Willkommen in Manus Zeitforum
InformationenAnmelden Registrieren

Erweiterte Suche

Was verursacht den Zeitunterschied?

Thema erstellt von Dati 
Dati
Hi,
ich hab da ein Problem:

Was verursacht den Zeitunterschied bei folgendem Modell:

Raumschiff ist bereits in Bewegung (also keine Beschleunigung), Raumschiff erreicht Punkt1: Es werden gleichzeitig (!) die Uhren an Punkt 1, Punkt 2 und im Raumschiff gestartet. Raumschiff erreicht Punkt 2 und die Zeit im Raumschiff stimmt nicht mit der Zeit an Punkt 2 überein???

Oder stimmt diese Überlegung nicht? Hier spielen schließlich keine Beschleunigungskräfte eine Rolle, da garkeine Beschleunigung statt findet.

Wäre froh über ne schnelle Antwort!!!

dati
[Gäste dürfen nur lesen]
HJ
Hallo Dati

Mir fällt dazu etwas sehr Reales ein, was bereits genau so funktioniert.

Unser GPS System:

GPS ist ein satellitengestütztes Navigationssystem .Die GPS Satteliten haben bereits
so hohe Geschwindigkeiten ,dass sich ein relativistischer Effekt einstellt.

Der Satellit befindet sich auf einer Umlaufbahn um die Erde und die Bordzeit geht langsamer
wie im All.

Aber:
Das ist etwas komplizierter:

Das Gravitationsfeld hat gegenüber dem All ebenfalls eine Zeitdilatation. D.h. Die Zeit geht noch langsamer wie die des GPS Satteliten. Das Ganze führt dazu ,dass die größere Zeitdehnung des Gravitationsfeldes mit der geringeren Zeitdehnung (Zeitdilatation) des Satelliten verrechnet wird.

Also trifft hier für den Satteliten genau das zu, was du mit deiner Frage mit dem Raumschiff
meintest. Nur, dass hier noch einen weitererer Effekt der ART mit dem Effekt der SRT (Satellit) verrechnet wird.

Schlussendlich ist es aber richtig was du vermutest.

Der Satellit hat einen winzigen relativistischen Zeitdehnungseffekt ( Zeitdilatation gegenüber dem All)

Im Satteliten der ja nicht beschleunigt weil er eine gleichmäßige Geschwindigkeit hat, geht die Zeit tatsächlich langsamer (0,83 *10 ^-10 % nur ) gegenüber dem All. Die Uhren würden nicht synchron laufen und bedürften einer Korrektur. So wird auch tatsächlich für die korrekte Navigation eine solche Korrektur notwendig die beide Effekte aus den Gesetzmäßigkeiten sowohl der ART wie auch der SRT berücksichtigt. Ohne diese Korrekturen würde es bei der Anzeige der Navigation in einer Stunde zu einer Fehlpositionierung von ca. 500 Metern kommen.


Du siehst also ,dass die relativistischen Vorgänge der Zeitdilatation tatsächlich der Realität
entsprechen. Es gibt noch viele (sehr viele ) andere Beweise für die Richtigkeit Einsteins
Relativitätstheorien. Nur einige Schrumpfköpfe zweifeln sie an, weil sie einfach nicht wissen,
das die Relativitätstheorien die am besten fundierten Theorien sind die jemals erstellt
wurden.

Mf.G.

HJ.
[Gäste dürfen nur lesen]
Beiträge: 726, Mitglied seit 18 Jahren
Hallo dati,

Das eine Problem hast Du bereits selbst markiert: gleichzeitig!

Die Uhr in Punkt 1 und im Raumschiff gleichzeitig zu starten, ist kein Problem, schließlich sind sie ja am selben Ort. Aber wie ist das mit der Uhr in Punkt 2?

Um die Uhr in Punkt 2 gleichzeitig mit der Uhr in Punkt 1 zu starten, mußt Du erst einmal wissen, was "gleichzeitig" heißen soll. Und da stellt sich eben heraus, daß es eine allgemeingültige Definition nicht gibt.

