Die Uhr und die Relativitätstheorie

Wissenschaft Physik
1

Mahlzeit!

Die Zeit vergeht auf der Erde doch schneller als im Weltall. Bedingt ist dies durch die Masse, wenn ich nicht täusche.

Annahme: Wenn ein Raumschiff mit Lichtgeschwindigkeit fliegen würde, würde dann die Zeit schneller oder langsamer als auf der Erde vergehen?

Bisher dachte ich sie würde langsamer vergehen, aber sie müsste doch schneller ablaufen, weil die Masse des Raumschiffes ja ins unermessliche steigt oder?

Ich habe noch eine zweite Frage. Wenn man davon spricht, die Zeit vergeht auf einem Raumschiff langsamer, wie ist das zu verstehen? Die Zeit wird ja gemessen. Aber womit? Würde bei einer Digitaluhr genauso eine Differenz der Zeit auftauchen?

2

Hallo Michael.

Die Zeit vergeht auf der Erde doch schneller als im Weltall.
Bedingt ist dies durch die Masse, wenn ich nicht täusche.

Das ist richtig.

Annahme: Wenn ein Raumschiff mit Lichtgeschwindigkeit fliegen
würde, würde dann die Zeit schneller oder langsamer als auf
der Erde vergehen?

Die Zeit vergeht langsamer (-bewegte Uhren gehen langsamer).

Bisher dachte ich sie würde langsamer vergehen, aber sie
müsste doch schneller ablaufen, weil die Masse des
Raumschiffes ja ins unermessliche steigt oder?

Wie kommst du denn darauf?
Nach Newton gilt: m(Masse) = F(Kraft)/a(Beschleinigung).
Die Masse bleibt immer gleich. Nach dem Massenerhaltungssatz darf auch keine Masse hinzukommen.

Ich habe noch eine zweite Frage. Wenn man davon spricht, die
Zeit vergeht auf einem Raumschiff langsamer, wie ist das zu
verstehen? Die Zeit wird ja gemessen.

Im Raumschiff wird die Eigenzeit gemessen (ich bin mit dem Lesen des Artikels nicht schneller fertig, als wenn ich ihn außerhalb des Raumschiffes lese). Die Zeitdilatation kann man errechnen.

Aber womit? Würde bei einer Digitaluhr genauso eine Differenz der :Zeit auftauchen?

Ja.

Gruß,
Jari

3

Wie kommst du denn darauf?
Nach Newton gilt: m(Masse) = F(Kraft)/a(Beschleinigung).
Die Masse bleibt immer gleich. Nach dem Massenerhaltungssatz
darf auch keine Masse hinzukommen.

Ich zitiere mal von wissen.de: „Nach der Relativitätstheorie nimmt die bewegte Masse gegenüber der ruhenden Masse (Ruhmasse) mit der Geschwindigkeit zu“

Aber womit? Würde bei einer Digitaluhr genauso eine Differenz der :Zeit auftauchen?

Ja.

Aber wie kann ich mir das erklären? Merkt die Uhr ob sie bewegt wird oder nicht? Der Takt einer Digitaluhr ist doch fest eingestellt.

4

Aber wie kann ich mir das erklären? Merkt die Uhr ob sie
bewegt wird oder nicht? Der Takt einer Digitaluhr ist doch
fest eingestellt.

Die Zeit an sich vergeht langsamer. Eine Uhr misst die Zeit, also geht sie auch langsamer.
Eine Quarzuhr „lebt“ davon, daß irgendein Kristall x-mal pro Sekunde schwingt. Das tut er auch an Bord des Raumschiffs, nur das für Außenstehende dort eine Sekunde länger dauert - die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde bleibt gleich.

LG
Stuffi

5

Mahlzeit!

Die Zeit vergeht auf der Erde doch schneller als
im Weltall.
Bedingt ist dies durch die Masse, wenn ich nicht
täusche.

langsamer

Annahme: Wenn ein Raumschiff mit Lichtgeschwindigkeit
fliegen
würde, würde dann die Zeit schneller oder langsamer
als auf
der Erde vergehen?

gleichschnell, aber im Raumschiff wuerdest du denken, auf der Erde vergeht sie langsamer. Die auf der Erde denken das ueber das Raumschiff gleichermassen.

Bisher dachte ich sie würde langsamer vergehen, aber
sie
müsste doch schneller ablaufen, weil die Masse des
Raumschiffes ja ins unermessliche steigt oder?

stehenbleiben wuerde sie…
ich hatte mal eine Schulkameradin, deren Uhr ging immer langsamer als die der anderen. Damals wusste ich noch nicht, dass Masse einen Einfluss auf Zeit hat. Auch das Leib Brot, was sie jeden Tag wieder mitbrachte, wurde nie schimmlig.

