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Ihr Gamer und Physiker, ich fordere euch heraus!

326 Beiträge ▪ Schlüsselwörter: Physik, Game, Portal ▪ Abonnieren: Feed E-Mail

Ihr Gamer und Physiker, ich fordere euch heraus!

26.09.2014 um 23:19
Nochmal P.S.

Bei meinem Lösungsansatz gehe ich davon aus, daß die Macher des Spiels
in ihrer Physikengine die Mechanik der gleichförmigen Bewegung mit
konstanter Geschwindigkeit unter Berücksichtigung des Einflußes der
Schwerkraft implementiert haben. Das Portal aber kräftemäßig keinen
Einfluß auf das Objekt ausübt, welches das Portal durchquert.

Das wäre auch die einfachste und plausibelste Art der Spielmechanik.


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Ihr Gamer und Physiker, ich fordere euch heraus!

27.09.2014 um 00:02
Diese ganze Diskussion hier ist völliger Nonsense. Es gibt nur zwei (halbwegs) sinnvolle Fragen:

a) Wie würde sich der Würfel verhalten, wenn man diese Versuchsanordnung im Spiel nachbaut?
b) Wie würde sich der Würfel verhalten, wenn man eine solche Versuchsanordnung in Wirklichkeit nachbaut?

(a) wurde anfangs im Video bereits geklärt. Und zur Überraschung aller trifft weder Fall A noch Fall B, wie in der Skizze im Eingangsbeitrag geschildert, zu.

(b) ist eigtl. eine gänzlich sinnlose Frage. Sinnlos deshalb, weil es in Wirklichkeit keine derartigen Portale gibt! Und selbst, wenn es sie irgendwo geben sollte*, dann bleibt für uns hier immer noch völlig unklar, nach welchen Gesetzmäßigkeiten sie funktionieren. Die Frage ist in etwa so sinnlos wie die Frage, warum Geister zwar durch Wände gehen können, aber nie durch den Boden fallen...

*und sie bspw. von irgendeiner höchst fortschrittlichen außerirdischen Ziv irgendwo da draußen im All erfunden wurden


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Ihr Gamer und Physiker, ich fordere euch heraus!

27.09.2014 um 11:02
Antwort b) ist deswegen Paradox weil sich der Raum in dem sich der Würfel befindet gleichzeitig relativ zu sich selbst Bewegen müsste.

Antwort a) scheint mir realistischer, das sich bewegende Portal müsste aber während seiner Bewegung die "Beamfunktion" in der Weise anpassen damit der Würfel immer an die richtige Stelle wieder austritt.

Programmiertechnisch lässt dich beides einfach Bewerkstelligen, die grössere Frage ist ob es sich Physikalisch überhaupt realisieren lässt (Einstein-Rosen-Brücke).


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27.09.2014 um 14:17
Welche Physik gilt zwischen den beiden Portalen? Wie sieht der "Raum" dazwischen aus?

Wenn das orangene Portal sich im Normalraum von A nach B mit Geschwindigkeit C bewegt, bewegt sich dann auch das blaue Portal gleichgerichtet im Normalraum? Und wenn nicht, bewegt sich der "Innenraum" zwischen den beiden Portalen? Oder verändert sich sonst irgendwas zwischen den beiden Portalen, verändert sich ihre Beziehung, wenn sich nur ein Portal bewegt, das andere aber stehen bleibt?

Eine Denkmöglichkeit: das Newtonpendel.

newtons cradle5

Jetzt stelle man sich vor, die Kugeln wären nicht aufgehängt, sondern befänden sich in einer biegsamen Röhre. Dabei ist die Röhre so konstruiert, daß auch bei Biegen der Röhre die Impulsübertragung unverändert weitergeht. Nun biegen wir die Röhre so, daß die Röhrenenden wie die Portale im Bild stehen. Der Einfachkeit halber legen wir auf die linke Ablage eine Kugel und stellen auch rechts vor das Portal eine Kugel, wir "teleportieren" nur den Impuls. Jetzt lassen wir das linke Röhrenende von oben auf die Kugel darunter draufknallen, auf die erste Kugel in der Röhre an diesem Ende. Was passiert mit der Kugel am rechten Röhrenausgang? Version B) wird passieren.

