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Spezielle Relativitätstheorie - Zwillingsparadoxon - Seite 2
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TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18115

Beitrag TomS Verfasst am: 20. März 2014 07:10    Titel: Antworten mit Zitat

positive hat Folgendes geschrieben:
Wie erklärst du dir dann, dass beide ein Ereignis A entlang des Radius gleichzeitig sehen, vorausgesetzt die berücksichtigen c, den Radius und den Winkel.

Tun sie das?

positive hat Folgendes geschrieben:
Es nervt mich übrigens auch immer wieder "c, Radius, Winkel" zu wiederholen.

Dann lass es, es hat nämlich nichts damit zu tun.

TomS hat Folgendes geschrieben:
Der Zwilling auf der Kreisbahn hat eine Tangentialgeschwindigkeit ungleich Null



So einfach ist das.

Entweder kannst du es nicht verstehen oder du willst es nicht verstehen. Ich habe sowohl die Herleitung mathematisch begründet, als auch darauf hingewiesen, dass der Effekt nachweislich messbar ist. Das alles mehrfach und geduldig. Du wurdest mehrfach darauf hingewiesen, dass die Signallaufzeiten (und überhaupt die Signale) nichts damit zu tun haben; meine Herleitung benutzt keine Signale.

Verstehst du das alles nicht? Warum fragst du dann nicht nach?
Glaubst du es nicht? Warum meinst du, dass du es besser weißt?

Ich habe jedenfalls keine Lust mehr, etwas zu erklären, wenn du jede Erklärung doch nur ignorierst.

Sorry.

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Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago.
positive



Anmeldungsdatum: 06.12.2013
Beiträge: 494

Beitrag positive Verfasst am: 20. März 2014 09:26    Titel: Antworten mit Zitat

TomS hat Folgendes geschrieben:
positive hat Folgendes geschrieben:
Wie erklärst du dir dann, dass beide ein Ereignis A entlang des Radius gleichzeitig sehen, vorausgesetzt die berücksichtigen c, den Radius und den Winkel.

Tun sie das?

Ich denke, du willst Physiker sein. Kannst du das nicht ausrechnen? Ich schon.
Rechne doch mal anhand von c und Radius x aus wann ein Lichtsignal beide gleichzeitig erreicht wenn sich B mit 0,5 c im Kreis um A dreht.
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18115

Beitrag TomS Verfasst am: 20. März 2014 10:02    Titel: Antworten mit Zitat

Es gibt durchaus Ereignisse die sie gleichzeitig sehen; und andere, die sie nicht gleichzeitig sehen. Daraus folgt aber noch nichts für die Zeitdilatation.

Deine Aussagen "wenn beide ein Ereignis gleichzeitig sehen, dann sind sie in Ruhe zueinander." ist im Allgemeinen und insbs. für die Kreisbewegung falsch.

Und nochmal, es ist völlig sch...egal ob sie irgendwelche Ereignisse sehen, Lichtstrahlen austauschen oder sonstwas. Für die Kreisbewegung liegt Zeitdilatation vor! Kann man berechnen (ich - du nicht); habe ich gemacht (mehrfach nachlesenbar); kann man messen (hat man x-mal gemacht - du nicht); Ergebnis passt zu meiner Überlegung und Berechnung (nicht zu deiner)

Also habe ich recht (bzw. wir alle, weil wir ganz ganz viele Physiker sind, die sich damit auskennen); und du hast nicht recht; Pech gehabt.

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Seelachs



Anmeldungsdatum: 12.03.2014
Beiträge: 31

Beitrag Seelachs Verfasst am: 20. März 2014 10:02    Titel: Antworten mit Zitat

Berechnung der Eigenzeit des rotierenden Zwillings in Bezug zur Eigenzeit des ruhenden anhand der Minkowski-Metrik:







Mit folgender Parametrisierung der Geschwindigkeit:



Also:





q.e.d.


Zuletzt bearbeitet von Seelachs am 20. März 2014 10:04, insgesamt 2-mal bearbeitet
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18115

Beitrag TomS Verfasst am: 20. März 2014 10:04    Titel: Antworten mit Zitat

Nochwas: warum fragst du eigentlich nie zu den Punkten nach, die du nicht verstehst, sondern machst einfach falsche Aussagen?
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Seelachs



Anmeldungsdatum: 12.03.2014
Beiträge: 31

Beitrag Seelachs Verfasst am: 20. März 2014 10:37    Titel: Antworten mit Zitat

Warum steht das hier eigentlich nicht im Unterforum "Mechanik"?
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18115

Beitrag TomS Verfasst am: 20. März 2014 18:16    Titel: Antworten mit Zitat

Ich habe mir das nochmal für positive überlegt.