Ich habe noch eine zweite Frage. Wenn man davon
spricht, die
Zeit vergeht auf einem Raumschiff langsamer, wie ist
das zu
verstehen? Die Zeit wird ja gemessen. Aber womit?
Würde bei
einer Digitaluhr genauso eine Differenz der Zeit
auftauchen?

nein, nur bei alten Kuckucksuhren…:wink:

ja, natuerlich, bei jeder Uhr, weil die Zeit eben langsamer vergeht…nicht die Zeit richtet sich nach der Uhr, sondern umgedreht:smile:

Aber du musst unterscheiden zwischen 1. der Zeit, die aufgrund der SRT scheinbar langsamer vergeht und 2. der Zeit, die aufgrund der ART im weniger gekruemmten Raum schneller vergeht.

ich muss weg…

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korrektur

Annahme: Wenn ein Raumschiff mit Lichtgeschwindigkeit
fliegen
würde, würde dann die Zeit schneller oder langsamer
als auf
der Erde vergehen?

langsamer bzw. stehenbleiben , aber im Raumschiff wuerdest du denken, auf der
Erde vergeht sie langsamer oder bleibt stehen. Die auf der Erde denken das ueber
das Raumschiff gleichermassen, wenn sie es noch sehen koennen.

7

Hallo Michael.

Wie kommst du denn darauf?
Nach Newton gilt: m(Masse) = F(Kraft)/a(Beschleinigung).
Die Masse bleibt immer gleich. Nach dem Massenerhaltungssatz
darf auch keine Masse hinzukommen.

Ich zitiere mal von wissen.de: „Nach der Relativitätstheorie
nimmt die bewegte Masse gegenüber der ruhenden Masse
(Ruhmasse) mit der Geschwindigkeit zu“

Ja. Da hat wissen.de recht. Und da es natürlich um die RT geht, ist das auch zu berücksichtigen. Aber insgesamt macht das kaum einen Unterschied, da (wie René schon geschrieben hat) bei Massenanwesenheit die Zeit langsamer vergeht (-das hab’ ich in meinem Posting falsch! Hab’ gedacht du hast’s richtig).
Also insgesamt: Bewegte Uhren gehen langsamer!

Gruß,
Jari

8

Hallo,

Ich zitiere mal von wissen.de: „Nach der Relativitätstheorie
nimmt die bewegte Masse gegenüber der ruhenden Masse
(Ruhmasse) mit der Geschwindigkeit zu“

dann zitiere ich z.B. Sean M. Carroll (`Lecture Notes on General Relativity’):
„The mass is a fixed quantity independent of inertial frame; what you may be used to thinking of as the “rest mass.” It turns out to be much more convenient to take this as the mass once and for all, rather than thinking of mass as depending on velocity.“

Da der Begriff der geschwindigkeitsabhängigen Masse eigentlich nur Schwierigkeiten macht und zu falschen Schlussfolgerungen führt, bezeichnet man heutzutage in der Physik üblicherweise mit Masse das, was du wohl mit Ruhemasse bezeichnen würdest, nämlich das Viererimpulsquadrat.

–
Philipp

9

Ich bin etwas verwirrt und versuche mal zusammen zu fassen.

Zunächst zur Messung mit der Uhr. Ich bin davon ausgegangen, dass einfache (besonders Digital-)Uhren programmiert sind, den Ablauf der Zeit also elektronisch eingespeichert haben.
Dem ist aber nicht so:

„Die Zeit an sich vergeht langsamer. Eine Uhr misst die Zeit, also geht sie auch langsamer.
Eine Quarzuhr „lebt“ davon, daß irgendein Kristall x-mal pro Sekunde schwingt. Das tut er auch an Bord des Raumschiffs, nur das für Außenstehende dort eine Sekunde länger dauert.“

Soweit also klar.
Aber:

„die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde bleibt gleich.“

Wenn die Quarz Uhr die Zeit misst, indem sie Schwingungen registriert, die Anzahl der Schwingungen aber gleich bleibt, wie kann dann eine Zeitdifferenz auftreten?
Es erscheint mir logisch, da die Menge der Zeit im Raumschiff dieselbe ist, es erscheint mir jedoch unlogisch, da die Uhr im Raumschiff weniger abgelaufene Zeit registriert als die Vergleichsuhr auf der Erde.

Betrachtet man die Zeit in demselben Bezugssystem in dem man sich befindet, dann gilt die Zeit ist überall gleich.

Betrachtet man die Zeit eines Systems aus einem anderen Bezugssystem, dann gilt:
Zeit ist abhängig von Masse und Geschwindigkeit. Geschwindigkeit erhöht Masse.

Die Zeit verläuft auf der Erde langsamer als im Weltall (unbewegt). Das kommt durch die Masse der Erde zustande.