Und der Energieerhalt? Der ist bezahlt! Um die rechte Kugel in eine Richtung zu bewegen, mußte die Gesamtmasse der Newtonpendel-Röhre" ebenfalls eine Richtungsänderung vornehmen. Auch wenn die Richtung der Masseverlagerung bei der Röhre komplex auszurechnen ist, so sollte schlicht vorab klar sein, daß die wirkende Kraft genau so groß wie die Kraft und genau entgegengesetzt zu ihr ist, welche die Zielkugel wegkickt.

Hier kennen wir die Physik des "Raumes zwischen den beiden Portalen" und dessen Auswirkungen auf den "Normalraum". Und hier funktioniert alles sauber und ohne Probleme und mit dem Ergebnis B.

Vielleicht gibt es andere Denkmöglichkeiten, die auf A hinauslaufen oder gar noch anderser.


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27.09.2014 um 14:19
@perttivalkonen
Das Modell kann man nicht anwenden, weil das Portal keine Kraft auf den Würfel auswirkt.


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27.09.2014 um 14:22
Anscheinend versteht hier niemand, dass der Würfel ruht, er bewegt sich NICHT.
Ist es tatsächlich so schwer, das zu verstehen?


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27.09.2014 um 14:23
Mir ging es um die Kräfte, die das Portal und das gesamte System zwischen beiden Portalen bewegen.

Und das haben zumindest zwei der hiesigen User nicht begriffen.


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27.09.2014 um 14:23
@onuba
Er bewegt sich relativ zu dem Portal gesehen eben schon, und das ist das Problem


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27.09.2014 um 14:24
@perttivalkonen
Ja, dafür ist das Modell sehr sehr gut.


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27.09.2014 um 14:27
Der Würfel bewegt sich auch mit den Portalen nicht. Wurde ja schon gesagt, bewegung ist relativ. Die Portale bringen den bewegungslosen Würfel in ein bewegtes Gebiet. denn das Portal, das sich über ihn stülpt, das bewegt sich "am Ausgang" von ihm weg. Und mit ihm der gesamte Raum. Da der Normalraum eine andere Struktur als der "Raum zwischen den Portalen" hat, gibt es das scheinbare Problem, welches darüber gelöst werden muß, daß das Verhältnis zwischen dem Normalraum und dem Portalraum geklärt werden muß. Wie bei meiner Newtonröhre.

@Assassine

Deine Antwort von 14:23 hatte ich übersehen. Auf den Punkt.


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27.09.2014 um 22:37
1)Klotz bewegt sich und die Portale stehen still. Der Klotz kommt mit seiner Anfangsgeschwindigkeit wieder raus.
Ich nehme jetzt mal an, dass es keine Potentiale gibt, so dass E gesamt = T (kinetische Energie ist). Das heißt in diesem System ist T eine Erhaltungsgröße und konstant.
Das heißt wiederum, dass alle Kräfte, die auf den Klotz einwirken könnten sich schlussendlich zu null addieren lassen.

2) Wir betrachten ein System, wo sich die beiden Portale bewegen (also als System mit v in eine Richtung).
Klotz steht still, das orangene Tor stülppt sich drüber und der Klotz kommt bei Blau wieder raus. Der Klotz hat dann eine relative Geschwindigkeit zu den Portalen und zwar die - Geschwindigkeit der Portale.

3)Wie in Eingangspost.
Aus den vorangegangen Überlegungen schlussfolgere ich, dass im "Tunnel" keine Kräfte wirken oder sich gegenseitig aufheben. Das heißt wiederum, dass die Kinetische Energie immer noch konstant sein soll.
Wenn sie konstant ist, dann ist aber null, da sich der Klotz nicht bewegt vk=0.
Deswegen würde ich eher zu A tendieren.