Wir haben drei Beobachter B1, B2, B‘ mit jeweils einer Uhr U1, U2, U‘.

Zum Zeitpunkt t = 0 sind alle drei Uhren synchronisiert.

Nun lassen wir den Beobachter B‘ mit einer Geschwindigkeit von v = 0.8c auf einer kreisförmigen Umlaufbahn mit Radius R und Umfang L umlaufen. Der Beobachter B‘ wird aus Sicht der Beobachter B1, B2, bei einem Umlauf die Strecke L zurücklegen und dazu die Zeit T = L/v benötigen. Wenn L gleich einem Lichttag = 24 Lichtstunden [Lh] entspricht, dann ist





Ein Umlauf benötigt als 30 Stunden.

Der Beobachter B1 macht alle 30 Stunden Photos von den Uhren U1, U2, U‘. Beim Beobachter B2 kommt B‘ zu den Zeiten



vorbei. Diese Anzeige sieht B2 auf seiner Uhr U2, wenn B‘ gerade vorbeifliegt.

Der Beobachter B1 rechnet die Lichtlaufzeit zwischen B2 und B1 mit ein. Er drückt also immer etwas später auf den Auslöser, so dass neben dem Bild der Uhr U2 auch das der Uhr U‘ exakt beim Vorbeiflug bei B2 aufgenommen wird. Die Lichtlaufzeit beträgt.



Auf den Photos des Beobachters B1 sieht man also die Uhr U1 mit den Zeitangaben



sowie die Uhr U2 mit den Zeitangaben



Die Uhren laufen synchron, d.h. gleich schnell, jedoch sieht man auf den Photos einen konstanten Zeitunterschied, der genau der Lichtlaufzeit entspricht.

Soweit alles klar.

*****

Nun wird jedoch auf den Photos außerdem noch die Uhr U‘ des umlaufenden Beobachters aufgenommen. Gemäß der SRT und der daraus folgenden Zeitdilatation dauert ein Umlauf aus Sicht des Beobachters B‘ nur



D.h. die Zeitangaben der Uhr U‘, die auf den Photos zu sehen ist, lauten



Damit kann der Beobachter B1 eine Tabelle erstellen, auf der er aller Zeiten notiert, die er ablesen wird. Er notiert die Nummer der Photos n = 0,1,2,…, seine eigene Zeiten auf U1 (zu der er das Photo macht), die Zeiten die auf der Uhr U2 angezeigt werden, sowie die Zeiten auf der Uhr U‘.

Zuletzt erstellt der Beobachter B1 eine Graphik, in der die Zeiten eingetragen sind.

Ich habe das mal in einer Graphik zusammengefasst.

Man sieht, wie die Zeiten der Beobachter B1 und B2 leicht versetzt jedoch synchronisiert laufen, während die Uhr des kreisenden Beobachters langsamer läuft. Man sieht außerdem, dass die Anzeige der Uhr U‘ bei B1 und B2 gleich wahrgenommen wird. B‘ hat immer den gleichen Abstand zu B1, jedoch unterschiedlichen Abstand zu B2. Die Zeitmessung findet jedoch immer exakt dann statt, wenn B‘ bei B2 vorbeikommt, d.h. wenn der Abstand gerade Null beträgt.

@positive: ich hoffe, du verstehst jetzt, welche experimentellen Ergebnisse man in diesem Fall erwarten kann. Die Herleitung und Berechnung habe ich erklärt. Die tatsächliche experimentelle Durchführung z.B. mit umlaufenden Teilchenpaketen in einem Ringbeschleuniger sieht natürlich etwas anders aus, aber in einem typischen Einsteinschen Gedankenexperiment würde man genau dieses Experiment mit genau diesem Ergebnis erwarten.



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Zeitdilatation

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positive



Anmeldungsdatum: 06.12.2013
Beiträge: 494

Beitrag positive Verfasst am: 20. März 2014 19:32    Titel: Antworten mit Zitat

TomS hat Folgendes geschrieben:
Deine Aussagen "wenn beide ein Ereignis gleichzeitig sehen, dann sind sie in Ruhe zueinander." ist im Allgemeinen und insbs. für die Kreisbewegung falsch.