Demnach müsste ein Raumschiff, innerhalb dessen eine Zeitdifferenz (die Zeit vergeht doch langsamer auf dem Raumschiff) relativ zur Erde gemessen wurde, doch eine größere Masse haben als die Erde.

"[Die Zeit in einem mit Lichtgeschwindigkeit fliegenden Raumschiff vergeht] gleichschnell, aber im Raumschiff wuerdest du denken, auf der Erde vergeht sie langsamer. Die auf der Erde denken das ueber das Raumschiff gleichermassen.

Ich könnte verstehen, wenn die Leute auf der Erde denken (mit Sichtkontakt) die Zeit auf dem Raumschiff vergeht schneller oder gleichschnell, aber die denken die Zeit vergeht dort langsamer?

„Ich hatte mal eine Schulkameradin, deren Uhr ging immer langsamer als die der anderen. Damals wusste ich noch nicht, dass Masse einen Einfluss auf Zeit hat. Auch das Leib Brot, was sie jeden Tag wieder mitbrachte, wurde nie schimmlig.“

Ist nen Joke, oder…

„Aber du musst unterscheiden zwischen 1. der Zeit, die aufgrund der SRT scheinbar langsamer vergeht und 2. der Zeit, die aufgrund der ART im weniger gekruemmten Raum schneller vergeht.“

Damit muss ich mich nochmal in Ruhe auseinandersetzen.

Bitte um Verbesserung.
Danke für die Hilfe.

10

Hallo,

Aber wie kann ich mir das erklären? Merkt die Uhr ob sie
bewegt wird oder nicht? Der Takt einer Digitaluhr ist doch
fest eingestellt.

nein, die Uhr merkt nix. Innerhalb des schnell bewegten
Sytems schein alles so wie immer zu sein.

Allerdings für den äußeren Beobachter scheinen sich die
Naturgesetze im schnell bewegten System zu ändern
-> Zeitdilation und Längenkontraktion

Man kann diesen Effekt z.B. an Elementarteilchen gut
veranschaulichen, welche eine begrenzte Lebensdauer haben.
http://de.wikipedia.org/wiki/Zeitdilation#Myonen_in_…

Gruß Uwi

11

Hallo,

Wenn die Quarz Uhr die Zeit misst, indem sie Schwingungen
registriert, die Anzahl der Schwingungen aber gleich bleibt,
wie kann dann eine Zeitdifferenz auftreten?

Weil die Schwingungen langsamer bzw. schneller sind.

Es erscheint mir logisch, da die Menge der Zeit im Raumschiff
dieselbe ist, es erscheint mir jedoch unlogisch, da die Uhr im
Raumschiff weniger abgelaufene Zeit registriert als die
Vergleichsuhr auf der Erde.

Das ist auch so nicht ganz richtig. Die Raumschiffsbesatzung stellt für ihre Uhren keinerlei Veränderungen fest. Nur die Erdbewohner, die das Raumschiff von außen betrachten.
Umgekehrt sieht aber die Raumschiffsbesatzung die Uhren (und alles andere natürlich auch!) auf der Erde langsamer gehen. Und die Erdbewohner merken wiederum keinerlei Veränderung ihrer Uhren / Zeit.

Es geht also IMMER um den Blick ins andere System.

Betrachtet man die Zeit in demselben Bezugssystem in dem man
sich befindet, dann gilt die Zeit ist überall gleich.

Genau.

Betrachtet man die Zeit eines Systems aus einem anderen
Bezugssystem, dann gilt:
Zeit ist abhängig von Masse und Geschwindigkeit.

Die Zeit im anderen System.
Und zu berücksichtigen ist: das gilt wechselseitig. Es ist keineswegs so, dass die Zeit nur in einem der Systeme langsamer liefe.

Geschwindigkeit erhöht Masse.

Kommt drauf an, welche Masse Du meinst.

Die Zeit verläuft auf der Erde langsamer als im Weltall
(unbewegt). Das kommt durch die Masse der Erde zustande.

Ja.

Demnach müsste ein Raumschiff, innerhalb dessen eine
Zeitdifferenz (die Zeit vergeht doch langsamer auf dem
Raumschiff) relativ zur Erde gemessen wurde, doch eine größere
Masse haben als die Erde.

Nein. Du verwechselst hier die Ruhemasse (die man sieht, wenn man sich im System befindet) und die bewegte Masse (die man sieht, wenn man von außen ins System hineinschaut).
Weil es eben keine absolute Geschwindigkeit gibt (es gibt keinen festen Bezugspunkt bzw. ein Bezugssystem), sondern immer nur eine Relativgeschwindigkeit in Bezug auf ein anderes System - ausgenommen die Lichtgeschwindigkeit. Das macht die Sache ja so kompliziert.