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27.09.2014 um 23:05
Puha, ich hab selten nen Thread gesehen, der sich so im Kreis dreht -.- Alles was hier steht wurde schon auf den ersten Seiten diskutiert, und der ganze Unsinn auch schon mehrmal als solcher identifiziert.

Naja, jedenfalls hab ich mir mal die Mühe gemacht selber Portale zu programmieren und zu rendern. In dem Video sieht man alles recht gut denk ich. Insbesondere sieht man auch, wie @perttivalkonen
nochmal wiederholt hat, das bewegte Bezugssystem, das beim Blick durch das orange Portal sichtbar wird, und wie ein inertialer Beobachter völlig ohne Kräfte und Beschleunigung in eine bewegte Raumregion eintritt.
Zitat von perttivalkonenperttivalkonen schrieb:bewegung ist relativ. Die Portale bringen den bewegungslosen Würfel in ein bewegtes Gebiet. denn das Portal, das sich über ihn stülpt, das bewegt sich "am Ausgang" von ihm weg. Und mit ihm der gesamte Raum.
https://www.youtube.com/watch?v=8CoLRM-Zs3A (Video: Moving Portals)


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27.09.2014 um 23:50
@HYPATIA

Das Paradoxe an der Sache ist ja, wie kommt der Impuls zustande? Was bei deiner Version vernachlässigt wird ist, dass es sich beim bewegten und dem ruhenden Bezugssystem um ein und das selbe handelt.

Würde sich nur das eine Portal Bewegen so würde der komplette 3D Würfel auf eine 2D Fläche "Teleportiert" werden, da sich der Würfel nicht ins Portal "schiebt" sondern das Portal mit den gleichbleibenden Zielkoordinaten wenn man so will, die verschiedenen Teile des Würfels auf ein und den selben Punkt "Teleportiert".

Demnach wäre weder A noch B richtig sondern das was beim Spiel auch tatsächlich passiert. Es gibt einen Lokalitätskonflikt:

Spoilerhttps://www.youtube.com/watch?v=S85nudR6D-Y#t=237

... Es sei denn Ich bewege mich schneller durchs Portal als das es auf mich zufährt. Ich würde dabei langsamer aus dem Portal wieder austreten als ich eingestiegen bin. Vaustritt = Veintritt - Vportal.


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28.09.2014 um 00:07
Zitat von BumbelbeeBumbelbee schrieb:Es gibt einen Lokalitätskonflikt
Den Raum den ich simuliert habe ist nicht-euklidisch. Das heißt, du kannst ihn nicht in einem anderen dreidimensionalen Raum einbetten, du brauchst eine zusätzliche Koordinate um zu beschreiben, ob du durch das Portal durch bist, oder ob du um das Portal herum gelaufen bist, und dich dahinter befindest.
Zitat von BumbelbeeBumbelbee schrieb:Das Paradoxe an der Sache ist ja, wie kommt der Impuls zustande?
Wie ich schon gesagt habe, es ist ein Trugschluss anzunehmen, dass es hier eine natürliche Impuls- oder Energieerhaltung gibt. Das liegt vor allem an der Tatsache, dass die Koordinaten (genauer die Metrik) in diesem System eben sehr viel komplexer sind. Es gibt in diesem System trotzdem Erhaltungsgrößen, die sogenannten kanonischen Impulse, aber die haben offenbar eine andere Bedeutung als das was du unter Energie oder Impuls in der euklidschen Mechanik kennst.