Du legst doch immer soviel Wert darauf, dass ich genaue Definitionen benutze/lese, du selbst liest aber meine Aussagen nicht so genau, denn ich sagte um 23:48:
Zitat:
D.h. die nehmen ein Ereignis A entlang des Radius entsprechend immer gleichbleibend wahr und sind in Ruhe zueinander.
Das ist etwas völlig anderes als das was du verstanden haben willst.

TomS hat Folgendes geschrieben:
Und nochmal, es ist völlig sch...egal ob sie irgendwelche Ereignisse sehen, Lichtstrahlen austauschen oder sonstwas.

Nein, das ist nicht so egal. Wenn das Licht konstant ist und sich jemand wegbewegt, dann braucht das Licht auch immer länger Zeit um zwischen den beiden Lichtsignale auszutauschen, damit kann ein ruhender Beobachter einfach prüfen, ob sich ein anderer von ihm wegbewegt, etc... Nimm doch mal einen Wurfhammer und drehe damit, obwohl da eine Tangentialgeschwindigkeit vorhanden ist bist du und der Wurfhammer radial in Ruhe.

TomS hat Folgendes geschrieben:
Für die Kreisbewegung liegt Zeitdilatation vor!

Du verstehst es halt eben (noch?) nicht. Wenn wie in der SRT ein Zwilling wegfliegt und die schicken sich Signale hin-und-her, dann werden beide merken, dass diese immer später ankommen bzw. es immer länger dauert bis die ankommen. Machen das nun beide bei der Kreisbewegung dann dauert das immer gleichlange, das Lichtsignal läuft doch nicht deine imaginären Verbindungen entlang des Radius ab und dann z.B. 1.000.000 Rotationen ab und erreicht dann den rotierenden Zwilling. Das ist doch Unfug. Mit anderen Worten und ich hoffe du verstehst es mal endlich haben wir es hier mit einem Unterschied zwischen einer geradlinigen Bewegung und der rotierenden Bewegung zwischen den beiden Zwillingen.

Einfache Aufgabe für dich: Bei jeder Umdrehung schicken sich die beiden Zwillinge je ein Lichtsignal welche je einen Zähler hochzählt. Wie lange braucht ein Lichtsignal wenn sich der rotierenden Zwilling 100 mal um den anderen gedreht hat?
Jayk



Anmeldungsdatum: 22.08.2008
Beiträge: 1450

Beitrag Jayk Verfasst am: 20. März 2014 22:05    Titel: Antworten mit Zitat

Trotzdem hat die Zeitdilatation nichts direkt mit Lichtlaufzeiten zu tun. Damit hat Einstein es gezeigt. Erstmal ein interessantes Zitat aus "Theoretische Physik" von Peter Hertel:

Zitat:
Es ist interessant, über Einsteins Argumentation zu reflektieren. Im Ergebnis kommt die Temperatur der Hohlraumstrahlung überhaupt nicht mehr vor. Die Beziehung (...) muss gelten, damit die bewährten Formeln für die Hohlraumstrahlung und für induzierte Übergänge gleichermaßen richtig sein können. [...]
So hat Einstein immer wieder argumentiert. A ist richtig, B ebenfalls, und das verträgt sich nur dann, wenn auch C stimmt. Das kann man bei seinen Untersuchungen zur Brownschen Bewegung ebenso nachweisen wie bei den Überlegungen zur Relativitätstheorie.


Dennoch kann man die Zeitdilatation auch ohne das Konzept einer Lichtuhr oder irgendwelchen Signallaufzeiten herleiten. Das wird, wie ich finde, sehr elegant im Landau/Lifschitz Band 2 gezeigt. Versteh das als Empfehlung, ihn dir auszuleihen.
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18115

Beitrag TomS Verfasst am: 20. März 2014 22:32    Titel: Antworten mit Zitat

positive hat Folgendes geschrieben:
TomS hat Folgendes geschrieben:
Für die Kreisbewegung liegt Zeitdilatation vor!

Wenn wie in der SRT ein Zwilling wegfliegt und die schicken sich Signale hin-und-her, dann werden beide merken, dass diese immer später ankommen bzw. es immer länger dauert bis die ankommen. Machen das nun beide bei der Kreisbewegung dann dauert das immer gleichlange, … Mit anderen Worten … haben wir es hier mit einem Unterschied zwischen einer geradlinigen Bewegung und der rotierenden Bewegung zwischen den beiden Zwillingen.