Nehmen wir einmal an, daß die Uhren im System, in dem Du die beiden Punkte "Punkt 1" und "Punkt 2" definiert hast (ich vermute mal, sie sollen sich gegeneinander nicht bewegen), gleichzeitig gestartet werden. Aus Sicht des bewegten Raumschiffes sind die Uhren aber keineswegs gleichzeitig gestartet worden, sondern die Uhr an Punkt 2 wurde früher gestartet.

Der andere Punkt ist natürlich die Zeitdilatation.

Im Bezugssystem der beiden Punkt passiert nun folgendes:

Die beiden Uhren und die Raumschiff-Uhr werden (aus Sicht dieses Systems!) gleichzeitig gestartet, aber die Raumschiff-Uhr läuft langsamer, weil das Raumschiff sich bewegt (Zeitdilatation). Deshalb zeigt die Raumschiff-Uhr bei Erreichen von Punkt 2 eine geringere Zeit an als die Uhr bei Punkt 2.

Für einen Raumschiff-Insassen hingegen spielt sich folgendes ab:

Noch bevor Punkt 1 erreicht ist, wird in Punkt 2 die Uhr gestartet. Beim Überqueren von Punkt 1 wird auch die dort befindliche Uhr sowie die Raumschiffuhr gestartet. Da die beiden "Punkt-Uhren" sich gegenüber dem Raumschiff bewegen, laufen sie langsamer als die Borduhr. Da die Uhr an Punkt 2 aber früher gestartet wurde, hat sie einen Vorsprung, und bis das Raumschiff Punkt 2 erreicht, hat die Borduhr es noch nicht geschafft, diesen Vorsprung aufzuholen. Daher zeigt bei der Begegnung die Raumschiffuhr eine geringere Zeit an als die Uhr an Punkt 2.

Letztlich stimmen beide Beobachter darin überein, daß die Borduhr beim Passieren von Punkt 2 eine geringere Zeit anzeigt als die Uhr an Punkt 2.
[Gäste dürfen nur lesen]
Andreas R
Man, das mit den verschiedenen Bezugssystemen und Beobachtern nach der Realitivtätstheorie, zeigt nur Wirkung, bei hohen Gravitationskräften und Geschwindigkeiten.

Macht das doch jetzt nicht komplizierter als es ist.


Die Zeit vergeht überall gleich und fertig. Zumindest wenn die Uhren wirklich zum gleichen Zeitpunkt gestartet werden.


Würde das Raumschiff beschleunigen dann wäre ein Zeitunterschied messbar.
[Gäste dürfen nur lesen]
Beiträge: 726, Mitglied seit 18 Jahren
Nein, das mit dem verschiedenen Bezugssystemen gilt auch für geringe Geschwindigkeiten und Gravitationskräften. Nur muß man dann eben entsprechend genauer messen. Jedenfalls sind die Effekte stark genug, daß das GPS ohne ihre Berücksichtigung nicht funktionieren würde. Und das ist bei Erdgravitation und nach normalen Maßstäben "nichtrelativistischen" Geschwindigkeiten.

Und für das von mir oben beschriebene Szenario braucht es weder Gravitation noch Beschleunigung. Und ja, das gilt auch für z.B. 100 km/h, nur braucht man da eben ziemlich genaue Uhren zum Nachweis.
[Gäste dürfen nur lesen]
Beiträge: 683, Mitglied seit 18 Jahren
Da wir gerade wieder dabei sind ...

Da gibt es noch etwas, etwas sehr merkwürdiges, auf das ich bisher keine klare Antwort gefunden habe (kann sein, dass ich das letztes Jahr hier schon einmal erwähnte; aber um das wiederzufinden, müsste ich sämtliche Forumbeiträge durchstöbern).

Es geht um den folgenden Klassiker:

Ein Raumschiff startet von der Erde, fliegt senkrecht zur Ellipsenfläche der Erde ein paar Parsec weit weg, dreht um und kehrt zur "parkenden" Erde zurück. Nach der Landung ist der Raumschiffpilot eine Woche jünger als sein Zwillingsbruder.

Problem! Alles ist relativ: Jetzt könnte ich das ganze doch auch so betrachten:

Die Erde entfernt sich vom Raumschiff, sie fliegt ein paar Parsec weit weg, bleibt stehen und kehrt zum Raumschiff zurück. Nach der Wiederkehr ist der Erdling eine Woche jünger als sein im Raumschiff "parkender" Zwillingsbruder.



