Zeitdehnung

Wissenschaft Physik
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Hallo Allerseits.

Seit Tagen beschäftige ich mich mit der Relativitätstheorie und deren Konsequenzen. Ich dachte immer ich bin ein heller Kopf, aber scheinbar bin ich das doch nicht, denn - es macht einfach nicht Klick! Ich verstehe die Zeitdilatation einfach nicht. Ich verstehe ja, dass Licht immer die gleiche Geschwindigkeit hat und wenn sich die berühmte Lichtuhr von mir entfernt, ist der Weg des reflektierten Teilchens länger (aus meiner Sicht)! Da Licht aber immer gleich schnell ist, braucht es also länger für den aus meiner Sicht längeren weg!

Aber das ist doch bloß ein optisches Phänomen oder nicht?

Dazu wird oft das Beispiel angeführt dass für Jemanden, der sich fast mit Lichtgeschwindigkeit von der Erde entfernt, die Zeit deutlich langsamer vergeht - und dann wird behauptet dass also ein Mensch der nach einer Fast-Licht Reise zur Erde zurück kehrt weniger gealtert ist als ich selbst.

Und genau das verstehe ich nicht, denn - wenn ich mich von der Erde wegbewege, oder einfach nur rumbewege, dann vergeht meine Zeit für einen Neutralen Beobachter langsamer. Aber der neutrale Beobachter, der bewegt sich ja auch von mir weg, relativ gesehen, also vergeht seine Zeit für mich ja auch langsamer. Dann müsste es doch wiederum so sein dass ich, wenn ich wieder zurück bin, wir beide gleich gealtert sind, da wir doch gleichermaßen von der Bewegung profitiert haben…deswegen verstehe ich nicht wie in den Wissenschaftlichen Versuchen die Uhren nicht mehr gleich laufen.

Ich hoffe hier ist jemand der aus meinen Formulierungen erkennen kann wo mein Denkfehler ist.

Ich denke halt immer dass es nur ein optisches Problem ist - also wenn ich mich mit Lichtgeschwindigkeit von der Erde entferne, dann ist die Erde optisch gesehen ein Standbild. Das müsste aber dann auch bedeuten dass ich , wenn ich auf die Erde zufliege, die Ereignisse schneller, wie im Zeitraffer ablaufen müssten - oder nicht?

Lange Rede kurzer Sinn, ich verstehe nicht dass die Uhren in den Satteliten langsamer laufen. Warum ist das so?

Ich bin mir im Klaren darüber wie meine Frage für Jemanden aussehen muss, der sich damit auskennt…daher vielen Dank für jeden der sich die Mühe macht mir das zu erklären. :smile:

2

Hallo Bernhard !

Das Thema hatten wir schon des öfteren (wer hätte das gedacht :wink: ).
Hier ein Link auf ein Antwort von mir zu diesem Thema aus dem Archiv:
http://www.wer-weiss-was.de/cgi-bin/forum/showarchiv…

mfg
Christof

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Hallo Bernhard!

Seit Tagen beschäftige ich mich mit der Relativitätstheorie
und deren Konsequenzen. Ich dachte immer ich bin ein heller
Kopf, aber scheinbar bin ich das doch nicht, denn - es macht
einfach nicht Klick! Ich verstehe die Zeitdilatation einfach
nicht. Ich verstehe ja, dass Licht immer die gleiche
Geschwindigkeit hat und wenn sich die berühmte Lichtuhr von
mir entfernt, ist der Weg des reflektierten Teilchens länger
(aus meiner Sicht)! Da Licht aber immer gleich schnell ist,
braucht es also länger für den aus meiner Sicht längeren weg!

Das hat noch nichts mit Zeitdilatation zu tun.

Aber das ist doch bloß ein optisches Phänomen oder nicht?