"[Die Zeit in einem mit Lichtgeschwindigkeit fliegenden
Raumschiff vergeht] gleichschnell, aber im Raumschiff wuerdest
du denken, auf der Erde vergeht sie langsamer. Die auf der
Erde denken das ueber das Raumschiff gleichermassen.

Ich könnte verstehen, wenn die Leute auf der Erde denken (mit
Sichtkontakt) die Zeit auf dem Raumschiff vergeht schneller
oder gleichschnell, aber die denken die Zeit vergeht dort
langsamer?

Genau. Es gibt keine negative Geschwindigkeit, ergo kann die Zeit in einem relativ zu Deinem System bewegten anderen System immer nur langsamer vergehen, niemals schneller.

„Ich hatte mal eine Schulkameradin, deren Uhr ging immer
langsamer als die der anderen. Damals wusste ich noch nicht,
dass Masse einen Einfluss auf Zeit hat. Auch das Leib Brot,
was sie jeden Tag wieder mitbrachte, wurde nie schimmlig.“
Ist nen Joke, oder…

:wink:

Gruß
loderunner

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„Ich hatte mal eine Schulkameradin, deren Uhr ging
immer
langsamer als die der anderen. Damals wusste ich noch
nicht,
dass Masse einen Einfluss auf Zeit hat. Auch das Leib
Brot,
was sie jeden Tag wieder mitbrachte, wurde nie
schimmlig.“

Ist nen Joke, oder…

und sie hatte 3 Freundinnen, die ständig um sie rotierten…

ich nehme an, du bist jetzt durcheinander…
Nummer 1, völlig unabhängig von Masse und Beschleunigung ist die speziellen Relativitätstheorie. Die hat Einstein zur Verwirrung gemacht. Sie besagt, dass sich ein beobachtetes System verkürzt(Raumkontraktion) und dessen Zeit langsamer vergeht(Zeitdilatation). Das bedeutet, wer auch immer was beobachtet - das Beobachtete scheint kürzer zu sein und die zeit darin langsamer zu vergehen. Das gilt für alles in dem beobachteten System, Raum und Masse(wobei Masse ja im weiten Sinne Raum ist). Es basiert auf der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit. Da die überall gleich groß ist, folgt daraus, dass z.B. die Zeit langsamer vergeht. Wäre das nicht so, würde die Lichtgeschwindigkeit sich selbst überholen, wenn man sie beobachtet. In dem bewegten System, welches du beobachtest, ist aber kein Unterschied festzustellen. Alles ist normal dort. Beobachtet DICH jemand aus dem bewegten System heraus, denkt derjenige, du bewegst dich. Ergo, alles, was ich bis jetzt schrieb, gilt auch für ihn, also im Grunde für beide.

so, jetzt kannst du das vergessen, jetzt kommt Nummer 2,meine Schulkameradin mit ihrem Leib Brot. Sie krümmt den Raum, sagt Einstein. Sie krümmt ihn also so, dass der Raum oder besser die Raumzeit um die Masse herum muss. Je dichter eine Masse ist, desto mehr Probleme hat die Zeit, diese zu durchqueren(Meine persoenliche Annahme ist, dass die Zeit ein Quark z.B. nicht altern lassen kann, sondern nur die Atomzwischenräume zum Altern bringt).Wenn du also in die Nähe von Masse kommst, wirst du in der Zeit abgebremst, die sich vor der Masse anstaut. In Einsteins Modell marschiert die Zeit um die Erde herum. Das hat zur Folge, die Zeit braucht länger um die Erde herum als sie brauchen würde, wenn die Erde nicht da wäre. Das bedeutet ebenso, hast du eine sehr hohe Masse(viel größer als die meiner Schulkameradin, wobei ich schon lange nicht mehr sah), z.B. in einem schwarzen Loch wird die Zeit so stark abgebremst, dass du ewig brauchst, um das schwarze Loch zu erreichen oder es nie erreichen wirst. Du selbst merkst das aber gar nicht. Auch eine Uhr merkt das nicht, denn alles Räumliche ist von der Zeit abhängig und misst das, was die Zeit sagt. Nur, wenn man es vergleichen würde mit einem anderen masseärmeren Planeten, würden die Uhren einen Unterschied anzeigen, beamt man sie von jetzt auf gleich in das vergleichende System.
Unendliche Masse würde keine Zeit bedeuten. Erreichst du also Lichtgeschwindigkeit, brauchst du sehr, sehr, sehr, sehr viel Energie, was bedeutet, deine Masse ist sehr,sehr,sehr groß geteilt durch c^2 und das bedeutet,die Zeit würde so gut wie stehen bleiben , der Raum würde sich so stark krümmen, dass du alles um dich herum wie ein Magnet anziehen würdest, was dich aber nie ereichen würde, weil die Zeit ja unendlich langsam vergeht…also hättest du endlich mal genügend Zeit für dich allein…

klar?

mfg:smile:
rene