Meine persönliche, vorläufige Lösung:

Damit dieses Paradoxon nicht entstehen kann, muss es zwischen beiden Bezugspunkten -- also zwischen Raumschiff und Erde -- einen wesentlichen Unterschied geben, denn nur einer der beiden Zwillingsbrüder kann jünger sein als der andere, sonst käme ja kein relativistischer Altersunterschied zustande. Worin also liegt der Unterschied? Ich kann ihn nur darin finden: In der Trägheit!

In beiden Interpretationen verändern Erde und Raumschiff ihren Abstand zueinander. Aber nur einem der beiden Objekte widerfahren Trägheitskräfte: Es ist der Zwillingsbruder im Raumschiff, der in seinen Sitz gedrückt wird; während sein Zwillingsbruder auf der Erde von dieser Trägheitskraft verschont bleibt. Es ist also das Raumschiff, das in diesem System beschleunigt, nicht die Erde.

Das ist der einzige Unterschied, den ich erkennen kann. Habe ich etwas übersehen?

Ich hatte diese Frage auch schon an NASA-Experten gerichtet. Da war die Erklärung so: Das Problem ließe sich nur "intuitiv" erklären, es sei einfach intuitiv klar, dass sich das Raumschiff bewege, und nicht die Erde; von "Trägheit" war nicht die Rede.



Nebenbei:

Es gibt ja auch noch jene alte Steitfrage, ob es denn eine Fliehkraft geben könnte auf einer Kugeloberfläche, wenn diese Kugel der einzige Körper im Universum wäre; das heißt, wenn es keinen weiteren äußeren Bezugspunkt gäbe, der die Kugelrotation sozusagen erst existent macht: schließlich wäre ohne so einen äußeren Bezugspunkt ja nicht klar, ob diese einsame Kugel sich dreht oder nicht, und das Drehen ist nun mal die Voraussetzung für die Fliehkraft. Woher weiß die Kugel, ob sie sich dreht?

Wenn ich jetzt aber annehme, es gab eine Zeit, als die Kugel zunächst still stand und darauf anfing, sich zu drehen, dann wird hiermit ein Bezugspunkt in der Kugel selbst erschaffen: Ein Punkt auf der Kugeloberfläche erfuhr eine Beschleunigung, und zwar eine Beschleunigung gegenüber den anderen Punkten in der Kugel, und nicht gegenüber irgendeinem Bezugspunkt außerhalb der Kugel. Die einsame Kugel erschafft quasi ihren eigenen Raum, ihre eigene Metrik; beispielsweise wäre so der Kugelmittelpunkt im Gegensatz zu den Punkten auf der Oberfläche keiner Beschleunigung ausgesetzt worden.

So wäre auch diese Fliehkraft-Frage lösbar durch das Phänomen der Trägheit.

Oder irre ich mich? Was gibt es noch für Alternativen?

Cheers,
|-|ardy
[Gäste dürfen nur lesen]
Beiträge: 683, Mitglied seit 17 Jahren
Es gibt noch einen Unterschied, für den die Trägheit aber (scheinbar) unwichtig ist:
Der Pilot sieht die Erde die Hälfte der Zeit sich entfernen, die andere Hälfte nähert sie sich wieder.
Der Stubenhocker sieht das Raumschiff LÄNGER wegfliegen, beim zurückkommen scheint es schneller zu sein und braucht weniger Zeit.
Das liegt natürlich daran, daß die Information 'Rakete kehrt um' nur mit Lichtgeschwindigkeit die Erde erreicht.
Aber es zeigt sehr deutlich, daß die beiden eindeutig feststellen können, wer von ihnen beiden am Ende älter sein wird, da ihre Situationen nicht austauschbar sind, selbst wenn durch eine Meßunschärfe (oder was auch immer) die Trägheitskräfte im kurzen Moment der Umkehr nicht gemessen werden konnten.

Die Trägheit ist dennoch wichtig, denn für die theoretische Betrachtung benötigen wir Inertialsysteme. Inertial bedeutet 'träge'. Die Systeme zur Darstellung SELBST müssen sich also träge verhalten, als wären sie Körper mit unendlicher Masse.


