Zeitdilatation+Herleitung

Wissenschaft Physik
#1

Guten Tag,

ich habe mich vor kurzem mit Einsteins Relativitätstheorie befasst und bin dann natürlich auf die Zeitdilatation gestossen.

Was ich bis jetzt verstanden habe ist, dass die Zeit von Gravitation und der Bewegung beeinflusst wird und vom Standpunkt des Beobachters abhängt. Das Beispiel mit den „Lichtpings“ zwischen den 2 Spiegen habe ich auch verstanden.

Leider kann ich mir nur schwer vorstellen, wie ein Mensch der annähernd mit Lichtgeschwindigkeit fliegt langsamer altert als ein Mensch auf der Erde. Kann man das biologisch irgendwie erklären oder bin ich da auf dem Hozweg?

Wäre nett, wenn mir jemand das Ganze verständlich erklären oder mir einen Link geben kann. Leider habe ich bisher im Netz nur irgendwelche komplizierteb Beispiele gefunden, die mir auch nicht wirklich weiterhelfen.

Dankeschön und Gruß

Benny

#2

Hi Benny,

Leider kann ich mir nur schwer vorstellen, wie ein Mensch der
annähernd mit Lichtgeschwindigkeit fliegt langsamer altert als
ein Mensch auf der Erde. Kann man das biologisch irgendwie
erklären oder bin ich da auf dem Hozweg?

Biologisch ist genau der falsche Ansatz. Der Mensch altert genau so schnell, nur die Zeit vergeht langsamer. Er könnte auch alle Arten von Uhren mitnehmen, die würden alles dasselbe anzeigen, egal ob sie physikalisch, chemisch oder mechanisch arbeiten. Der Mensch ist ja im Grunde auch ne Uhr, wenn auch recht ungenau.

Das Phänomen ist übrigens symmetrisch!! Wenn Anton in Raumschiff A und Benni im Raumschiff B mit Fastlichtgeschwindigket aufeinander zurasen, sieht Anton Benni langsamer altern und Benni Anton.
Sonst wär’s ja keine Relativität.
Das gleiche gilt auch für die Längenkontraktion.

Falls du jetzt auf das Zwillingsparadoxon oder den Planet der Affen anspielst: da ist die Situation nicht symmetrisch. Die Erde steht die ganze Zeit still, während das Raumschiff erst von der Erde wegbeschleunigt, dann abbremst und wieder zurückbeschleunigt und zum Schluss wieder abbremst.

Wäre nett, wenn mir jemand das Ganze verständlich erklären
oder mir einen Link geben kann. Leider habe ich bisher im Netz
nur irgendwelche komplizierteb Beispiele gefunden, die mir
auch nicht wirklich weiterhelfen.

Vorstellbar ist das alles nur bis zu einem gewissen Grad. Wichtig ist erst mal, dass du alles verstehst, mit der Zeit kriegst du dann ein Gefühl dafür.

Vielleicht hilft dies: http://www.tempolimit-lichtgeschwindigkeit.de/

Und warte mal ab, was die Physiker noch dazu schreiben, ich bin auf dem Gebiet auch Autodidakt.

Gruß, Zoelomat

#3

Hallo Zoelomat!

Die Erde steht die ganze Zeit still, während das Raumschiff erst
von der Erde wegbeschleunigt, dann abbremst und wieder
zurückbeschleunigt und zum Schluss wieder abbremst.

Übrigens: Das Zwillingsparadoxon funktioniert auch ohne Beschleunigen und Abbremsen.

Grüße

Andreas

#4

@Zoelomat: Vielen Dank für deine Antwort und den Link.

Das ist aber nicht ganz richtig… In einem Film über die Relativitätstheorie http://www.youtube.com/watch?v=VXw5yyZ6aU8&NR=1 wird gesagt, dass in dem Raumschiff alles langsamer abläuft, auch der Herzschlag und der Alterungsprozess. Für den Beobachter auf der Erde natürlich, der Raumfahrer selber nimmt in dem Raumschiff alles normal war. Schaut er aber aus dem Fenster sieht er die Dinge fast in Zeitlupe…

Bitte korrigiere mich, wenn ich falsch liege. Das Ganze passt sowieso nicht mehr so ganz in meine Logik, ist aber hochinteressant.

