Es muss ja mal kommen, ...
Liebe Wissende,
kann man einen elf-jährigen Jungen wie ich, die Realivitätstherorie erklären? Jaja, das Lieblingsthama aller Physiker...
Ich habe in einen Buch gelesen, dass wenn man einen Lichtstrahl an einem Stern vorbei schickt, dass der Lichtstrahl gekrümmt ist, aber doch irgendwie nicht. Und was bedeutet eigentlich in der Physik "Zeit"?
Bitte EINFACH erklären. lol*
Danke im Voraus.
Huijuijui:
Klassische Physik: Alles was Masse hat, zieht andere Masse an. Man spricht vom Kraftfeld, darum werden wir von der Erde angezogen (auch du hast Masse und ziehst andere Gegestände an, der Effekt ist aber aufgrund deiner geringen Masse (vielleicht 50kg?) so gering, dass er technisch nicht nachzuweisen ist!):
hier würde der Lichtstrahl gerade aus an einem schweren Stern vorbeifliegen, weil Licht ja keine Masse hat, wird es auch nicht angezogen.
Aber:
Relativitätstheorie: Alles was Masse hat krümmt den Raum, dazu gibt es diese berühmten Gummituch-Veranschaulichungen: und da Licht ja durch den Raum fliegt, der jetzt gekrümmt ist, beschreibt es scheinbar eine Kurve.
Ob die Erde nun ein Kraftfeld erzeugt, oder einfach nur den Raum krümmt, ist für uns auf der Erde unerheblich, da es für uns den gleichen Effekt hat, wir werden scheinbar zum Erdmittelpunkt hin angezogen.
Gruß Robert
[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]
Klassische Physik: Alles was Masse hat, zieht andere Masse an.
Man spricht vom Kraftfeld, darum werden wir von der Erde
angezogen (auch du hast Masse und ziehst andere Gegestände an,
der Effekt ist aber aufgrund deiner geringen Masse (vielleicht
50kg?) so gering, dass er technisch nicht nachzuweisen ist!):
hier würde der Lichtstrahl gerade aus an einem schweren Stern
vorbeifliegen, weil Licht ja keine Masse hat, wird es auch
nicht angezogen.
Das ist ein weit verbreiteter Irrglaube. Auch in der klassischen Physik wird ein Lichtstrahl im Gravitationsfeld abgelenkt, weil die Beschleunigung eines Objekts im Gravitatinsfeld von seiner Masse unabhängig ist. Diese Ablenkung ist lediglich kleiner als in der RT.
Relativitätstheorie: Alles was Masse hat krümmt den Raum, dazu
gibt es diese berühmten Gummituch-Veranschaulichungen: und da
Licht ja durch den Raum fliegt, der jetzt gekrümmt ist,
beschreibt es scheinbar eine Kurve.
Wenn man das Ganze auf Massen beschränkt, hat man ein Problem: Licht besitzt einen Impuls und der ändert sich, wenn es im Gravitationfeld abgelenkt wird. Die Impulserhaltung fordert, dass dabei auch die Quelle des Gravitationsfeldes ihren Impuls verändert. Das könnte sie aber nicht, wenn nur Massen den Raum krümmen würden, weil das Licht keine Masse hat. Tatsächlich ist die Quelle des Gravitationsfeldes in der ART der Energie-Impuls-Tensor und darin ist die Masse nur eine von vielen Komponenten. Unter anderem steckt da auch das elektromagnetische Feld drin. Damit können auch Photonen den Raum krümmen.
Hallo Alexander,
es gibt gute KINDER- und JUGEND-Bücher über die Relativitätstheorie.
http://www.amazon.de/s/ref=nb_ss_w?__mk_de_DE=%C5M%C...
Ansonsten:
Ich habe in einen Buch gelesen, dass wenn man einen
Lichtstrahl an einem Stern vorbei schickt, dass der
Lichtstrahl gekrümmt ist, aber doch irgendwie nicht.
In Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie ist nicht nur die Zeit abhängig vom Beobachter, sondern auch der Raum abhängig von den darin befindlichen Massen bzw. Energien. Massen verformen die Geometrie des Raumes bzw. der "Raumzeit" selbst. Vorstellen können wir uns das nicht. Es sind schlicht mathematische Modelle, nach denen sich korrekte Vorhersagen für das Verhalten physikalischer Systeme machen lassen. Als Analogie kann man sich aber mal folgendes vorstellen:
Stell dir ein Gummiband vor. Spanne es zwischen 2 Punkten auf. Es hat nur eine Dimension: die Länge. Die Spannung ist in jedem Punkt des Bandes gleich, homogen. Das entspricht einer ungekrümmten Raumzeit. Eine Masse _in_ diesem Gummiband bewirkt in Einsteins Modell eine lokale "Krümmung" dieses "Raumes". Du kannst das simulieren, in dem du das Gummiband an zwei Punkten, sagen wir im Abstand von 2cm mit den Fingern nimmst und zusammenschiebst. Zwischen den Fingern ist die Spannung des Bandes jetzt geringer, außerhalb etwas größer. Das ist so, als sei die "Geometrie" um den Massepunkt zwischen den Fingern "gekrümmt". Diese Analogie ist natürlich noch viel zu einfach, weil sie nur eindimensional ist. Doch jetzt gehen wir in die zweite Dimension:
Nun stell dir eine Gummifläche vor. Zeichne mit einem Lineal eine Gerade darauf. Es soll den Weg eines Lichtstrahls symbolisieren. Eine Masse _in_ der Fläche würde das Gummi wieder lokal verbiegen (kreisförmig zusammenziehen), und damit auch die Gerade verbiegen. Stell dir vor, Du bist ein zweidimensionales Wesen und lebst _in_ der Fläche. Die Gerade sieht dann nicht mehr gerade aus.
Und was bedeutet eigentlich in der Physik "Zeit"?
"Zeit" ist eine Größe in unseren physikalischen MODELLEN. Aus unserer Alltagserfahrung glauben wir, Zeit existiere wirklich und sei eine KONSTANTE Größe, unabhängig von allem anderen.
Zeit definiert einen Abstand zwischen zwei EREIGNISSEN (zB. dem Blinken einer Lampe oder dem sprichwörtlichen Ticken einer Uhr).
Einstein machte klar, dass der Abstand zwischen zwei Ereignissen vom Beobachter bzw. vom Bezugssystem abhängt - also hängt auch die Zeit vom Beobachter ab und ist keine universelle, für alle immer gleiche Konstante.
LG
Jochen
Und was bedeutet eigentlich in der Physik "Zeit"?
"Zeit" ist eine Größe in unseren physikalischen MODELLEN. Aus
unserer Alltagserfahrung glauben wir, Zeit existiere wirklich
und sei eine KONSTANTE Größe, unabhängig von allem anderen.
Zeit definiert einen Abstand zwischen zwei EREIGNISSEN (zB.
dem Blinken einer Lampe oder dem sprichwörtlichen Ticken einer
Uhr).
Einstein machte klar, dass der Abstand zwischen zwei
Ereignissen vom Beobachter bzw. vom Bezugssystem abhängt -
also hängt auch die Zeit vom Beobachter ab und ist keine
universelle, für alle immer gleiche Konstante.
Super, endlich habe ich das auch mal die Realivitätstherorie verstanden. Aber nur das mit der Zeit habe ich noch nicht ganz geschnallt. Außerdem habe ich mal gehört, dass man Zeit auch rückwärts lafen lassen kann. Oder still stehen lassen kann. Oder dass in einem höherem Gebäude die Uhren schneller laufen können. Aber wie kann dass sein?!?!?!
Jaja, ich weiß, das lieblings Thema jedes Physikers... lol*
Danke im Voraus.
Und was bedeutet eigentlich in der Physik "Zeit"?
Super, endlich habe ich das auch mal die Realivitätstherorie
verstanden.
Ehrlich? - Dann könntest Du sie mir bei Gelegenheit mal erklären... ;-)
Aber nur das mit der Zeit habe ich noch nicht ganz
geschnallt. Außerdem habe ich mal gehört, dass man Zeit auch
rückwärts lafen lassen kann. Oder still stehen lassen kann.
Oder dass in einem höherem Gebäude die Uhren schneller laufen
können. Aber wie kann dass sein?!?!?!
Ähm, nee. Das ist eine falsche Interpretation.