Die zweite Frage ist schwieriger, dafür habe ich auch keine endgültige Lösung.
Im Gegensatz zu einer ruhenden Kugel widerfahren den Teilchen in der rotierenden Kugel ständig Beschleunigungen, und zwar stets zum Zentrum der Kugel hin. Der Unterschied müßte meßbare Auswirkungen haben, z.Bsp. weil beschleunigte Teilchen Strahlung abgeben.
Wären die Beschleunigungen kuntinuierlich anstatt gequantelt, würde man sie vielleicht gar nicht feststellen können - kein Wunder, daß Ernst Mach das Problem nicht lösen konnte, er lebte ja noch in der klassischen Physik.
Signatur:
Ich leide nicht unter Realitätsverlust - ich genieße ihn!
[Gäste dürfen nur lesen]
Beiträge: 683, Mitglied seit 18 Jahren
P.S.:

In einem anderen Thread (Modran Nr. 361-28) war soeben wieder die Rede von:

"Die Lichtgeschwindigkeit ist in jedem Inertialsystem gleich."

Nun ist mir dieser Satz nicht neu, und ich weiß, dass die "Inertia" auf deutsch die "Trägheit" heißt. Aber kann ich daraus auch schließen, dass mit diesem Trägheitssystem speziell das gemeint ist, was ich oben in Nr. 359-6 versucht habe, mir selbst zu erklären? Oder ist der Begriff "Trägheitssystem" eher allgemein zu verstehen, vielleicht sogar willkürlich entstanden?

Jetzt sehe ich gerade, Modran hat inzwischen geantwortet ( 359-7). Ich wollte mein P.S. aber trotzdem abschicken :-)
[Gäste dürfen nur lesen]
Beiträge: 683, Mitglied seit 18 Jahren
Hallo Modran,

Du sagst: "Die Systeme zur Darstellung SELBST müssen sich also träge verhalten, als wären sie Körper mit unendlicher Masse."

Aha. -- Ja, das meinte ich mit meiner Befürchtung, dass der Begriff "Trägheitssystem" hier wohl eher allgemein zu verstehen ist, und nicht speziell auf das einzelne Objekt darin.

Du sagst, die Information 'Rakete kehrt um' erreiche nur mit Lichtgeschwindigkeit die Erde. -- Auch da könnte ich doch entgegenhalten, die Erde kehre um, anstatt der Rakete, -- und die Information 'Erde kehrt um' erreiche mit Lichtgeschwindigkeit die Rakete.

Das inspiriert mich allerdings zu einer weiteren Idee:

Die Rakete kann offensichtlich geradeaus beschleunigen, bremsen, umdrehen, beschleunigen, bremsen. Trotz geraden Pfades liegt ständig eine Beschleunigungskraft an, positive und negative (egal, auch wenn man auch die Triebwerke gelegentlich abschalten und eine Schwerelosigkeit in der Kabine erzeugen kann). -- Neuer Gedanke: Eine ähnliche stetige Kraft würde wohl auch anliegen, wenn die Rakete konstant um die Erde kreist, und zwar solange, soweit draußen, so schnell, dass der gleiche Altersunterschied erzeugt wird wie bei einer Geradeaus-Hin-und-zurück-Reise. Fliehkraft, Beschleunigungskraft, Trägheitskraft fußen ja letzlich alle auf derselben mechanischen Grundlage, auf der Trägheit eben. Würde bei diesem Vergleich womöglich herauskommen, dass die Summe und Dauer der Trägheitskräfte bei beiden Reisemethoden gleich sind?
[Gäste dürfen nur lesen]
Beiträge: 683, Mitglied seit 18 Jahren
"... kein Wunder, daß Ernst Mach das Problem nicht lösen konnte, er lebte ja noch in der klassischen Physik. ..."

Zudem glaubte Mach grundsätzlich nicht an eine objektive Realität; alles sei nur eine Sache der Empfindung.

Wenn das jetzt Zara liest, freut er sich ... :-)
[Gäste dürfen nur lesen]
Beiträge: 683, Mitglied seit 18 Jahren
Pardon!