Gruß Benny

#5

Hallo Andreas,

Die Erde steht die ganze Zeit still, während das Raumschiff erst
von der Erde wegbeschleunigt, dann abbremst und wieder
zurückbeschleunigt und zum Schluss wieder abbremst.

Übrigens: Das Zwillingsparadoxon funktioniert auch ohne
Beschleunigen und Abbremsen.

da hab ich 2 Fragen:

  1. Wenn sich etwas von der Erde entfernt und wieder zurückkommt, wie soll das ohne Beschleunigungsvorgänge zustande kommen?
  2. Wo bliebe dann die Asymetrie?

Gruß, Zoelomat

#6

Hallo Zoelomat!

Hier findest du die Antworten:

http://de.wikipedia.org/wiki/Zwillingsparadoxon

Grüße

Andreas

#7

Hier findest du die Antworten:

http://de.wikipedia.org/wiki/Zwillingsparadoxon

Da wird aber keine Variante des Zwillingsparadoxons ohne Beschleunigung beschrieben, sondern lediglich eine mit drei Drillingen, der genau das fehlt, was am Zwilingsparadoxon entscheidend ist - nämlich zwei Uhren, die am Anfang und am Ende des Experimentes nebeneinander stehen und am Ende unterschiedliche Zeiten anzeigen, obwohl sie am Anfang synchron waren. Dass eine Uhr etwas anderes anzeigt, wenn sie während des Experimentes verstellt wird (genau das passiert bei der Version mit den Drillingen) ist schließlich trivial. Dadurch wird niemand älter oder jünger - völlig unabhängig davon, ob man die Uhr nun aus einer Bierlaune heraus verstellt oder weil man plötzlich eine Vorliebe für die Zeit anderer Bezugssysteme entwickelt. Das Zwillingsparadoxon ist ohne Beschleunigung nicht möglich. Ohne Beschleunigung gibt es am Ende keine Zeitdifferenz.

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#8

Hallo!

Da wird aber keine Variante des Zwillingsparadoxons ohne
Beschleunigung beschrieben.

Wenn du behaupten willst, die Leute bei Wikipedia hätten Unrecht, bitte. Soll mir egal sein.

der genau das fehlt, was am Zwilingsparadoxon entscheidend ist

Sehe ich anders. Entscheidend ist m. E. der Effekt, der während der unbeschleunigten Phasen auftritt. Angenommen, die Uhren sind sehr stabil und beschleunigen nur sehr kurz und stark, dann fällt die Zeit der Beschleunigung nicht ins Gewicht. Aber der Effekt während der übrigen Zeit, wo sie sich ohne Beschleunigung bewegen, um so mehr. Und dort steht, WARUM.

Grüße

Andreas

#9

Angenommen, die
Uhren sind sehr stabil und beschleunigen nur sehr kurz und
stark, dann fällt die Zeit der Beschleunigung nicht ins
Gewicht.

Begründung?

Aber der Effekt während der übrigen Zeit, wo sie sich
ohne Beschleunigung bewegen, um so mehr. Und dort steht,
WARUM.

Im Ruhesystem des bewegten Zwillings gibt es während der unbeschleunigten Phasen überhaupt keinen Effekt, der am Ende dazu führen könnte, dass der unbewegte am Ende älter ist. Die Uhr des ruhenden Zwillings geht hier die ganze Zeit langsamer. Ausschließlich während der Beschleunigungsphase geht sie schneller und erhält den Vorsprung, der das endgültige Ergebnis möglich macht. Wie groß der Vorsprung ist, hängt von der Geschwindigkeitsänderung und dem Ort der Beschleunigung ab.

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#10

Hallo!

Begründung?

Tut mir leid, das ist für mich so selbstverständlich, dass ich es nicht begründen kann.

Im Ruhesystem des bewegten Zwillings gibt es während der
unbeschleunigten Phasen überhaupt keinen Effekt, der am Ende
dazu führen könnte, dass der unbewegte am Ende älter ist.

Wie gesagt, ich berufe mich auf den Wikipedia-Artikel. Wenn du diesen entgegen meiner Meinung für falsch hälst, werde ich dazu nichts weiter sagen.