Stell Dir ein Tischtennis-Spiel in einem fahrenden Zug vor, bei dem für jeden Betrachter der Ball eine konstante Geschwindigkeit hat. Das Geräusch, das die Spieler verursachen (Ping-Pong-Ping-Pong…) klingt für einen Zuschauer am Bahnsteig ziemlich gedehnt (Ping … Pong … Ping … Pong …), weil der Ball ja nicht zwischen den Spielern hin und her gespielt wird, sondern eine viel längere Zickzacklinie beschreibt. Das ist selbst dann so, wenn der Zug am Betrachter gerade vorbei fährt, wenn er also weder auf ihn zu, noch von ihm weg fährt.

Der Betrachter am Bahnsteig kommt zu dem Ergebnis, dass die Jungs im Zug ziemlich langsam spielen, und dabei trotzdem ins Schwitzen kommen. Offensichtlich läuft die Zeit im Zug langsamer…

Dazu wird oft das Beispiel angeführt dass für Jemanden, der
sich fast mit Lichtgeschwindigkeit von der Erde entfernt, die
Zeit deutlich langsamer vergeht - und dann wird behauptet dass
also ein Mensch der nach einer Fast-Licht Reise zur Erde
zurück kehrt weniger gealtert ist als ich selbst.

Und genau das verstehe ich nicht, denn - wenn ich mich von der
Erde wegbewege, oder einfach nur rumbewege, dann vergeht meine
Zeit für einen Neutralen Beobachter langsamer. Aber der
neutrale Beobachter, der bewegt sich ja auch von mir weg,
relativ gesehen, also vergeht seine Zeit für mich ja auch
langsamer. Dann müsste es doch wiederum so sein dass ich, wenn
ich wieder zurück bin, wir beide gleich gealtert sind, da wir
doch gleichermaßen von der Bewegung profitiert
haben…deswegen verstehe ich nicht wie in den
Wissenschaftlichen Versuchen die Uhren nicht mehr gleich
laufen.

Die beiden Bezugssysteme sind nicht gleichberechtigt. Mindestens eines von beiden ist kein Inertialsystem. Der Raumfahrer muss nämlich irgendwann seine Richtung umkehren, der Erdenbewohner nicht. In solchen Fällen erlaubt die Relativitätstheorie schon Unterschiede.

Ich denke halt immer dass es nur ein optisches Problem ist -
also wenn ich mich mit Lichtgeschwindigkeit von der Erde
entferne, dann ist die Erde optisch gesehen ein Standbild. Das
müsste aber dann auch bedeuten dass ich , wenn ich auf die
Erde zufliege, die Ereignisse schneller, wie im Zeitraffer
ablaufen müssten - oder nicht?

Was Du beschreibst, ist nicht die Zeitdilatation, sondern der ganz klassische Dopplereffekt. Zu den Pingpongspielern: Natürlich klingt das schneller, wenn der Zug auf den Betrachter zufährt und gedehnter, wenn er von ihnen wegfährt. Das hat aber nichts mit dem merkwürdig gedehnten Spielrhythmus im Inneren des Zuges zu tun.

Ich bin mir im Klaren darüber wie meine Frage für Jemanden
aussehen muss, der sich damit auskennt…daher vielen Dank für
jeden der sich die Mühe macht mir das zu erklären. :smile:

Ich finde, Du hast sehr präzise gefragt. Das einzige, was Du nicht wusstest, war die Antwort auf Deine Frage. Aber das kann man Dir ja wohl kaum vorwerfen…

Michael

4

Da Licht aber immer gleich schnell ist,
braucht es also länger für den aus meiner Sicht längeren weg!

Aber das ist doch bloß ein optisches Phänomen oder nicht?

ja, aber diesem optischen phänomen unterliegt alles, was auf licht angewiesen ist. das macht es wichtig, zu bedenken und in berechnungen mit einzubeziehen.