Erstmal: Zeit läuft garnicht. Und sie vergeht auch garnicht. "Laufen" bzw. "vergehen" sind Verben, welche eine Veränderung in der Zeit beschreiben. Zu behaupten, die Zeit selbst würde "laufen", "gehen" oder sonstwas, ist ein unsinniger Zirkelschluss.
Zeit ist ein Abstand zwischen Ereignissen, so wie auch Raum ein Abstand zwischen Orten ist. So, wie der Raum _ist_, so _ist auch Zeit.
Die Frage nach dem schlelleren oder langsameren "vergehen der Zeit" stellt sich also garnicht.
Was Du ansprichst, ist die Tatsache, dass zwei Beobachter UNTERSCHIEDLCHE Zeit-Abstände zwischen den SELBEN Ereignissen feststellen können, und zwar genau dann, wenn sich die Beobachter relativ zueinander bewegen oder beschleunigt werden.
Warum das so ist, kann ich für die relativ zueinander Bewegten Beobachter einfach erklären: Grund ist die ENDLICHE Ausbreitungsgeschwindigkeit von Informationen. Stell dir vor, du stehst an Bahngleisen und ein Zug fährt an dir vorbei. Hinten am Zug steht ein Schaffner mit einer Blitzlichtlampe. Der Schaffner blitzt, wartet GENAU eine Sekunde und blitzt nochmal. Was siehst du?
Zwei Blitze im Abstand einer Sekunde. Ungefähr. Der Abstand zwischen den Blitzen ist für dich LÄNGER als eine Sekunde. Warum? Wenn die Lampe das erste mal blitzt, ist die Lampe noch näher an Dir dran. Das Licht von der Lampe braucht eine sehr kurze Zeit, um von der Lampe zu dir zu kommen. Nach GENAU einer Sekunde blitzt die Lampe das zweite mal. Nun ist die Lampe aber schon weiter von dir entfernt und das Licht braucht eine (winzige) Weile LÄNGER, um von der Lampe zu dir zu kommen. Wenn es bei dir ankommt, stoppst du die Zeit, und die beträgt eine Sekunde PLUS die zusätzliche Zeit, die das Licht von der entfernteren Position gebraucht hat, um zu dir zu kommen. Der Effekt ist irrsinnig winzig, weil das Licht im Vergleich zum Zug irrsinnig schnell ist. Der Effekt fällt aber ins Gewicht, wenn der der Zug fast mit Lichtgeschwindigkeit unterwegs ist. Ok, ein Zug macht das nicht, aber entfernte Galaxien im Weltraum bewegen sich schon mit Geschwindigkeiten relativ zueinander, die einen Gutteil der Lichtgeschwindigkeit ausmachen.
Also, während der Schaffner auf dem Zug GENAU eine Sekunde zwischen den Blitzen misst, vergehet für Dich zwischen den Blitzen MEHR als eine Sekunde. Daher sagt man, die Zeit "verginge" für den Schaffner langsamer als für Dich. Hättest DU die Lampe und würdest DU im Abstand von GENAU einer Sekunde Blitzen, dann würde der Schaffner mehr als eine Sekunde zwischen den Blitzen messen. So gesehen muss der Schaffner behaupten, dass für Dich die Zeit langsamer "verginge". Beides ist richtig und widerspricht sich doch. Der Widerspruch löst sich auf, wenn man Zeit nicht als etwas ansieht, das "vergeht".
Statt auf einem schnell fahrendem Zug kann man den Schaffner mit Lampe auch in der Nähe einer großen Masse platzieren. Auch hier würden sich die Messungen der Zeit-Abstände zwischen den Blitzen von Dir und dem Schaffner unterscheiden. Grund ist hier die Gravitation, die den Raum um den Schaffner "krümmt". Warum genau das zu nun mit der Zeit zu tun hat, geht (noch?) über meinen Horizont.
Jaja, ich weiß, das lieblings Thema jedes Physikers... lol*
Aber ich bin ja auch kein Physiker :-)
LG
Jochen
Und was bedeutet eigentlich in der Physik "Zeit"?
Super, endlich habe ich das auch mal die Realivitätstherorie
verstanden.
