Hallo!
Soweit klingt das ja alles ganz logisch, aber kurz zuvor wurde
in der Doku gesagt, für die Astronauten vergeht für ein Jahr,
20 Jahre auf der Erde (wenn sie mit fast c fliegen). Das würde
ich so interpretieren, dass für sie draußen die Zeit schneller
abläuft. Aber warum sehen sie es dann in Zeitlupe? Eigentlich
müssten die Menschen von der Erde die Leute im Raumschiff doch
in Zeitlupe sehen, oder?
Dieses Problem hat jeder, der sich das erste Mal mit Relativitätstheorie beschäftigt, und wenn ich ehrlich bin - ich habe es immer noch hin und wieder.
Der Versuch einer Veranschaulichung.
A und B sind zwei Punkte auf dem Planeten. C ist ein Raumschiff, das an A und B vorbeifliegt. An allen Punkte befinden sich Beobachter. Die Entfernung auf dem Planeten nennen wir mal l. Die Dauer für den Vorbeiflug (gemessen auf dem Planeten) Δt. Wie kann man nun die Geschwindigkeit des Raumschiffs bestimmen?
Methode 1:
A startet seine Uhr im Moment des Vorbeiflugs und kriegt von B einen Anruf, wenn das Raumschiff dort ankommt. Mithilfe der Lichtgeschwindigkeit kann A ausrechnen, wann das Raumschiff tatsächlich in B war und rechnet dann v = l/Δt
Methode 2:
C startet seine Uhr wenn A an ihm vorbeirauscht und stoppt sie, wenn B ankommt. Dann rechnet er v = l’/Δt’. Da seine Uhr langsamer geht als die von A und B, misst er eine geringfügig kürzere Zeit als A. Das ändert an seinem Ergebnis für v aber nichts, weil für ihn ja (Lorentz-Kontraktion) auch die Länge l zu l’ verkürzt ist.
Methode 3:
Das Raumschiff hat selbst eine Länge von l und A verfährt genau gleich wie C bei Methode 3.
Wie ist es möglich, dass diese drei Methoden alle das gleiche Ergebnis liefern? Im einen Fall (1) geht doch die Uhr von A schneller als die von C, im anderen Fall (3) geht sie langsamer.
Der Unterschied zwischen (1) und (3) besteht wesentlich in der Längenmessung. Einmal wird als Längenmaßstab der ruhende Planet gewählt, einmal das bewegte Raumschiff. Das Raumschiff ist aber lorentz-Kontrahiert, d. h. für A erscheint das Heck bevor der Bug bei B angelangt ist. Für C ist es genau umgekehrt: Der Planet ist Lorentz-kontrahiert, d. h. der Bug kommt bei B an, bevor das Heck bei A ist. A beendet seine Zeitmessung aber erst, wenn das Heck ankommt. Das passiert offensichtlich erst nach einer etwas längeren Zeit, also muss die Uhr von A langsamer gehen!
Letztenendes hat „Gleichzeitigkeit“ nur dann eine vernünftige Bedeutung, wenn sich beide Beobachter auch am selben Ort befinden. Ansonsten hängt es - wie gezeigt - von dem Bezugssystem ab. Insbesondere gilt das für Ereignisse der folgenden Art:
#1: Meine Uhr an Bord des Raumschiffs zeigt t’=1s an.
#2: Der Meteorit schlägt auf der Oberfläche ein.
Ob diese beiden Ereignisse gleichzeitig stattfinden, hängt vom Betrachter ab. Ich kann dieser Ansicht sein. Du (auf der Oberfläche des Planeten) kannst aber durchaus zu der Ansicht gelangen, dass der Meteorit nicht zu dem Zeitpunkt einschlägt, an dem meine Uhr eine Sekunde anzeigt!
Ich hoffe, das war verständlich. Du kannst gerne nochmal nachfragen.
Michael