Dazu wird oft das Beispiel angeführt dass für Jemanden, der
sich fast mit Lichtgeschwindigkeit von der Erde entfernt, die
Zeit deutlich langsamer vergeht -

wenn du dich zu ihm beamen würdest, würde dir auffallen, dass beide uhren gleich schnell gehen. schaust du auf die erde, würdest du erschrecken, denn offensichtlich bist du aus der vergangenheit zu ihm gekommen. das ist die spezielle relativitätstheorie.

und dann wird behauptet dass
also ein Mensch der nach einer Fast-Licht Reise zur Erde
zurück kehrt weniger gealtert ist als ich selbst.

das ist die allgemeine relativitätstheorie. diese besagt, dass eine beschleunigung ein verlangsamen der zeit darstellt. das ist kein optisches phänomen.
punkt 1: beschleunigst du auf fast licht, alterst du langsamer, weil die beschleunigung eine höhere ist als die, die du auf der erde erfährst.
punkt 2: beschleunigst du nur auf 30000km/h wie ein space shuttle und hälst deine geschwindigkeit konstant, alterst du schneller, weil die beschleunigung im all bei konstanter geschwindigkeit quasi 0 ist.

5

Also naja, …erlaubt mir bitte die Zwischenfrage ob ich das richtig verstanden habe:

1.Schwerkraft (und Beschleunigung) wirken auf Abläufe - das stelle ich mir so vor wie das Trägheitsprinzip. Das ist das Geheinmnis der unterschiedlichen „Alterung“ von Systemen je nach Entfernung zur Erde bzw. je nach Beschleunigung. Habe ich das also richtig verstanden dass eine Uhr je nach Stärke der Gravitation langsamer läuft - Aufgrund einer Art Trägheitsprinzip? Habe ich das richtig verstanden?

  1. Das Experiment mit dem Lichtspiegel ist rein theoretisch, bzw. Mathematisch, dass sich letztendlich daraus ergibt dass Licht immer gleich schnell sein muss ist und rechnerisch gesehen die Zeit dafür den Knicks machen muss. Habe ich das richtig verstanden?

  2. Wie lassen sich Punkt 1 und Punkt 2 vereinen? Denn ein Mal basiert die Zeitverschiebung nach meinem Verständnis auf Gravitation und bei Punkt 2. Basiert die Zeitverschiebung auf eine mathematische Formel. Beide Theorien haben gemein dass das Uhren Experiment Ihnen recht gibt oder nicht?

  3. der „optische“ Doppler Effekt", kann es den geben, wenn Licht immer gleich schnell sein soll?

Ich bedanke mich wirklich sehr sehr sehr herzlich für die Antworten. Ich wünschte ich hätte in jungen Jahren angefangen mich für Physik zu interessieren, aber leider kam die blöde Pubertät dazwischen.

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Hallo!

1.Schwerkraft (und Beschleunigung) wirken auf Abläufe - das
stelle ich mir so vor wie das Trägheitsprinzip. Das ist das
Geheinmnis der unterschiedlichen „Alterung“ von Systemen je
nach Entfernung zur Erde bzw. je nach Beschleunigung. Habe ich
das also richtig verstanden dass eine Uhr je nach Stärke der
Gravitation langsamer läuft - Aufgrund einer Art
Trägheitsprinzip? Habe ich das richtig verstanden?

Der Lauf der Uhr hängt vom Gravitationspotenzial ab. Ja, das ist richtig, aber ich verstehe nicht so recht, was Du mit dem Trägheitsprinzip in diesem Zusammenhang meinst. Die Argumentation läuft vielmehr so: Ein System, das durch die Gravitation beeinflusst wird, ist von einem beschleunigten System nicht zu unterscheiden. Wenn im beschleunigten System folglich Phänomene auftreten, die man nur damit erklären kann, dass Uhren mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten unterschiedlich schnell gehen, dann bedeutet das, dass auch im System mit Gravitation die entsprechenden Uhren unterschiedlich schnell gehen, auch wenn sie sich überhaupt nicht mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegen.