Der Orbit der Rakete um die Erde soll natürlich so konfiguriert sein, dass die Fliehkraft der Rakete stärker ist als die Erdanziehung. Es soll ja keine Schwerelosigkeit in der Kabine entstehen. Man müsste also die Rakete im Orbit so drehen, dass ihre Spitze zum Erdmittelpunkt zeigt, so dass die Triebwerke ein Heraussschleudern aus dem Orbit verhindern.
[Gäste dürfen nur lesen]
Beiträge: 683, Mitglied seit 17 Jahren
Hallo Hardy,
"Du sagst, die Information 'Rakete kehrt um' erreiche nur mit Lichtgeschwindigkeit die Erde. -- Auch da könnte ich doch entgegenhalten, die Erde kehre um, anstatt der Rakete, -- und die Information 'Erde kehrt um' erreiche mit Lichtgeschwindigkeit die Rakete."

Genau. Und wann sieht der Pilot die Erde umdrehen? Genau in dem Moment, in dem er seinen Knöpfchen spielt. Warum braucht das Signal plötzlich keine Zeit, um ihn zu erreichen? Oder hat die Erde schon umgekehrt, bevor er an seinen Knöpfchen drehte? Kann er womöglich Bafehle an die Erde in der Vergangenheit senden?
Ein Fall für Ockhams Messer. ;)

Es existiert ein Inertialsystem, in dem die Erde die ganze Zeit über in Ruhe verharrt.
Ein solches gibt es nicht für die Rakete - für sie braucht man zwei verschiedene Inertialsysteme, eins in dem sie während der Abreise stillsteht und ein anderes(!), in dem sie während der Rückreise stillsteht.
Ob das wirklich so ist und nicht umgekehrt erkennt man daran, wer von beiden den Umkehrzeitpunkt zuerst sieht.
Signatur:
Ich leide nicht unter Realitätsverlust - ich genieße ihn!
[Gäste dürfen nur lesen]
Beiträge: 683, Mitglied seit 18 Jahren
"... wer von beiden den Umkehrzeitpunkt zuerst sieht ..."

Ahsooo! Sehr interessant. Jetzt habe ich das auch geschnallt.

Daran habe ich überhaupt nicht gedacht.
[Gäste dürfen nur lesen]
Beiträge: 683, Mitglied seit 17 Jahren
Das wichtige daran ist meiner Meinung nach, daß viele Leute immer noch behaupten, das Zwillingsparadoxon ließe sich nur lösen, wenn man die Beschleunigung der Rakete berücksichtigt - man müsse also die ALLGEMEINE Relativitätstheorie zu Rate ziehen.
Das ist aus mndst. zwei Gründen falsch:
1. Das Paradox läßt sich innerhalb der SRT definieren. Wenn es sich nicht auch innerhalb der SRT lösen ließe, wäre die SRT in sich logisch inkonsistent - also reif für den Müll.
2. Jede scheinbar kontinuierliche Messung ist eine Folge von (abzählbar vielen) einzelnen Stichproben. Was wäre also, wenn wir die Beschleunigung, die das Raumschiff umkehrt, so heftig und schnell gestalten, daß sie zwischen zwei einzelne Meßpunkte fällt, und dadurch überhaupt nicht bemerkt wird?

Wie ich oben beschrieb, können die Zwillinge dennoch hinterher ihre Messungen vergleichen und werden feststellen, daß der eine die Umkehr früher gesehen hat als der andere.
Wäre dem nicht so, müßte das Licht entweder unendlich schnell sein, oder BEIDE wären tatsächlich umgekehrt (sind erst in verschiedene Richtungen geflogen und haben dann gleichzeitig umgekehrt; oder sind mit verschiedenen Geschwindigkeiten losgeflogen und verschieden umgekehrt, hauptsache sie treffen sich am Ende am selben Punkt). Die Situation wäre dann symmetrisch und beide müssen gleich alt sein.
Solange aber einer die Umkehr früher sieht als der andere, können wir die beiden eindeutig voneinander unterscheiden, und das ist alles was wir brauchen, um das Paradox zu lösen - die Situation ist nicht mehr symmetrisch.
Es ist sicher nicht alles, um das Paradox auch wirklich zu verstehen... ;)
Signatur:
Ich leide nicht unter Realitätsverlust - ich genieße ihn!
[Gäste dürfen nur lesen]
In diesem Forum dürfen nur Mitglieder schreiben. Hier kannst du dich anmelden
Zum Seitenanfang Nach oben