Du hast völlig Recht …

… aber du hast leider absolut nicht verstanden, dass das NICHTS mit der Zeitdilatation zu tun hat.

Im Falle der Radialbewegung ändert sich die Lichtlaufzeit und es liegt Zeitdilatation vor.

Im Falle der Kreisbewegung bleibt die Lichtlaufzeit konstant, und TROTZDEM liegt Zeitdilatation vor.

Und jetzt habe ich keine Lust mehr; mag hier weitermachen wer will, ich nicht

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positive



Anmeldungsdatum: 06.12.2013
Beiträge: 494

Beitrag positive Verfasst am: 21. März 2014 00:45    Titel: Antworten mit Zitat

Jayk hat Folgendes geschrieben:
Dennoch kann man die Zeitdilatation auch ohne das Konzept einer Lichtuhr oder irgendwelchen Signallaufzeiten herleiten.

Dann leite die Zeitdilatation mal aus der Rotation her.

Signallaufzeiten werden gebraucht um die Relativität der Gleichzeitigkeit zu beschreiben. Diese wiederum wird gebraucht, um die Zeitdilatation herzuleiten, wenn sich ein IS bewegt. Man kann Sachen nicht einfach weglassen nachdem sie gebraucht wurden, denn darauf basiert ja die spätere Herleitung. Signallaufzeiten werden schon recht häufig in der SRT gebraucht.

TomS hat Folgendes geschrieben:
Im Falle der Kreisbewegung bleibt die Lichtlaufzeit konstant, und TROTZDEM liegt Zeitdilatation vor.

Dann leite doch mal die Zeitdilatation aus der Rotation her ohne die SRT zu benutzen.
Jayk



Anmeldungsdatum: 22.08.2008
Beiträge: 1450

Beitrag Jayk Verfasst am: 21. März 2014 01:11    Titel: Antworten mit Zitat

Es gibt nicht die eine Herleitung. Wie gesagt, im Landau/Lifschitz wird das sehr elegant gemacht. Ich schreibe morgen mehr dazu. Du kannst aber auch schnell selbst nachlesen: http://books.google.de/books?id=X18PF4oKyrUC&pg=PA3&hl=de&source=gbs_toc_r&cad=4#v=onepage&q&f=false (von der Typographie der englischen Ausgabe wird einem ja schlecht...)

Da wird zunächst gezeigt, dass die Größe für alle Beobachter null ist, wenn sie für einen null ist (das ist exakt die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit). Ausgehend davon wird sehr elegant bewiesen, dass die Größe überhaupt invariant ist (nicht nur, wenn sie null ist). Die mathematische Formulierung ist etwas schlampig, aber ich denke, mit mehr oder weniger trivialen Zusatzannahmen ließe sich das exakt formulieren (im Sinne einer Ableitung), was aber hier eigentlich vergebene Liebesmühe wäre.^^ Daraus wird die Eigenzeit hergeleitet, und zwar im genau so, wie es hier von TomS, mir und Seelachs wiedergegeben wurde. Erst dann wird die Lorentztransformation behandelt, die im Gegensatz zu dem bisher Gesagten bloß Aussagen über Inertialsysteme trifft.

PS: Die Argumentation mit den Lichtuhren ist eine Argumentation so, wie sie Peter Hertel treffend analysiert hat. Ein so gewonnenes C hat als Phänomen nichts mit A oder B zu tun.
jh8979
Moderator


Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8583

Beitrag jh8979 Verfasst am: 21. März 2014 04:26    Titel: Antworten mit Zitat

positive hat Folgendes geschrieben:
Signallaufzeiten werden schon recht häufig in der SRT gebraucht.

Ist das so?
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18115

Beitrag TomS Verfasst am: 21. März 2014 07:12    Titel: Antworten mit Zitat

positive hat Folgendes geschrieben:
Jayk hat Folgendes geschrieben:
Dennoch kann man die Zeitdilatation auch ohne das Konzept einer Lichtuhr oder irgendwelchen Signallaufzeiten herleiten.

Dann leite die Zeitdilatation mal aus der Rotation her.

Das habe ich mehrfach getan, auch in diesem Thread; du musst es nur lesen.

positive hat Folgendes geschrieben:
Signallaufzeiten werden gebraucht um die Relativität der Gleichzeitigkeit zu beschreiben. Diese wiederum wird gebraucht, um die Zeitdilatation herzuleiten, wenn sich ein IS bewegt. Man kann Sachen nicht einfach weglassen nachdem sie gebraucht wurden, denn darauf basiert ja die spätere Herleitung. Signallaufzeiten werden schon recht häufig in der SRT gebraucht.