  1. Das Experiment mit dem Lichtspiegel ist rein theoretisch,
    bzw. Mathematisch, dass sich letztendlich daraus ergibt dass
    Licht immer gleich schnell sein muss ist und rechnerisch
    gesehen die Zeit dafür den Knicks machen muss. Habe ich das
    richtig verstanden?

Ich denke ja.

  1. Wie lassen sich Punkt 1 und Punkt 2 vereinen? Denn ein Mal
    basiert die Zeitverschiebung nach meinem Verständnis auf
    Gravitation und bei Punkt 2. Basiert die Zeitverschiebung auf
    eine mathematische Formel. Beide Theorien haben gemein dass
    das Uhren Experiment Ihnen recht gibt oder nicht?

Richtig. Die spezielle Relativitätstheorie besagt, dass Uhren, die sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegen, unterschiedlich schnell gehen. Die allgemeine Relativitätstheorie besagt, dass die Trägheitskraft bei einer Beschleunigung nicht von einer Gravitationskraft zu unterscheiden ist. Deswegen verhalten sich Uhren, die unter dem Einfluss der Gravitation befinden, wie Uhren, die beschleunigt werden.

  1. der „optische“ Doppler Effekt", kann es den geben, wenn
    Licht immer gleich schnell sein soll?

Aber ja. Die Formel sieht halt ein bisschen anders aus als beim klassischen Dopplereffekt für Schallwellen:

f’ = f * 1/(1-v/c) (klassisch, bewegter Sender)
f’ = f (1 + v/c) (klassisch, bewegter Empfänger)
f’ = f Wurzel((1 + v/c) / (1 - v/c)) (relativistisch)*

Wie Du siehst, geht die dritte Formel als geometrisches Mittel zwischend den beiden klassischen Formeln hervor. Tatsächlich ist die Herleitung jedoch ein wenig anders. Da nimmt man die Formel für den bewegten Sender und berücksichtigt zusätzlich, dass die Frequenz aufgrund der Zeitdilatation gedehnt ist.

Ich bedanke mich wirklich sehr sehr sehr herzlich für die
Antworten. Ich wünschte ich hätte in jungen Jahren angefangen
mich für Physik zu interessieren, aber leider kam die blöde
Pubertät dazwischen.

) Aber die hatte doch auch was für sich, oder?

Michael

*Bevor jemand meckert: Die Formel für den relativistischen Dopplereffekt wird normalerweise so geschrieben:

f’ = f Wurzel ((c+v)/(c-v))

Wenn man in meiner Formel den Bruch unter der Wurzel mit c erweitert, kommt man zu dieser Darstellung, die zwar kompakter ist, jedoch nicht so schön die Verwandtschaft zum klassischen Dopplereffekt zeigt.

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  1. der „optische“ Doppler Effekt", kann es den geben, wenn
    Licht immer gleich schnell sein soll?

Aber ja. Die Formel sieht halt ein bisschen anders aus als
beim klassischen Dopplereffekt für Schallwellen:

f’ = f * 1/(1-v/c) (klassisch, bewegter Sender)
f’ = f (1 + v/c) (klassisch, bewegter Empfänger)
f’ = f Wurzel((1 + v/c) / (1 - v/c)) (relativistisch)*

Wie Du siehst, geht die dritte Formel als geometrisches Mittel
zwischend den beiden klassischen Formeln hervor. Tatsächlich
ist die Herleitung jedoch ein wenig anders. Da nimmt man die
Formel für den bewegten Sender und berücksichtigt zusätzlich,
dass die Frequenz aufgrund der Zeitdilatation gedehnt ist.

Man kann es auch ohne Zeitdilatation direkt aus den Einsteinschen Postulaten herleiten. Das läuft dann tatsächlich über das geometrische Mittel.

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Hallo Michael

  1. der „optische“ Doppler Effekt", kann es den geben, wenn
    Licht immer gleich schnell sein soll?

Das ist eine „Verständnisfrage“ , keine Frage nach einer Formel.

