Zeitdilatation?

Hey Zeitgenossen (ja ja schlechtes Wortspiel)
Ich hab eine dringende Frage. Soweit ich bis jetzt die Funktionsweise der Zeitdilatation also der Zeitdehnung in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit verstanden habe, funktioniert die Theorie doch nach dem Doppler- Effekt der einfach auf das Licht bzw. auf sämtliche Arten von Information übertragen wurde.

Jetzt meine Frage: Dreht sich denn der Effekt nicht um ,wenn ich mich der signalgebenden Quelle nähere? (Bei dem Beispiel mit dem Raumschiff dass sich mit 0,8c von einem Planeten entfernt, der jedes Jahr ein Signal zu einem bestimmten Zeitpunkt abschickt, ist es jedenfalls so. Bei der Reise von dem Planeten weg registriert der Reisende diese Signale in einem Abstand der dreimal so groß ist wie die Senderate.Schickt das Raumschiff ein Signal zurück sobald es das Planetensignal empfangen hat, wirkt der Verzerrungseffekt erneut.Und genau diese Verzögerung ist es doch die die Zeit des Reisenden langsamer verstreichend erscheinen lässt als die des Beobachters, oder?
Wenn nun aber das Raumschiff umkehrt, d.h. auf den Planeten zufliegt, kehrt sih der Effekt nicht einfach um?- Jetzt treffen doch die Signale nicht mehr im drei- Jahres- Rhythmus ein, auch nicht im ursprünglichen ein- Jahres- Rhythmus sondern alle vier Monate!
Das hieße doch demnach, die Zeit verliefe im Schiff schneller als am Planeten und zwar in selben Verhältnis wie sie vorher lansamer verlaufen ist!
Und geht man im weiteren davon aus dass man sich im Universum niemals nur von einem Punkt aus wegbewegen kann ohne sich gleichzeitig auch einem anderen anzunähern, würden sich diese beiden Effekte nicht beständig eliminieren?

Würde mich sehr über eine Antwort freuen!

Hi Larva,

du hast recht, was das mit dem Dopplereffekt betrifft. Folgende Aussage trifft allerdings nicht zu:

"Das hieße doch demnach, die Zeit verliefe im Schiff schneller als am Planeten und zwar in selben Verhältnis wie sie vorher lansamer verlaufen ist!"

Richtig müsste es heissen:

"Das hiesse doch demnach, dass es für beide den Anschein hätte, als würde die Zeit des jeweils anderen im selben Verhältnis schneller vergehen als zuvor, als sich beide voneinander fortbewegten."

Es ist ein Paradoxon. Das Besondere, und der scheinbare Widerspruch daran ist, dass es für beide den Anschein hat, als würde die Zeit beim anderen anders vergehen. Und so ist es auch, denn Zeit ist relativ und immer abhängig vom Betrachter. Das bedeutet, es gibt keine allgegenwärtige Zeit, sondern immer nur eine Zeit für ein bestimmtes Objekt aus der Sicht eines anderen Objekts. Wie aus unserer Sicht die Zeit für Objekt A vergeht, hängt von dessen Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung im Verhältnis zu unserer Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung ab.

Die Frage also:

"Und geht man im weiteren davon aus dass man sich im Universum niemals nur von einem Punkt aus wegbewegen kann ohne sich gleichzeitig auch einem anderen anzunähern, würden sich diese beiden Effekte nicht beständig eliminieren?"

...hat sich somit also auch erledigt, denn beide Effekte können sich nicht eliminieren. Ausschlaggebend ist, von welchem Punkt aus die Szene beobachtet wird. Und da es nicht schon kompliziert genug ist, möchte ich gleich noch etwas zum Zwillingsparadoxon anmerken (bitte nachlesen, falls du noch nichts davon gehört hast, aber es ist genau das Thema, von dem wir hier sprechen):

Der angebliche Zeitvorteil des reisenden Zwillings, der sich vom anderen fortbewegt, wäre demnach wieder verloren, sobald er von seiner Reise zurückkehrt, da er sich auf seinem Rückweg seinem Zwillingsbruder schliesslich in derselben Geschwindigkeit nähert, mit der er sich zuvor von ihm fortbewegte. Und trotzdem ist sein Zwillingsbruder auf der Erde um Jahre gealtert, als er zurückkommt. Wie gibt es das? Vor allem, da sie sich doch die ganze Zeit nur relativ zueinander bewegt haben.

Die Antwort: Bewegungskräfte - Änderungen im Inertialsystem. Die Beschleunigungs-, Brems- und Kurvenkräfte haben den reisenden Zwilling im Verhältnis zu seinem Bruder langsamer altern lassen, da dieser diesen Kräften nicht ausgesetzt war.