Ehrlich? - Dann könntest Du sie mir bei Gelegenheit mal
erklären... ;-)
Verstanden habe ich sie, aber da gibt es ja noch soooooo viel mehr als nur das was du mir jetzt erklärt hast. Kannst du mir noch mehr erzählen. Mir ist etwas langweilig... Scherz*
Aber nur das mit der Zeit habe ich noch nicht ganz
geschnallt. Außerdem habe ich mal gehört, dass man Zeit auch
rückwärts lafen lassen kann. Oder still stehen lassen kann.
Oder dass in einem höherem Gebäude die Uhren schneller laufen
können. Aber wie kann dass sein?!?!?!
Ähm, nee. Das ist eine falsche Interpretation.
Erstmal: Zeit läuft garnicht. Und sie vergeht auch garnicht.
"Laufen" bzw. "vergehen" sind Verben, welche eine Veränderung
in der Zeit beschreiben. Zu behaupten, die Zeit selbst
würde "laufen", "gehen" oder sonstwas, ist ein unsinniger
Zirkelschluss.
Zeit ist ein Abstand zwischen Ereignissen, so wie auch Raum
ein Abstand zwischen Orten ist. So, wie der Raum _ist_, so
_ist auch Zeit.
Die Frage nach dem schlelleren oder langsameren "vergehen der
Zeit" stellt sich also garnicht.
Was Du ansprichst, ist die Tatsache, dass zwei Beobachter
UNTERSCHIEDLCHE Zeit-Abstände zwischen den SELBEN Ereignissen
feststellen können, und zwar genau dann, wenn sich die
Beobachter relativ zueinander bewegen oder beschleunigt
werden.
Warum das so ist, kann ich für die relativ zueinander Bewegten
Beobachter einfach erklären: Grund ist die ENDLICHE
Ausbreitungsgeschwindigkeit von Informationen. Stell dir vor,
du stehst an Bahngleisen und ein Zug fährt an dir vorbei.
Hinten am Zug steht ein Schaffner mit einer Blitzlichtlampe.
Der Schaffner blitzt, wartet GENAU eine Sekunde und blitzt
nochmal. Was siehst du?
Zwei Blitze im Abstand einer Sekunde. Ungefähr. Der Abstand
zwischen den Blitzen ist für dich LÄNGER als eine Sekunde.
Warum? Wenn die Lampe das erste mal blitzt, ist die Lampe noch
näher an Dir dran. Das Licht von der Lampe braucht eine sehr
kurze Zeit, um von der Lampe zu dir zu kommen. Nach GENAU
einer Sekunde blitzt die Lampe das zweite mal. Nun ist die
Lampe aber schon weiter von dir entfernt und das Licht braucht
eine (winzige) Weile LÄNGER, um von der Lampe zu dir zu
kommen. Wenn es bei dir ankommt, stoppst du die Zeit, und die
beträgt eine Sekunde PLUS die zusätzliche Zeit, die das Licht
von der entfernteren Position gebraucht hat, um zu dir zu
kommen. Der Effekt ist irrsinnig winzig, weil das Licht im
Vergleich zum Zug irrsinnig schnell ist. Der Effekt fällt aber
ins Gewicht, wenn der der Zug fast mit Lichtgeschwindigkeit
unterwegs ist. Ok, ein Zug macht das nicht, aber entfernte
Galaxien im Weltraum bewegen sich schon mit Geschwindigkeiten
relativ zueinander, die einen Gutteil der Lichtgeschwindigkeit
ausmachen.
Also, während der Schaffner auf dem Zug GENAU eine Sekunde
zwischen den Blitzen misst, vergehet für Dich zwischen den
Blitzen MEHR als eine Sekunde. Daher sagt man, die Zeit
"verginge" für den Schaffner langsamer als für Dich. Hättest
DU die Lampe und würdest DU im Abstand von GENAU einer Sekunde
Blitzen, dann würde der Schaffner mehr als eine Sekunde
zwischen den Blitzen messen. So gesehen muss der Schaffner
behaupten, dass für Dich die Zeit langsamer "verginge". Beides
ist richtig und widerspricht sich doch. Der Widerspruch löst
sich auf, wenn man Zeit nicht als etwas ansieht, das
"vergeht".
Statt auf einem schnell fahrendem Zug kann man den Schaffner
mit Lampe auch in der Nähe einer großen Masse platzieren. Auch
hier würden sich die Messungen der Zeit-Abstände zwischen den
Blitzen von Dir und dem Schaffner unterscheiden. Grund ist
hier die Gravitation, die den Raum um den Schaffner "krümmt".