In jedem Fall wirst du hier niemals weiterkommen, wenn du mit Energieerhaltung rechnest, denn die gilt in diesem System nicht. Das bedeutet aber nicht, dass die Physik hier versagt, die Hamiltonsche Mechanik kann solche Systeme wunderbar beschreiben. Die Trajektorien von Objekten werden hierbei durch die sogenannte Wirkung beschrieben. Das ist alles viel Gepröddel und Rumrechnerei, aber letztlich ist die Kernaussage, dass sich Objekte lokal immer geradlinig und unbeschleunigt bewegen. Deswegen siehst du auch die Wand im Video weiterhin auf dich zukommen, denn du "spürst" diesen Sprung durch das Portal nicht, der Raum geht glatt weiter.
Zitat von BumbelbeeBumbelbee schrieb:Würde sich nur das eine Portal Bewegen so würde der komplette 3D Würfel auf eine 2D Fläche "Teleportiert" werden
Bei mir bewegt sich nur das eine Portal ;) Das ist ja gerade der Witz an der Struktur dieses Raumes.


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28.09.2014 um 00:35
Grundsätzlich kann ich diese Videos über die Struktur unseres Universums empfehlen, da werden recht anschaulich verschiedene Topologische Modelle erklärt. Unter anderem eben auch nicht-euklidische Räume.
It only means that the laws of geometry are not what you would expect.
Spoiler
Youtube: No Edge: The Shape of the Universe. (Part 1: Flat Models)
No Edge: The Shape of the Universe. (Part 1: Flat Models)
Externer Inhalt
Durch das Abspielen werden Daten an Youtube übermittelt und ggf. Cookies gesetzt.

Youtube: No Edge 2: The Shape of the Universe (Curved Space)
No Edge 2: The Shape of the Universe (Curved Space)
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28.09.2014 um 04:42
@HYPATIA
@Bumbelbee
@ähhh
@perttivalkonen
@Assassine
@onuba

Ich muss hier mal ein klares Wort sprechen. Ich kann so simpel denken wie ein "Normalo", habe mich aber auch schonmal mit der Relativitätstheorie beschäftigt (wo ich meinem Lehrer was voraus hatte ^^) und Quantenphyisk usw. sind mir auch nicht fremd. Doch die komplexe Physik da wos um Gleichungen mit mehr als einer halben Din A 4 Seite geht, da steige ich aus (zumindest den Rechenteil).

Um das ganze so einfach wie möglich zu machen. Es ist A.

Einfachste Erklärung überhaupt: Stellt euch vor das Portal mit dem Brett wäre kein Portal, sondern ein Brett mit Loch. Was würde erstmal nun passieren? Nunja. Am Schluss wäre der Würfel ohne beschleunigt zu werden immer noch ruhend auf seinem Sockel. Das Brett mit Loch läge um den Würfel herum auf dem Sockel. Der Würfel hat seine Trägheit nicht verlassen und ruhte die ganze Zeit.

Nun was ändert sich, wenn es kein Loch ist, sondern ein Portal?

Dazu müssten wir wissen, wie genau die Portale arbeiten. Wenn wir uns aber z.B. auf folgendes einigen: Das Portal arbeitet wie ein Wurmloch. Ein Übergang in unserer 4D-Welt, der beliebige Distanzen verkürzt zurück legen lässt. Im Falle eines Portals wie in der Quantenphysik ohne Verzögerung (Stichwort "Verschränkung")
Man kann sich das wie ein Brett mit Loch vorstellen, nur das das Loch auf beiden Seiten des Brettes "woanders" rauskommt und das Brett ist dabei so flach, dass es eine Dicke von 0 hat.

Nun, was würde sich also am Versuch ändern im Vergleich zu oben? Nichts.
Das Portal kommt auf den Würfel zu, wie auch das Loch des Brettes auf den Würfel zugekommen ist. Sobald der "Ereignishorizonts" den Würfel berührt, ist es praktisch das selbe, wie wenn die imaginäre Fläche des Brettes, da wo das Loch war, den Würfel "berührt". Dabei wird keine Energie übertragen.
Das einzige was passiert, ist das die Atome des Würfels auf der anderen Lochseite "austreten". Was nun natürlich passiert (sofern das zweite Portal nicht die exakt selbe Raumausrichtung aufweist), dass nun die Schwerkraft anders auf die Atome des "austretenden" Würfels wirkt. Wenn das Portal z.B. vertikal zur Schwerkraft ausgerichtet ist, würde sich der Würfel (vom zweiten Portal aus) nach unten, und (vom ersten Portal aus) nach links (oder rechts, vorne hinten, je nach Drehung) bewegen.


