Hallo zusammen,
hier nun, wie versprochen, das Diagramm zur Erläuterung der Reise aus der Sicht von B:
Beim Start verläuft zunächst alles genauso wie im Diagramm aus
Beitrag Nr. 13-397: Der Reisende (also B) betrachtet sich als in Ruhe befindlich. Die Erde (also A) entfernt sich mit 0,6c von B. Die Uhr von A geht für B mit dem Faktor 0,8. Bis zum Umkehrpunkt vergehen bei A also 1,28 Jahre.
Den grünen Weltlinien des Lichts im linken Teil des Diagramms kann man entnehmen, dass die Uhr von A im ersten Teil der Reise optisch
noch langsamer als mit dem Faktor 0,8 - nämlich mit dem Faktor 0,5 - läuft (denn das Licht von A benötigt ja noch zusätzliche Zeit, um zu B zurück zu gelangen). Wenn die Uhr von B am Umkehrpunkt 1,6 Jahre anzeigt,
sieht B bei A also das Jahr 0,8.
Nun wechselt B in das Inertialsystem der Rückreise.
Dabei passiert etwas Eigenartiges, was die Situation vom in
Beitrag Nr. 13-397 skizzierten Fall (dort hatte ja A den Reisenden Zwilling B beobachtet) eindeutig unterscheidet: Während aus der Sicht von A die Umkehr von B im Jahr 2 von A zwar stattfindet, A diese Umkehr jedoch erst viel später (nämlich erst in seinem Jahr 3,2) sieht, sieht B dagegen (im hier skizzierten Fall)
sofort nach der Umkehr, dass sich die Erde nicht mehr von ihm weg, sondern auf ihn zu bewegt.
Wenn B die Umkehr also
jetzt sofort sehen kann, muss sie folglich bereits
früher stattgefunden haben (denn das Licht der Erde benötigt ja einige Zeit, um zu ihm zu gelangen). Berechnen wir nun, wann und in welcher Entfernung die Umkehr der Erde aus der Sicht von B erfolgte:
Direkt nach der Umkehr ist „jetzt“ bei A nicht mehr das Jahr 1,28, sondern das Jahr 2,72 (in
Beitrag Nr. 13-356 hatten wir ja gesehen, dass B durch den Wechsel des Inertialsystems einen „Zeitsprung“ von 1,44 Jahren berechnet - die Zeit in A rückt also instantan von Jahr 1,28 auf Jahr 2,72 vor). Nun
sieht B bei seiner Umkehr jedoch bei A nicht das Jahr 2,72, sondern das das Jahr 0,8. B berechnet daraus, dass das Licht von A, welches am Umkehrpunkt bei B eintrifft, also vor 2,72 – 0,8 = 1,92 Jahren (gemessen in der Zeit von A) ausgesandt wurde. Da B der Auffassung ist, dass die Uhr von A um den Faktor 0,8 langsamer läuft, entspricht das also 1,92 / 0,8 = 2,4 Jahren der Zeit von B. Das am Umkehrpunkt bei B ankommende Licht hatte also eine sehr lange Strecke zu durchlaufen, nämlich 2,4 Lj. Es wurde dort vor 2,4 Jahren der Zeit von B (man bedenke: also bereits 0,8 Jahre vor (!) Beginn der Reise) ausgesandt.
Da sich A nach dem Umkehrpunkt auf B zu bewegt, läuft die Uhr von A nun optisch mit dem Faktor 2, obwohl sie in Wirklichkeit (in Übereinstimmung mit der SRT) unverändert mit dem Faktor 0,8 läuft. In den bei B für den Verlauf der Rückkehr von A verbleibenden 1,6 Jahren sieht B die Uhr von A also um 3,2 Jahre, nämlich von Jahr 0,8 auf Jahr 4,0 voranschreiten, wobei die Uhr von A de facto nur um 1,28 Jahre, nämlich von Jahr 2,72 auf das Jahr 4 voranschreitet.
Fazit:
Aus der Sicht von B hat das Licht von A eine wesentlich längere Strecke (nämlich 2,4 Lichtjahre) zu durchlaufen als das Licht von B aus der Sicht von A (nämlich 1,2 Lichtjahre). Diese Lichtlaufzeit muss zur Erklärung folgender experimenteller Fakten berücksichtigt werden:
a) B sieht während seiner 3,2-jährigen Reise die lückenlose 4-jährige Geschichte von A.
b) A ist bei der Rückkehr 0,8 Jahre älter als B
c) Die Uhr von A läuft trotzdem während der gesamten Reise von B mit dem Faktor 0,8.
Bearbeitet von Claus am 29.03.2015 um 13:24 Uhr.