weg und dann wieder zurück fliegt, also das Inertialsystem zwischendurch wechselt, dann ist beim Wiedersehen der zurückgebliebene Zwilling älter.

Nach deinem Ansatz müssten beide Zwillinge immer gleichberechtigt sein, da Inertialsysteme nur eine pragmatische Wahl zur Vereinfachung der Rechnung wären.

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Der analysierende Physiker anhand seinem der Natur zugrundeliegendem Modell. Und ja: kein Modell der Physik ist exakt, es gibt immer Näherungen und Fehlerbereiche. Auf der Erde spüren wir die Erdrotation kaum, können sie also bei lokalen Experimenten vernachlässigen. Schicken wir eine Rakete ins All, dann sind diese Effekte aber schon deutlich wichtiger und müssen im Modell berücksichtigt werden. Dafür ist vielleicht die Höhe der Tischkante des Kontrollpultes der Rakete für den Start nicht mehr so wichtig. Im Weltall sagen wir, dass wir schwerelos sind, aber das stimmt nicht, denn wir erfahren immernoch die Gravitation der Erde, die halt nur mit 1/r² mit dem Abstand abnimmt und irgendwann vernachlässigbar klein ist. Genauso die Gravitation der Sonne oder aller Schwarzen Löcher im Universum. Ist eine Kraft ausreichend klein sodass sie keinen praktischen Einfluss auf die Rechnung hat, dann definiert man sie zu 0 und betrachtet sie nicht mehr. Daher die Definition der Inertialsysteme, Kräftefreie umgebungen oder auch Modellsysteme.

Genau das ist der Punkt. Das Experiment hat gezeigt dass das Universum keine ausgezeichneten Punkte oder Bezugssysteme hat und JEDES Bezugssystem gleichberechtigt ist. Es macht keinen Unterschied ob du im Inertialsystem unterwegs bist oder in deinem eigenen zufällig beschleunigtem System. Die Physik ist überall gleich, und damit auch die Vorhersagungen was an den jeweiligen Orten mit den jeweiligen vorhandenen Informationen zu beobachten ist.
Wäre das nicht der Fall, dann könnten wir alle Aussagen über schwarze Löcher oder Exoplaneten sofort wieder vergessen weil wir aus den Handlungen die bei uns im Sonnensystem nachvollziehbar und reproduzierbar passieren nicht auf die Physik irgendwo in der Galaxis schließen dürfen (was natürlich trotsdem falsch sein kann).

Da hast du vollkommen recht, aber irgendein Beobachtungspunkt müssen wir uns definieren, denn sonst funktionieren alle heutigen mathematischen Modelle nicht da diese auf Koordinatensystemen beruhen. Das Problem, über das wir diskutieren ist also nicht die Physik selber, sondern in welcher (Koordinaten)Basis wir es ausdrücken und diese mathematische Basis ist frei wählbar ohne die Mathematik im System zu ändern.

Wie gesagt, diese Inertialsysteme sind nur ausgezeichnet weil die Gesammtkräfte 0 sind. Also wegen der Symetrie. Für eine Kugel gibt es auch das ausgezeichnete Inertialsystem mit dem Ursprung in der Mitte, wegen der Symetrie. In Kristallen gibt es sogar sehr viele Symetrien, nicht nur Punktsymmetrien sondern auch Geraden/Flächen/Rotationssymmetrien (auch je nachdem wie viele Dimensionen man betrachtet) welcher dieser Punkte ist am ausgezeichnetsten? Meistens der mit der höchsten Anzahl von Symetiren.

Warum sollte es also keinen absoluten Raum geben, wenn wir ihn uns einfach definieren können weil das Bezugssystem beliebig wählbar ist? Physikalische Vorgänge müssten eben nur mittels der Lorentztransformation oder der Galilei-Transformation in andere vielleicht interessantere Bezugssysteme transformiert werden. In der Klassischen Mechanik ist in so einem Raum die Zeit auch genauso konstant wie überall anders auch. In der Relativitätstheorie wird es allerdings spannend oder unanschaulich.

Man kann sich sein Bezugssystem so definieren, dass wie gewöhnlich in alle Raumrichtungen unseren Weltvorstellungen entspricht. In diesem Fall aber würde die Zeit an manchen Orten (jeh nach Gravitation) die Zeit langsamer vergehen.
Man kann sich aber auch die Zeit auch überall gleich schnell definieren, aber dann ist der Raum jeh nach Gravitation gekrümmt.
Man kann aber auch jede Mischung aus beiden extremen wählen (solange das System Lorentztransformabel, also physikalisch korrekt/annehmbar ist). Das impliziert aber durch die Lorentstransformation dass auch Translationen (zusätzlich zur Gravitation) eine Zeitverlangsamung bewirkt.

Aber egal wie wir und wo unseren Beobachtungsposten (Bezugssystem) einnemen, wir werden immer die gleichen vorhersagen machen, ansonsten ist das Modell und die Physik falsch.

Im Fall des Zwillingsparadoxon würde das bedeuten, wir können unseren Beobachter (das Bezugssystem) beliebig mit dem einen Zwilling auf Reisen schicken oder bei dem anderen Zwillig stationär bleiben oder unsere Beobachtung irgendwo in der Mitte der Reise machen oder beliebige Kurven im Universum drehen, IMMER wird der Ausgang der Zwillinge, wenn sie wieder zusammentreffen der gleiche sein: sie werden einen Altersunterschied haben wobei der Erdzwilling älter ist.
Mithilfe der Lorentstransformation könnte man nun bei jedem Schritt der Reise die Bezugssystme wechseln und nebeneinander aufzeigen, was der eine gerade sieht und was der andere wahrnimmt.
Minkovskidiagramme versuchen das zu veranschaulichen:

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