Man kann sich natürlich gerne in die Relativitätstheorie begeben in der Bezugssysteme immer relativ zueinander betrachtet werden, das macht es aber nur unnötig kompliziert.
Denn im Beispiel mit dem Brett mit Loch, wissen wir ja (da wir es empirisch austesten können), dass der Würfel sich nicht bewegt und keine Energie dazuerhält. Aber man könnnte (relativistisch gesehen) ja aus der Sicht des Brettes den Würfel als "auf sich zukommend" betrachten. Was mann aber beachten muss ist, dass wir es mit der Beschleunigungen und Abbremsungen zu tun haben. Das Brett mit Loch (oder auch Portal) wird ja vom Sockel abgebremst, auf Geschwindigkeit 0. Auch der Würfel "bremst" ja dann aus der Sicht des Brettes auf Geschwindigkeit 0 ab.
Das macht aber ab hier keinen Sinn mehr. Denn sobald man in der Relativitätstheorie die Beschleunigung mit rein nimmt wird es nämlich wichtig WELCHES Bezugssystem es ist, dass beschleunigt, denn DIESES spürt ja z.B. auch die entsprechenden Kräfte.
So mag, der Raketenfahrer vielleicht denken, dass nicht er, sondern das Universum sich von ihm wegbewegt, doch wenn er in den Sitz gepresst wird, dann weiß er, dass doch ER es ist, der sich grade beschleunigt.


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28.09.2014 um 09:16
@Timotheus
Zitat von TimotheusTimotheus schrieb:Sobald der "Ereignishorizonts" den Würfel berührt, ist es praktisch das selbe, wie wenn die imaginäre Fläche des Brettes, da wo das Loch war, den Würfel "berührt". Dabei wird keine Energie übertragen.
Stell Dir vor, der Würfel hat Augen und schaut in das auf ihn zukommende Portal. Was sieht er? Er sieht das, was auf der anderen Seite ist, was sich also vor (/hinter) dem blauen Portal rechts befindet. Sagenwirmal, vom blauen Portal bis zur Wand sind es drei Meter. Vom Würfel bis zum orangenen Portal seien es anfangs ebenfalls drei Meter. Der Würfel sieht also die Wand in sechs Metern Entfernung. Nun kommt das orangene Portal auf ihn zu, aber das blaue Portal verändert seine Position nicht. Damit nähert sich nicht nur das Portal dem Würfel, sondern auch die Wand hinterm blauen Portal, mit der selben Geschwindigkeit wie das orangene Portal. Jetzt nur fünf Meter, jetzt vier, jetzt drei Meter. Und dann?

Da schwingst Du kein Brett von null Millimeter Stärke, Du schwingst einen Kescher, dessen hinten dranhängendes Netz ein halbes Zimmer ist. Entsprechend schwer ist der Kescher, und entsprechend groß ist die Kraft, die Du benötigst, um das Portal-"Brett" auf den Würfel zu schlagen. - Und aus dem blauen Portal fliegt ein Würfel auf die Wand zu, mit der Geschwindigkeit, mit der links das orangene Portal auf den Würfel zugeflogen ist. Kraft hast Du genügend reingesteckt, um den Würfel zum Fliegen zu bringen.

