Kann mir jemand erklären, was Albert Einstein damit meint, dass Zeit relativ ist?
4 Antworten
Hallo nick12321uj,
dass Zeit relativ ist, bedeutet, dass die Zeitspanne zwischen zwei Ereignissen E₁ und E₂ in verschiedenen Koordinatensystemen unterschiedliche Werte hat.
Ereignisse, für die es ein Koordinatensystem gibt, in dem die Ereignisse am selben Ort stattfinden, heißen zeitartig getrennt, und die von einer lokalen Uhr Ώ direkt gemessene Zeitspanne Δτ = τ₂ − τ₁ heißt die Eigenzeit.
Die von einer anderen Uhr U aus ermittelte, d.h. unter der Annahme, dass U stationär ist, aus Messwerten berechnete Zeitspanne Δt = t₂ − t₁ heißt U- Koordinatenzeit. Falls sich Ώ relativ zu U mit dem Tempo v bewegt, ist
(1) Δt⁄Δτ = γ := 1/√{1 − (v⁄c)²},
d.h., aus der Perspektive von U bzw. in einem von U aus definierten Koordinatensystem Σ betrachtet geht Ώ langsamer. Dies ist ein Nebeneffekt der Relativität der Gleichzeitigkeit zweier räumlich getrennter Ereignisse. Stellen wir uns z.B. drei relativ zueinander ruhende Raumfahrzeuge A bei x = −d, B bei x = 0 und C bei x = d vor (U ist die Borduhr von B), an denen ein viertes Raumfahrzeug B' nacheinander vorbei zieht (Ώ ist die Uhr eines Beobachters auf B', und es gibt auch eine Borduhr U').
Alle Raumfahrzeuge stehen in Funkkontakt. Wir interessieren uns speziell für die Signale von A und C aus, die B und B' zum Zeitpunkt t₀ bzw. t'₀ ihrer Begegnung erreichen. Wann wurden sie abgeschickt?
Die Antwort scheint ziemlich einfach zu sein: Zur Zeit t₀ − d⁄c natürlich, denn meide Signale haben die Entfernung d zurückgelegt. Diese Antwort gilt aber nur für Σ. In einem von B' aus definierten Koordinatensystem Σ', in dem B' stationär ist und A, B und C als Konvoy mit −v (gleiches Tempo, entgegengesetzte Richtung) an B' vorbeiziehen, war C bei Absendung seines Signals um den Faktor
(2) (1 + v⁄c)/(1 − v⁄c) =: K²
weiter von B' entfernt als A bei Absendung seines Signals, genauer gesagt K∙d. Sein Signal muss also zur Zeit t'₀ − K∙d abgeschickt worden sein, das von A erst um t'₀ − d⁄K.
Abb. 1: Raumzeit-Diagramm zur Begegnung zwischen A, B und C mit B'. Die gestrichelten Linien stellen Linien konstanter Zeit dar; in Grün sind die Signale dargestellt.
Ώ könnte sich auch auf einem tieferen Gravitationspotential befinden als U und deshalb – von U aus betrachtet – langsamer gehen.
dass es keine absolute zeit gibt die zwischen zwei ereignissen vergangen ist, sondern unterschiedlich bewegte uhren unterschiedliche zeiten dafür messen (und keine davon 'richtiger' als die andere ist)
Die sogenannte Lichtgeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit, mit der Realität sich ausbreitet. Nichts was Ruhemasse* hat kann diese Geschwindigkeit erreichen, und nur weil Photonen keine Ruhemasse haben, haben sie diese Geschwindigkeit, daher der Name.
Der Name kommt auch daher, dass man früher glaubte, das Licht brauche ein Medium, in dem sich elektromagnetische Wellen ausbreiten (so wie Schallwellen in Luft), den sog. Äther. Die Frage, woran dieser Äther räumlich festgemacht sei, führte zum Michelson-Morley Experiment, bei dem eigentlich erwartet wurde, dass mit der Geschwindigkeit der Erde durch den Äther unterschiedliche Geschwindigkeiten des Lichts in unterschiedliche Richtungen gemessen würden. Überraschung: kein Unterschied, also kein Äther (es sei denn er würde zufällig ausgerechnet an der Erde festgemacht sein). Daraus geht nicht nur hervor, dass es keinen Äther gibt, sondern dass diese Geschwindigkeit eine in allen Inertialsystemen gleiche Naturkonstante und damit nicht überholbar ist, denn wenn man versucht den Strahl einer Taschenlampe mit dem Auto zu überholen, ist er relativ zum Auto genauso schnell wie relativ zur Taschenlampe.
Erst hier setzt die spezielle Relativitätstheorie an, die mit recht einfacher Mathematik (Lorentz-Transformationen) darlegt, was das für Auswirkungen auf Zeiten und Längen (und auch die kinetische Energie*) in bewegten Systemen hat.
*) Kinetische Energie von Objekten mit Ruhemasse enthält einen Term der Lorentz-Transformation wie Zeiten und Längen. Wenn man ein Fahrzeug in die Nähe der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt, geht mit wachsender Geschwindigkeit ein immer größerer Anteil der zugeführten Energie in immer weniger Geschwindigkeitszuwachs und lässt für den äußeren Beobachter das Fahrzeug immer träger erscheinen - die Lichtgeschwindigkeit wird nie erreicht.
Die von Albert Einstein entwickelte Relativitätstheorie sagt, dass Raum und Zeit nicht absolut, sondern relativ zur eigenen Bewegung sind. Jeder Punkt im Universum ist gleichberechtigt, ebenso jede Bewegung.