Grüße

Andreas

#11

Hallo

Wenn das Universum wirklich eine sphärische Geometrie hat, dann kommt man doch rein theoretisch auch ohne Beschluunigung nach einer sehr langen Reise wieder zum Ausgangspunkt zurück!

Das wäre doch so eine unbeschleunigte Variante, oder?

#12

Begründung?

Tut mir leid, das ist für mich so selbstverständlich, dass ich
es nicht begründen kann.

Wenn Du es nicht begründen kannst, dann glaubst Du es nur. Glaube hat in der Physik aber nichts verloren.

Im Ruhesystem des bewegten Zwillings gibt es während der
unbeschleunigten Phasen überhaupt keinen Effekt, der am Ende
dazu führen könnte, dass der unbewegte am Ende älter ist.

Wie gesagt, ich berufe mich auf den Wikipedia-Artikel. Wenn du
diesen entgegen meiner Meinung für falsch hälst, werde ich
dazu nichts weiter sagen.

Dann brauche ich dazu wohl auch nichts mehr zu schreiben.

1 Like
#13

Hi,

Wenn das Universum wirklich eine sphärische Geometrie hat,
dann kommt man doch rein theoretisch auch ohne Beschluunigung
nach einer sehr langen Reise wieder zum Ausgangspunkt zurück!

naja, da sich dass All ausdehnt, wohl kaum

Das wäre doch so eine unbeschleunigte Variante, oder?

Teilweise, wie willst du denn die Reise beginnen, ohne zu beschleunigen?
Aber wie sie fehlende Wende auf das Zwillingsparadox auswirken, kann ich nicht sagen.

Gruß

#14

Das ist aber nicht ganz richtig…

Doch. Denn Zoelomat hat genau das gleiche gesagt, was du hier…

In einem Film über die Relativitätstheorie
http://www.youtube.com/watch?v=VXw5yyZ6aU8&NR=1 wird gesagt,
dass in dem Raumschiff alles langsamer abläuft, auch der
Herzschlag und der Alterungsprozess. Für den Beobachter auf
der Erde natürlich, der Raumfahrer selber nimmt in dem
Raumschiff alles normal war. Schaut er aber aus dem Fenster
sieht er die Dinge fast in Zeitlupe…

…schreibst.

Bitte korrigiere mich, wenn ich falsch liege. Das Ganze passt
sowieso nicht mehr so ganz in meine Logik, ist aber
hochinteressant.

Schau: Die Zeit ist relativ, hängt also vom Beobachter ab.

Für den Beobachter auf der Erde vergeht seine Zeit ganz normal, nur sieht er, dass die Zeit im Raumschiff langsamer läuft.

Aus Sicht des Raumfahrers geht umgedreht bei ihm die Zeit normal und auf der Erde vergeht sie langsamer.

Es gibt eben keine allgemeingültige Zeit. Jeder Beobachter hat seine eigene Zeit die für ihn ganz normale abläuft. Er sieht nur, dass in Systemen, die sich relativ zu ihm bewegen, die Zeit langsamer abläuft.

#15

Begründung?

Tut mir leid, das ist für mich so selbstverständlich, dass ich
es nicht begründen kann.

Naja, das ist aber schon eine schwache Ausrede. Wenn du eine Behauptung aufstellst, dann solltest du sie auch begründen können. Mir leuchtet es nämlich auch nicht ein, wieso man die Beschleunigung vernachlässigen kann. Wir reden hier immerhin von einer Beschleunigung bis auf Fast-Lichtgeschwindigkeit.

Im Prinzip ist doch eines klar:
In der speziellen Relativitätstheorie sind gleichmäßig bewegte Bezugssysteme gleichwertig. Zwei Beobachter, die sich gleichmäßig relativ zueinander bewegen, sehen, dass beim jeweils anderen die Zeit langsamer geht.
Wenn die Situation also symmetrisch ist und beide nach einer Reise sich wieder treffen, dann müsste jeder den anderen älter sehen, was natürlich nicht geht, da nur einer älter sein kann als der andere. Das ist ja gerade das Paradoxon. Da dies nicht sein kann, muss also ein Symmetriebruch vorliegen.
Die Zeitperioden der Reise in denen aber keine Beschleunigung passiert und wo sich beide nur gleichmäßig voneinander entfernen, die ist aber symmetrisch. Daran kann es also wohl eben gerade nicht liegen, aber genau das behauptest du ja. Von daher eine Begründung mit dem Argument „das ist ja selbstverständlich“ wegzuwischen, das geht ja wohl nicht. Denn „selbstverständlich“ ist das mitnichten.