Weil ja dann das Licht eine etwas längere Strecke zurück legen muss. Oder?
Warum genau das zu nun mit der Zeit zu tun hat, geht (noch?)
über meinen Horizont.
Jaja, ich weiß, das lieblings Thema jedes Physikers... lol*
Aber ich bin ja auch kein Physiker :-)
Und noch was: heißt das, dass wenn ein Zug auf einer unendlich langen Schiene immer geradeaus fährt, und der Blitzer blitzt immer in 1-sek. Intervallen, dass sich aber irgendwann für den Betrachter auch unendlich lang verschiebt. Richtig? Das kann aber nicht sein, da es keinen ewig langen Raum gibt. Außer den Weltraum.
Statt auf einem schnell fahrendem Zug kann man den Schaffner
mit Lampe auch in der Nähe einer großen Masse platzieren. Auch
hier würden sich die Messungen der Zeit-Abstände zwischen den
Blitzen von Dir und dem Schaffner unterscheiden. Grund ist
hier die Gravitation, die den Raum um den Schaffner "krümmt".
Weil ja dann das Licht eine etwas längere Strecke zurück legen
muss. Oder?
Klingt einleuchtend.
Und noch was: heißt das, dass wenn ein Zug auf einer unendlich
langen Schiene immer geradeaus fährt, und der Blitzer blitzt
immer in 1-sek. Intervallen, dass sich aber irgendwann für den
Betrachter auch unendlich lang verschiebt. Richtig?
Nein. Wenn der Zug mit konstanter Geschwindigkeit fährt und die Lampe AUF DEM ZUG in 1-Sek.-Intervallen blitzt, dann misst der Betrachter am Bahnhof eine Folge von Blitzen, die alle den selben zeitl. Abstand zueinander haben, der allerdings etwas länger ist als 1 Sekunde (je nach Geschwindigkeit des Zuges). Der Abstand zw. zwei Blitzen verändert sich für KEINEN der beiden Betrachter.
Wenn aber der Zug immer weiter beschleunigt, dann ist er ja von Intervall zu Intervall schneller. Für den Betrachter am Bahnhof werden damit die Intervalle zwischen den Blitzen immer LÄNGER. Wenn der Zug schließlich Lichtgeschwindigkeit erreicht hat, wird kein neuer Blitz mehr am Bahnhof ankommen (bzw. es wird unendlich lange dauern, bis der nächste Blitz eintrifft).
aber nicht sein, da es keinen ewig langen Raum gibt. Außer den
Weltraum.
Der Weltraum ist zwar Grenzenlos, aber wohl nicht unendlich groß. Als zweidimensionale Analogie dient hier meist eine Kugeloberfläche, die auch keine Grenze hat, aber doch nur eine endliche Fläche umfaßt. Inwiefern die Analogie gut ist, kann ich nicht beurteilen. V.a. glaube ich auch nicht, dass man zum Ausgangspunkt zurückkommt, wenn man seeeehr lange geradeaus fliegt....
LG
Jochen
Hallo!
Super, endlich habe ich das auch mal die Realivitätstherorie
verstanden. Aber nur das mit der Zeit habe ich noch nicht ganz
geschnallt.
*g*. Als Einstein seinen ersten Artikel über die Relativitätstheorie veröffentlichte, schrieb er zunächst drei Seiten über die Frage, was Zeit eigentlich sei und was man unter "Gleichzeitigkeit" zu verstehen habe. Es ist die Grundlage für das Ganze Verständnis der speziellen Relativitätstheorie. Sei mir nicht böse, aber was Du geschrieben hast, klingt ein bisschen wie: "Super, endlich habei ich die Mathematik verstanden. Nur das mit dem Rechnen habe ich noch nicht so ganz geschnallt." ;-)
Jo hat's Dir ja inzwischen erklärt.
Außerdem habe ich mal gehört, dass man Zeit auch
rückwärts lafen lassen kann.