Aber ja. Die Formel sieht halt ein bisschen anders aus als
beim klassischen Dopplereffekt für Schallwellen:

Elektromagnetische Teilchen (Wellen ? wie Du willst) bewegen sich
eben nicht in einem Medium (Äther) sondern frei wie „Geschosse“
(Geschossfolge als Frequenz !)im Vakuum. Darauf beziehe ich mich
in meiner weiteren Einlassung (nur damit ich nicht mißverstanden
werde)

f’ = f * 1/(1-v/c) (klassisch, bewegter Sender)

Diese Formel ist unbrauchbar da bei v=c unendlich heraus kommt.

f’ = f (1 + v/c) (klassisch, bewegter Empfänger)

Diese Formel ist für Sender und Empfänger zutreffend ausgehend von:
f’ = f*(c+v)/c
Frequenzänderung gibt es nur beim Empfänger; in Bezug auf den Sender
gibt es keine Änderung egal wer sich bewegt. Es ist die „relative“
Geschwindigkeit „v“ zw. S und E welche in die Rechnung eingeht.
c ist die Licht-(Geschoss-)Geschwindigkeit bezogen auf den Sender.
Dies nur alles zur Verständigung. (nicht als „Belehrung“)

Nun ist klassisch (vom Verständnis her) (c+v) nicht gleich c denn
(c+v) ist die Geschwindigkeit des Empfängers zum Geschoss bzw.
zum Licht(-Strahl) dagegen in der R-Theorie ist (c+v) immer c.
Und hier setzt das (Un-)Verständnis von Bernard an wobei er
richtig feststellt, daß es den Dopplereffekt bei (c+v)=c nicht
geben kann.
Da kommt die Relativitätstheorie und sagt, mit

f’ = f Wurzel((1 + v/c) / (1 - v/c)) (relativistisch)*

passt es - was nicht passt wird passend gemacht.
Verständlich ist es nicht.
(keine Sorge, ich kenne (fast) alle „Beweise“ zur spez. R-Theorie.)
Die Diskrepanz zur RT ergibt sich daraus daß Geschwindigkeiten
angeblich immer (in Experimenten und „Gedankenexperimenten“) GEMESSEN
werden - diese aber nur ERRECHNET werden können - immer !!
Auch der „Michelson-Versuch“, welcher A.Einstein Anstoß zur spez. RT
war, ergibt, daß die GERECHNETE Lichtgeschwindigkeit bezogen auf einen
(Fix-)Stern als möglichen Empfänger, durch die bewegte Erde als Sender
eben nicht c ist sondern (v+c) mit v= Erdgeschwindigkeit um die Sonne.
Einsteins Schlußfolgerung aus diesem Versuch „(c+v)= c“ ist nicht
nachvollziehbar, nachdem er doch selbst festlegte, daß die Licht-
teilchen keines „Äthers“ bedürfen um sich fortzubewegen, entgegen dem
was man vorher annahm.
So kann mit dem Dopplereffekt auch ganz „klassisch“ gerechnet werden
bei der Frequenzverschiebung eines Lichtstrahles von einem entfernten
Stern durch den Umlauf der Erde um die Sonne und dem Gegenlauf der
Erde ein halbes Jahr später.(z.Bsp.)
Die „Zeitdilatation“ aus v und c liegt hier dann in einer ganz anderen
Größenordnung als die Frequenzverschiebung aus v und c, kann also
nicht (auch relativistisch) mit in eine Berechnung eingehen.
Ich wollte hier keinen „Glaubenskrieg“ lostreten über die
Spez. Relativitätstheorie sondern nur in das „Verständnis“ einsteigen
zur Fragestellung von Bernard.
Gruß VIKTOR

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Also naja, …erlaubt mir bitte die Zwischenfrage ob ich das
richtig verstanden habe:

1.Schwerkraft (und Beschleunigung) wirken auf Abläufe - das
stelle ich mir so vor wie das Trägheitsprinzip. Das ist das
Geheinmnis der unterschiedlichen „Alterung“ von Systemen je
nach Entfernung zur Erde bzw. je nach Beschleunigung. Habe ich
das also richtig verstanden dass eine Uhr je nach Stärke der
Gravitation langsamer läuft - Aufgrund einer Art
Trägheitsprinzip? Habe ich das richtig verstanden?

ja - die sache ist die, dass diese 5. dimension das ist oder verursacht, was wir als trägheit wahrnehmen. d.h.: die kraft, die beim bewegen eines körpers notwendig ist, wird durch die phasenverschiebung eines in der zeit(un im raum) befindlichen körpers zu dieser 5. dimension verursacht.
und ähnlich ist es mit der gravitation. der unterschied ist, dass man da nie wieder in die phase dieser 5. dim. kommt, weil der erdboden einen hindert, den punkt zu erreichen, wo zeit und 5.dim. wieder in phase sind - der mittelpunkt der erde.
ich bin mir nicht sicher, aber ich denke, dass diese phasenverschiebung zwischen zeit und 5.dim. im zentrum der erde wieder wieder gegen 0 geht, weil die zeit ab da wieder konstant langsam/schnell ist - also die zeitverlangsamung pro meter geht langsam gegen 0 - deshalb dürfte beschleunigung und kraft gegen 0 gehn.

  1. Das Experiment mit dem Lichtspiegel ist rein theoretisch,
    bzw. Mathematisch, dass sich letztendlich daraus ergibt dass
    Licht immer gleich schnell sein muss ist und rechnerisch
    gesehen die Zeit dafür den Knicks machen muss. Habe ich das
    richtig verstanden?

aber nur für die, die abhängig von der information einer elektromagnetischen welle in weiter entfernung sind.

  1. Wie lassen sich Punkt 1 und Punkt 2 vereinen? Denn ein Mal
    basiert die Zeitverschiebung nach meinem Verständnis auf
    Gravitation und bei Punkt 2. Basiert die Zeitverschiebung auf
    eine mathematische Formel. Beide Theorien haben gemein dass
    das Uhren Experiment Ihnen recht gibt oder nicht?

beide punkte lassen sich mit mathematischen formeln erklären. ob nun die formel so ist, weil das universum so ist oder das universum so ist, weil die formel so ist, weiß ich nicht.
die zeitverschiebung im punkt 1 beruht auf beschleunigung.
die zeitverschiebung im punkt 2 beruht auf geschwindigkeit.

die zeit lässt sich nicht vom licht überholen, sondern bremst es einfach aus. beide punkte sind unabhängig voneinander und dürften sich auch nicht vereinen lassen. die lichtgeschwindigkeit ist konstant. wird die zeit langsamer, muss sich die lichtgeschwindigkeit dieser zeit anpassen, sonst würde das licht unterschiedlich schnell sein. das licht ist teil der raumzeit! egal wie schnell die raumzeit vergeht, das licht bleibt konstant schnell in ihr.

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Physikalischer Nonsense
Hallo Viktor!

Deine „Einlassungen“ entbehren jeglichen physikalischen Sachverstands und sind schlicht und ergreifend falsch. Verzichte bitte darauf, Dich hier als Experte der Relativitätstheorie aufzuspielen!

Aber ja. Die Formel sieht halt ein bisschen anders aus als
beim klassischen Dopplereffekt für Schallwellen:

Elektromagnetische Teilchen (Wellen ? wie Du willst) bewegen
sich
eben nicht in einem Medium (Äther) sondern frei wie
„Geschosse“
(Geschossfolge als Frequenz !)im Vakuum.

Die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Licht ist unabhängig von der Geschwindigkeit des Senders. Das geht eindeutig aus den Maxwellschen Gleichungen hervor und ist experimentell bestens bestätigt.

Da aber Deine gesamte Argumentation auf der irrigen Annahme fußt, dass die Ausbreitungsgeschwindigkeit vom Sender abhänge, ist sie komplett für den Gully. Es lohnt sich nicht weiter darauf einzugehen.

Michael