Danke für deine Antwort.
Der zweite Teil beantwortet mir meine Frage sehr gut.Eine Frage nur....gibt es eine Erklärung warum Beschleunigung die Auslöschung der beiden Effekte verhindert?

Und noch etwas fiel mir vorhin ein. Wenn ich mich Lichtgeschwidigkeit nähere, nimmt meine Masse immer stärker zu. Gleichzeitig krümmt ja aber auch die Masse die mich umgebende Raumzeit. Könnte es denn nicht sein dass dieser Effekt auf das relative Verstreichen von Zeit einen Einfluss hat?

Danke schon im Voraus für deine Antwort.
Du hast mir schon jetzt sehr geholfen.

Diese Welt ist voll von Überraschungen, was sehr grosse Distanzen, Zeiträume, Massen usw. betrifft, die unser Bild von "Logik" völlig auf den Kopf stellen. So hat die unabdingbare Invarianz (Konstantheit) der Lichtgeschwindigkeit beispielsweise unvorhersehbare Folgen. Ein sich mit annähernder Lichtgeschwindigkeit (aber KONSTANTER Geschwindigkeit!) bewegendes Objekt wird ein sich langsamer bewegendes Objekt, das einer gewissen Beschleunigung ausgesetzt ist, niemals einholen oder gar überholen. Das hört sich jetzt unverständlich und unlogisch an, aber bei sehr hohen Geschwindigkeiten haben Bewegungskräfte wie bei grossen Beschleunigungen eine andere Bedeutung. Leider weiss ich zuwenig darüber und muss dir in dieser Hinsicht eine genaue Erklärung schuldig bleiben.

Was deine zweite Frage betrifft, so ist es schwierig, zu definieren, ob ein Objekt mit sehr hoher Geschwindigkeit wirklich an Masse gewinnt. Tatsächlich gewinnt es an Masse für einen Beobachter, von dem es sich fortbewegt. Warum dies so ist? Nun, die Grösse des Objekts selbst (die Tatsache, dass es eine Grösse hat) ist ausschlaggebend. Die Massezunahme macht sich umso mehr bemerkbar, je grösser das Objekt ist, und je mehr es sich der Lichtgeschwindigkeit nähert. Ursache für die Massezunahme ist wieder der Dopplereffekt des Lichts. Bis uns das Licht des Rumpfes einer Rakete, die sich mit hoher Geschwindigkeit von uns fortbewegt, erreicht, hat dieser bereits ihre Spitze überholt. Ein sich mit Lichtgeschwindigkeit von uns fortbewegendes Objekt erschiene uns unendlich in seiner Ausdehnung. Wie es sich bei beschleunigter Geschwindigkeit mit der Massezunahme verhält, weiss ich leider nicht. Die Krümmung der Raumzeit um die Rakete (bedingt durch ihre relativistisch gesehen grosse Masse) wirkt sich auf sie selbst insofern aus, dass sie eine gekrümmte Bahn fliegt. Das ist die sogenannte Geodäte - eine Bahn, die einer "geraden Bahn" in einem vierdimensionalen Raum am nächsten kommt.

Sehr interessant ist DIESES PDF-DOKUMENT (benötigt Adobe Acrobat Reader) zum Thema "Spezielle Relativitätstheorie" (Lorentz-Transformation). Es ist recht verständlich geschrieben, wird zum Schluss hin aber auch ziemlich kompliziert und ist sehr umfangreich. Aber es lohnt sich, es zu lesen. Auch der Dopplereffekt des Lichts wird dabei genau erklärt. Es beschränkt sich dabei allerdings auf sich gleichförmig bewegende Objekte.

Ok danke dir. Es ist wirklich schwierig der inneren Logik der hohen Geschwindigkeiten und Strecken zu folgen!Spaß macht es auf alle Fälle. Danke nochmal für deine Mühe.Respekt vor deinem Wissen und der Mühe die du dir bei dieser Seite gibst.

Ich denke, man müsste mal klar sagen worum es geht.
Es werden immer mathematische (geometrische) Aussagen und Darstellungen mit den empirischen und technischen Momenten der Teilchenbeschleunigiung und -abbremsung vermischt.

