Was ist die Verbindung von Raum und Zeit?
Bereits in der Speziellen-Relativitätstheorie wird bereits eine Verknüpfung von Raum und Zeit erschlossen. In der ART ist diese Verbindung soweit ich weiß die Krümmung der Raumzeit durch Materie aber wie ist Einstein schon in der SRT zu dem Schluss gekommen dass Raum und Zeit nicht nur beide nicht absolut sind sondern auch zusammengehören?
3 Antworten
Raum und Zeit existieren nur als räumliche und zeitliche Abstände zwischen gegebenen Ereignissen (= Punkten der Raumzeit).
Als solche aber sind sie so eine Art "Schatten" des raumzeitlichen Abstandes der Ereignisse. Diese "Schatten" stellen sich nun aber aus der unterschiedlichen Perspektive relativ zu einander bewegter Beobachter als unterschiedlich groß dar: Eindeutig (d.h. aus der Sicht aller Beobachter gleich groß) ist nur der raumzeitliche Abstand je zweier Ereignisse.
Zudem haben relativ zueinander bewegte Beobachter unterschiedliche Vorstellungen davon, was gleichzeitig eintretende Ereignisse sind. Die Raumzeit selbst kennt gar keine wohldefinierten Begriffe früher, später oder gleichzeitig.
Kurz: Die Raumzeit ist wirklicher als Raum und Zeit (welche sich nur jeweils beobachterspezifisch aus ihr herleiten).
Hallo SatanOnTheMoon,
das Konzept der Raumzeit setzt nicht einmal die SRT voraus. Umgekehrt wird ein Schuh draus: Mit zwei getrennten Konzepten 'Zeit' und 'Raum' kannst Du nicht gescheit Relativitätstheorie betreiben.
Selbst wenn es eine absolute Zeit und sogar einen absoluten Raum gäbe, könnte man sie natürlich - mehr oder minder willkürlich - zur Raumzeit zusammenfassen. Was in einer Landschaft feste Landmarken wie Bäume, Pfeiler oder Häuser sind, sind in der Raumzeit Ereignisse.
Raum respektive ,,Gleichortigkeit" ist nicht absolut...... und zwar schon nach der NEWTONschen Physik nicht, obwohl NEWTON selbst vom absoluten Raum gesprochen hat. Dagegen spricht aber GALILEIs Relativitätsprinzip (RP), nach dem man von zwei relativ zueinander bewegten Uhren U und U' jede zur Bezugs-Uhr wählen und ihr damit die Geschwindigkeit 0 zuschreiben kann, ohne dass sich an den grundlegenden Beziehungen zwischen physikalischen Größen, den Naturgesetzen etwas änderte.
Zwei relativ zu U in derselben Position im Zeitabstand Δt geschehende Ereignisse haben relativ zu U' unterschiedliche Positionen mit einem Abstand Δs' = vΔt', wobei v der Betrag der Geschwindigkeit ist, und Δt' die von U' bestimmte Zeitspanne.
Nach NEWTON ist die Umrechnung zwischen der Interpretation [U als Bezugs-Uhr] und [U' als Bezugs-Uhr] eine GALILEI-Transformation, geometrisch eine Scherung in der Raumzeit. Sie lässt Zeitspannen und Abstände gleichzeitiger Ereignisse invariant:
(1.1) Δt' = Δt
(1.2) Δs'(Δt = 0) = Δs(Δt = 0).
Lichtgeschwindigkeit als NaturgesetzDas Neue in der SRT ist nicht, dass es die Raumzeit gibt, sondern dass sich die Zeit auch ungekehrt nicht mehr vom Raum trennen lässt.
Das hängt damit zusammen, dass der Betrag c der Lichtgeschwindigkeit nicht ein Tempo wie jedes andere auch, sondern eine universelle Konstante ist und die Ausbreitung elektromagnetischer Wellen mit c ein Naturgesetz. Als solches sollte es dem RP unterliegen, und tatsächlich lässt sich selbst durch Vergleiche der Lichtgeschwindigkeit in verschiede Richtungen keine Abweichung vom RP finden und somit nicht die ,,wahre" Geschwindigkeit eines Körpers ermitteln. Geschwindigkeit bleibt relativ.
Die Konsequenz daraus ist, dass...
...Zeit (für sich) respektive Gleichzeitigkeit nicht absolut......ist, sondern vielmehr eine Kombination aus beidem, der MINKOWSKI-Abstand, der entweder zeitartig (potentiell gleichortig) ist und dann zweckmäßigerweise als
(2.1) Δτ = √{Δt'² − (Δs'/c)²} = √{Δt² − (Δs/c)²}
geschrieben wird, oder raumartig (potentiell gleichzeitig), und dann zweckmäßigerweise
(2.2) Δς = √{Δs'² − (c∙Δt')² = √{Δs² − (c∙Δt)²}
geschrieben wird, oder, als Grenzfall, lichtartig.
Den lässt die LORENTZ-Transformation invariant, die man geometrisch am treffensten als hyperbolische Drehung bezeichnet.
Zeit ist nur die abstrakte Abbildung der Veränderung im Raum. Es ist eine Schande, Zeit so absolut anzusehen.