#16

Hallo!

Da wird aber keine Variante des Zwillingsparadoxons ohne
Beschleunigung beschrieben.

Wenn du behaupten willst, die Leute bei Wikipedia hätten
Unrecht, bitte. Soll mir egal sein.

Wo wird denn auf Wikipedia eine Variante des Zwillingsparadoxon beschrieben ohne Beschleunigung? Ich kann das nirgends sehen.

Angenommen, die Uhren sind sehr stabil und beschleunigen nur sehr
kurz und stark, dann fällt die Zeit der Beschleunigung nicht ins
Gewicht. Aber der Effekt während der übrigen Zeit, wo sie sich
ohne Beschleunigung bewegen, um so mehr. Und dort steht,
WARUM.

Nein, steht da nicht. Ich zumindest kann das in dem Wikipedia Artikel nirgends erkennen.

Dagegen wird deine Behauptung hier widerlegt:

This is quite important, because proponents of the twin paradox 
sometimes argue that, whatever the effect of the turn around, it can 
be made negligible by making the journey far enough. Not so. The 
longer the journey, the greater the effect due to GR

http://www.phys.unsw.edu.au/einsteinlight/jw/module4…

#17

Hallo!

Wo wird denn auf Wikipedia eine Variante des
Zwillingsparadoxon beschrieben ohne Beschleunigung? Ich kann
das nirgends sehen.

Oben drüber steht: „Zwillingsparadoxon“
Und weiter unten steht: „Variante ohne Beschleunigungsphasen“

Ich zumindest kann das in dem Wikipedia Artikel nirgends erkennen.

Lies mal „Variante ohne Beschleunigungsphasen“ und „Austausch von Lichtsignalen“.

Dagegen wird deine Behauptung hier widerlegt:

Unmöglich. Meine Behauptung KANN nicht widerlegt werden. Aus dem einfachen Grund, weil es nicht MEINE Behauptung ist.

Grüße

Andreas

#18

Hallo!

Naja, das ist aber schon eine schwache Ausrede. Wenn du eine
Behauptung aufstellst, dann solltest du sie auch begründen
können. Mir leuchtet es nämlich auch nicht ein, wieso man die
Beschleunigung vernachlässigen kann. Wir reden hier immerhin
von einer Beschleunigung bis auf Fast-Lichtgeschwindigkeit.

Je KÜRZER die Beschleunigung dauert, desto WENIGER Zeit hat der zürückgebliebene Zwilling, während der Beschleunigung zu altern.

Die Zeitperioden der Reise in denen aber keine Beschleunigung
passiert und wo sich beide nur gleichmäßig voneinander
entfernen, die ist aber symmetrisch. Daran kann es also wohl
eben gerade nicht liegen, aber genau das behauptest du ja.

Quatsch! So einen Unsinn würde ich NIE behaupten.

Grüße

Andreas

#19

Hallo!

Wenn Du es nicht begründen kannst, dann glaubst Du es nur.

Also gut, ich begründe es:
Je KÜRZER die Zeit, in der das Raumschiff beschleunigt, desto KÜRZER die Zeit, in der andere Zwilling während der Beschleunigung schneller altert.

Dann brauche ich dazu wohl auch nichts mehr zu schreiben.

Genau.

Grüße

Andreas

#20

Hallo,

Je KÜRZER die Zeit, in der das Raumschiff beschleunigt, desto
KÜRZER die Zeit, in der andere Zwilling während der
Beschleunigung schneller altert.

Das ist aber ein Denkfehler: je kürzer die Zeit der Beschleunigung, desto größer der Wert derselben. Und desto größer auch der UNTERSCHIED zwischen dem beschleunigten und dem unbeschleunigten Zwilling.
Es ändert sich dadurch also genau gar nichts.
Gruß
loderunner