Zeitdilatation meint die im Verhältnis zum (nicht weiter beschleunigbaren, fixen) Lichtstrahl festzustellende Erhöhung des gemessenen Zeitwertes (Taktzahl) eines positiv beschleunigten Teilchens.
Längenkontraktion meint hingegen die damit verbundene Verringerung des gemessenen Raumwertes.(Abstand zwischen zwei Punkten bzw Takten) des Teilchens.
Das ist mathematisch dadurch bedingt, dass die Geschwindigkeit aus der in der Zeiteinheit bewältigten Strecke errechnet (v= s/t) wird.
Bei einer Erhöhung der (variablen) Geschwindigkeit im Verhältnis zu einer anderen (fixen) Geschwindigkeitsgröße (c=300000km/sek) muss daher entweder (und oder) der Zeitbetrag zunehmen (höher werden) oder der Raumbetrag abnehmen. (geringer werden)

Empirisch wird die positive Beschleunigung durch Energiezufuhr in der Zunahme der Frequenz (gemessene Takte pro Zeiteinheit) bzw durch die Verkürzung der Wellenlänge (gemessene Abstände zwischen den Wellenbergen) sichtbar bzw wirkt sie sich so aus. Konkreter: durch erhöhte Wärmezufuhr wird die Farbe in Richtung blaues Ende des Spektrums verschoben. Das heißt wieder Erhöhung der Frequenz (kürzerer Abstand zw Wellenbergen bzw höhere Taktzahl im Vergleich zum Lichtstrahl)


Umgekehrt bei der Abbremsung des Teilchens.

Schreib mir bitte, wenn ich (Denk-)Fehler in meinem email habe.

Das ein objekt, das eine ruhemasse besitzt, tatsächlich an masse zunimmt, läßt sich in kreisförmigen teilchenbeschleunigern ganz gut beobachten. Je mehr man hier die teilchen beschleunigt, desto schwerer werden sie, was sich auch direkt bemerkbar macht. Daher braucht man bei ringbeschleunigern so starke magnetfelder, umso stärkere , je mehr man die teilchen beschleunigt, da sie dan auch umso mehr fliehkraft haben, bedingt durch die höhere masse. Das ganze liesse sich umgehen indem man einen linearen beschleuniger baut. Das problem ist, das man da die teilchen nicht immer wieder im kries rumschicken kann, bis sie die gewünschte geschwindigkeit haben, sondern man muß am streckenende auf zielgeschwindigkeit sein. Hier einige links dazu :

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

http://www.hephy.at/physik/die-technik/teilchenbesc...

http://docs.google.com/viewer?a=v&q=cache:kAz2Z... beitung.pdf+massenzunahme+beschleunigung+teilchenbeschleuniger&hl=de&gl=de&pid=bl&srcid=ADGEESh39KVVRKW5dpnzaWFHn9 e9r_W3IjmsE7uXGoS9EdP4VlrUSjqvv5vCHozGQ0egaqkb0F6m2Xqvzo9_6d3OOmrcPvtkgyba8D3TYsJddMcFZsODh9PJy6dWPEbtekSRrzqsYL2o &sig=AHIEtbSp9oIdyIU5EovNIlNytpREQYoUfA (erklärt mal ganz genau wie ein beschleuniger funzt, mit schwerpunkt auf den LHC)

Die Masse ist demnach nur eine (veränderliche) Eigenschaft von "Körpern" . Die Masse eines (größenmäßig im Verhältnis zu anderen "Körpern" zu messenden) "Körpers" wird an hand der Kraft (Energiemenge), die man braucht um ihn eine bestimmte Strecke weiterzubewegen bestimmt. Je mehr Kraft man aufwenden muss, um ihn weiter zu bewegen, desto "massereicher" (nicht "schwerer", da hier der Aspekt der Schwerkraft wegen der umgebenden Masse - zB Erde - mitzuberücksichtigen wäre) ist er auf der Messskala für die Masse.

Aus diesem Zusammenhang der Messdaten (aufzuwendende Kraft bzw Energie in Relation zu einem Lichtteilchen/"Körper"/Photon) ergibt sich auch das berühmte E=m.c2
Es besagt (macht berechenbar), einerseits, wieviel Energie in einem Körper steckt, andererseits, wieviel Energie man aufwenden muss, um einen Körper auf diese als Messlatte angesetzte Lichtgeschwindigkeit zu bringen??

Bitte um Deine Meinung

Was masse eigentlich ist, ist eine der interessantesten fragen der modernen physik, die bisher unbeantwortet ist. Ich habe im thread zur quantengravitation eine spekulative hypothese aufgestelllt, die meine meinung dazu recht genau widergibt, lies dir das mal durch.
Wir müßen auf jeden fall wzischen 2 verschiedenen arten von masse unterscheiden, der ruhemasse, also der masse, die ein köroer hat ohne sich zu bewegen, und der masse, die er durch bewegungsenergie zusätzlich erhält. Auf zweiteres kann man deine definition wohl anwenden.
E=mc^2 bezieht sich auf beide massen, der ruhemasse, und wenn mn einen körper in bewegung versetzt zusätzlich der bewegungsenergie. Die masse eines bewegten objeketes erhöht sich ja durch die zusätzliche bewegungsenergie, wa im teilchenbeschleuniger genau nachvollziehbar ist. Dabei wird die formel bei jedem versuch wahnsinnig genau bestätigt.