Rückwärts läuft die Zeit nie. Um Dir mal ein Beispiel zu geben: Stell Dir den typischen Showdown in einem Western vor. Der Schurke und der Held stehen sich wie angewurzelt gegenüber. Plötzlich zieht der Schurke seinen Colt. Der Held sieht das, zieht schneller und erschießt den Schurken. Alle Beobachter werden sagen: "Der Schurke zog seine Waffe als erster. Das war die Ursache dafür, dass der Held geschossen hat. Notwehr." Niemand wird behaupten: "Der Held hat als erster gezogen. Dann erst hat der Schurke zur Waffe gegriffen. Also: Mord!"
Was ich damit sagen will: Jeder Beobachter kommt zu demselben Ergebnis was die Kette von Ursache und Wirkung anbetrifft. Das erscheint Dir wahrscheinlich als normal. Es ist aber dann nicht mehr so selbstverständlich, wenn man bedenkt, dass nach Einstein verschiedene Beobachter Uhren haben, die unterschiedlich schnell sind, und sich praktisch nie darüber einig sind, welche Ereignisse gleichzeitig stattfinden und welche nicht.
Oder still stehen lassen kann.
Die Uhr eines Beobachters, der sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegt, steht für alle anderen Beobachter scheinbar still.
Oder dass in einem höherem Gebäude die Uhren schneller laufen
können. Aber wie kann dass sein?!?!?!
Das macht nicht viel aus, aber bei der Konstruktion von GPS-Satelliten, die auf sehr genauen Zeitmessungen basieren, muss man das durchaus berücksichtigen.
Wie kann das sein? Nehmen wir mal an, auf Meeresniveau befindet sich eine Lichtquelle, die Lichtwellen nach oben sendet, sagen wir 1.000.000 pro Sekunde. Wenn das Licht "emporklettert", verliert es Energie, was sich in einer Verlangsamung der Frequenz äußert. Wenn ein Beobachter im Weltall die ankommenden Lichtwellen zählt, so zählt er vielleicht nur 999.999. Daraus schließt er, dass der Sender des Signals pro Sekunde nur 999.999 Wellen pro Sekunde ausgesendet hat. Da er aber weiß, dass die Lichtquelle, die verwendet wurde, in jeder Sekunde 1.000.000 Wellen aussendet, muss er zwangsläufig folgern, dass unten eine Sekunde ein bisschen länger dauert.
Wenn Du das verstanden hast, ist's gut. Wenn nicht: Dann weiß ich leider nicht, wie ich es einfacher erklären kann.
Jaja, ich weiß, das lieblings Thema jedes Physikers... lol*
Wennigstens kann man sich dabei nicht selbst in die Luft sprengen ...;-)
Michael
Moin,
Jaja, das Lieblingsthama aller Physiker...
vielleicht das Lieblings-Streit-Thema. Seit Jahren fetzen sich Anhänger und Gegner in zahlreichen Internet-Foren.
Und was
bedeutet eigentlich in der Physik "Zeit"?
Bitte EINFACH erklären. lol*
Das ist eben nicht einfach. In vielen populärwissenschaftlichen Büchern macht man sich gerade das viel zu einfach. Da wird Zeit gleichgesetzt mit dem, was eine Uhr anzeigt. Das krasse Gegenbeispiel ist immer eine Pendeluhr (kennst Du sowas noch?) - wenn man die ins Weltall mitnimmt bleibt sie ja stehen, weil die Gravitation wegfällt. Aber das bedeutet ja noch lange nicht, dass die Zeit jetzt stillsteht.
Das ist auch das Hauptproblem der möglichen Beweise der speziellen Relativitätstheorie. Dass Atomuhren nach einer längeren schnellen Flugreise anders gehen, kann man messen. Aber die Interpretation ist fraglich: Gehen Atomuhren in schnellen Flugzeugen eben falsch oder hat sich "die Zeit" verändert?
Sinnvoll ist es sicher, unser Zeitverständnis an biologische Prozesse zu koppeln, also gewisse Zeitkonstanten für Zellteilung usw. Da kämen wir dann zum Zwillingsparadoxon. Kannst ja mal danach googeln - dann bekommst Du soviel zu lesen, dass Deine Langeweile weg ist. Und wahrscheinlich Dein Respekt vor Physikern...
Aber wie gesagt - beschäftige Dich erstmal genau mit der Frage, was man unter "Zeit" verstehen will. Das ist der Schlüssel zum weiteren Verständnis.
Olaf