Pertti


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28.09.2014 um 12:42
@HYPATIA
Zitat von HYPATIAHYPATIA schrieb: Das bedeutet aber nicht, dass die Physik hier versagt, die Hamiltonsche Mechanik kann solche Systeme wunderbar beschreiben.
Hier wirds interessant, Hamiltonsche Mechanik ist für mich Neuland und die Mathematik dahinter ist mir zu Hoch.... Meine Frage: Wie realistisch ist ein solches Modell? Dass man sowas Programmieren kann ist keine Frage.

Falls ein solches Modell in der Realität anwendbar wäre würde das ja bedeuten man könnte Masse "beschleunigen" ohne das diese Trägheit erfährt.

P.S. Danke für das Raumupdate, wieder was dazugelernt.


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28.09.2014 um 13:25
Zitat von BumbelbeeBumbelbee schrieb:Meine Frage: Wie realistisch ist ein solches Modell?
Was heißt realistisch ;) Portale gibts nicht. Mathematisch kann man aber verschiedene Raumregionen glatt "zusammenkleben". Wichtig dabei ist eben das Wort "glatt". An der Klebestelle passiert physikalisch überhaupt nichts, es geht nahtlos weiter. Das wird in der Physik sehr oft ausgenutzt.

Die Bewegung, die durch die Wirkung dann beschrieben wird (in diesem Falle eine triviale Geodäte) ist dann aber so realistisch wie man in der heutigen Physik aussagen kann. Hamilton (und Lagrange) ist quasi "state of the art", weil es ein so allgemeines Konzept ist, das es in allen Bereichen der Physik angewandt wird.
Zitat von BumbelbeeBumbelbee schrieb:Falls ein solches Modell in der Realität anwendbar wäre würde das ja bedeuten man könnte Masse "beschleunigen" ohne das diese Trägheit erfährt.
Das stimmt. Die ganzen Gedankenexperimente mit den Portalen sind ja einfach nur ne nette Spielerei, aber etwas in der Art passiert auch in der Allgemeinen Relativitätstheorie. Dort ist die Raumzeit auch ein sehr komplexes Gebilde, das sich in sich selber krümmen kann. Der Unterschied ist eben, dass die Portale hier sehr "künstlich" an einer Stelle festgesetzt werden, während in der ART natürlich die RZ-Strukturen aus Feldgleichungen entstehen und es dadurch eher keine "harten Kanten" wie an den Rändern der Portale gibt.

Jedenfalls, die "Beschleunigung" eines Objektes, ohne dass es selber Trägheit erfährt hast du auch z.B. bei dem hypotetischen Alcubierre drive. Dort "bewegt" sich auch der Raum selber, nicht das Objekt. Bei den bewegten Portalen ist das ähnlich. In beiden Fällen gilt halt, dass es in der Realität nicht funktionieren kann ;)

_______________________
So, und ich hab nochmal die Trajektorie eines Objektes simuliert, das durch ein Portal durchtritt:

https://www.youtube.com/watch?v=gj5wtwGAmTY (Video: Moving Portals - Ball with Gravity)

Damit es da nicht zu Verwirrungen kommt, bzw. damit es nicht so aussieht, als ob der Tisch den Ball nur "anschupst", hier das ganze nochmal ohne Tisch und ohne Gravitation, so dass der Durchtritt vollständig kräftefrei ist:

https://www.youtube.com/watch?v=bkvL6O8hhUw (Video: Moving Portals - Ball without Gravity)

Und hier das, was der Ball sieht (wie oben):

https://www.youtube.com/watch?v=8CoLRM-Zs3A (Video: Moving Portals)


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28.09.2014 um 15:36
Hier das zweite Video nochmal mit eingezeichneten Koordinatensystemen. Daran sieht man gut, dass das Portal nicht nur ein Loch in einem bewegten Brett ist, sondern sich der Raum selbst dahinter mitbewegt.

(Am besten die Auflösung des Videos hochstellen, Youtube spart gerne bei der Qualität beim recodieren)

https://www.youtube.com/watch?v=04U5Vu1mgRc (Video: Moving Portal - Ball without Gravity - Coordinate Grids)


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