Feyn137 schrieb in Beitrag Nr. 42-9:

Die masse eines bewegten objeketes erhöht sich ja durch die zusätzliche bewegungsenergie, wa im teilchenbeschleuniger genau nachvollziehbar ist. Dabei wird die formel bei jedem versuch wahnsinnig genau bestätigt.

Bewegung, besser gesagt Geschwindigkeit, bezieht sich immer auf einen zweiten Körper.

Dabei kann jeder Körper sich selbst als ruhend, und den anderen als in Bewegung definieren,
Das haben wir hier irgend wo mal in der SRT oder ART (weiß nicht mehr genau) gelernt.
Somit bemerkt immer nur der ruhenden Körper den Massenzuwachs des bewegten Objekts.
Das vermeintlich bewegte Objekt selbst, das sich, vom eigenen Standpunkt aus gesehen, in Ruhe befindet, erfährt somit weiterhin nur seine Ruhemasse.

Massenzuwachs durch Geschwindigkeit existiert somit immer nur in Systemen, die sich relativ zueinander bewegen.

Hans-m schrieb in Beitrag Nr. 42-10:

(...)
Somit bemerkt immer nur der ruhenden Körper den Massenzuwachs des bewegten Objekts.
Das vermeintlich bewegte Objekt selbst, das sich, vom eigenen Standpunkt aus gesehen, in Ruhe befindet, erfährt somit weiterhin nur seine Ruhemasse.
(...)

Hallo Hans, ich grüße Dich.
Meinst Du nicht auch das der bewegte Körper,
z. B. ein Autofahrer mit Tempo 200 unterwegs,
seinen Massenzuwachs spürt, wenn ihn eine Vollbremsung in die Gurte presst,
oder, schlimmer noch, sein fahrbarer Untersatz mit einem Hinderniss kollidiert?

MfG Ernst Ellert II.

Ernst Ellert II schrieb in Beitrag Nr. 42-11:

Hallo Hans, ich grüße Dich.
Meinst Du nicht auch das der bewegte Körper,
z. B. ein Autofahrer mit Tempo 200 unterwegs,
seinen Massenzuwachs spürt, wenn ihn eine Vollbremsung in die Gurte presst,
oder, schlimmer noch, sein fahrbarer Untersatz mit einem Hinderniss kollidiert?

MfG Ernst Ellert II.

Hier darfst Du Masse und Kraft, die auf eine Masse wirkt, nicht verwechseln.

Genau genommen können wir eine Masse überhaupt nicht messen, sondern nur über die darauf wirkende Gewichtskraft
Kraft ist gleich Masse * Beschleunigung.
Auf der Erde wirkt die Schwerkraft, wodurch es uns erst möglich ist, unser Gewicht zu bestimmen

Auf der Erde wirkt eine Beschleunigung von 9,81 N/Kg

Wiegen wir uns auf dem Mond, so lesen wir etwa nur 1/6 an Gewicht ab, obwohl die Masse unseres Körpers gleich geblieben ist. Dort wirkt nur eine Karft von etwa 1,6 N/Kg auf unseren Körper.

Fahren wir mit dem Auto gegen ein Hindernis, so wirken auf uns die Beschleunigungskräfte die uns von der momentanen Geschwindigkeit auf 0 abbremsen.

Nehmen wir einmal an, wir haben eine Geschwindigkeit von 100 Km/h, das macht etwa 28 m/Sekunde

Bremsen wir in 27 Secunden von 100 auf 0, so wirkt auf uns eine Beschleunigung von 1m/sec²
Bremsen wir in 2,7 Secunden ab, so wirkt auf uns etwa 10 m/sec², was in etwa der Erdbeschleunigung entspricht.

Jetzt nehmen wir einmal an, wir fahren mit 100 gegen eine Wand.
Wir setzen eine Knautschzone an unserem Fahrzeug von 2m vorraus, was schon sehr viel ist.Das Fahzeug wird dann innerhlab der Strecke von 2 m auf 0 abgebremst.

Nach der Formel ist S=t*(V1+V2)/2

Aufgelöst nach t ist t=2*s/(v1+v2) = 2(*27m/sec+0 m/sec)/2m
Macht eine Beschleunigung von 27 m/sec², was in etwa der 3 fachen Erdbeschleunigung entspricht.
Haben wir jedoch nur eine Knautschzone von 1m so verdoppelt sich der Wert auf 54m/s²
Ein Körper von 100Kg würde im ersten Fall 270 Kg "wiegen", im zweiten Fall sogar 540 Kg.

Die Masse des Körpers bleibt aber in allen Fällen die gleiche