Es gibt alternative Herleitungen ohne Signale. Wir hatten das mehrfach diskutiert. Du hattest einmal geschrieben, dass du sie nicht verstehst. Lies sie durch und frage nach.

positive hat Folgendes geschrieben:
TomS hat Folgendes geschrieben:
Im Falle der Kreisbewegung bleibt die Lichtlaufzeit konstant, und TROTZDEM liegt Zeitdilatation vor.

Dann leite doch mal die Zeitdilatation aus der Rotation her ohne die SRT zu benutzen.

Ohne die SRT geht's nicht; hat aber auch niemand behauptet. Die SRT benötigt aber die Signallaufzeiten nicht.

Hier hast du's dir mal überlegt:

positive hat Folgendes geschrieben:
TomS hat Folgendes geschrieben:
dass dieser Signalaustausch für den zu erklärenden Effekt irrelevant ist. Zeidilatation existiert theoretisch und als messbarer Effekt auch dann, wenn kein gemeinsamen Bezugssystem und keinerlei Signalaustausch betrachtet wird.

Der Signalaustausch war ein falscher Ansatz bei meiner Überlegung gewesen. Ich glaube, ich verstehe dich besser, du siehst die Zeitdilatation sozusagen unter rein "klinischen" Aspekten.


positive hat Folgendes geschrieben:
TomS hat Folgendes geschrieben:
Unter anderen auch dieser Punkt. Wäre schön, wenn du dazu was zu sagen hättest.

Oder ist daran noch etwas unklar?

Ja, ich habe das schon mitbekommen. Danke für deine Mühe, es wird aber viel gesagt und ich muss das auch erst "verarbeiten", ich komme so schnell nicht nach. Ich komme darauf zurück, ich verstehe deine Formeln nicht.

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positive



Anmeldungsdatum: 06.12.2013
Beiträge: 494

Beitrag positive Verfasst am: 21. März 2014 11:26    Titel: Antworten mit Zitat

Zwillinge A und B synchronisieren ihre Uhren. Zwilling A fliegt weg. Er sieht dabei die Uhr von B, der auf der Erde zurückbleibt, immer langsamer laufen. B sieht seine Eigenzeit normal laufen. A bremst nach 1h mit 0,5 c langsam ab und liegt zu B wieder in Ruhe. Dabei sieht er die Uhr von B immer schneller laufen bis sie wieder gleichschnell laufen. Nun fehlt B ein Stück Zeit, wo ist sie geblieben? Die Zeit von B liegt auf der Strecke und kommt mit c bei A nach.
A wartet jetzt 1h ab bis alle Ereignisse von B ganz nachgekommen sind und ihre Uhren um 1 h vor-/nachgehen. Dann fliegt A wieder zurück. Dabei sieht er wenn er zu B schaut dessen Uhr immer schneller gehen, schaut er dagegen zurück sieht er wie die Uhr von B langsamer läuft. Nach einer weiteren Stunde bremst A wieder ab und erreicht B. B ist nun älter als A. Was fehlt noch? Richtig. Die Zeit. Die kommt nun nach.
jh8979
Moderator


Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8583

Beitrag jh8979 Verfasst am: 21. März 2014 11:34    Titel: Antworten mit Zitat

Irgendwie scheinst Du zu denken, dass "Zeit" eine erhaltene Größe ist , die es irgendwie aufzuteilen gilt. Dem ist aber nicht so. Die "Zeit" die zwischen zwei Ereignissen in der Raumzeit vergeht ist abhängig vom Weg den man zwischen diesen Ereignissen zurücklegt, genauer gesagt von der Geschwindigkeit die man dabei hat. Tom hat das ja jetzt schon ziemlich ausführlich vorgerechnet.
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18115

Beitrag TomS Verfasst am: 21. März 2014 11:41    Titel: Antworten mit Zitat

positive hat Folgendes geschrieben:
Zwillinge A und B synchronisieren ihre Uhren. Zwilling A fliegt weg. Er sieht dabei die Uhr von B, der auf der Erde zurückbleibt, immer langsamer laufen. B sieht seine Eigenzeit normal laufen. A bremst nach 1h mit 0,5 c langsam ab und liegt zu B wieder in Ruhe. Dabei sieht er die Uhr von B immer schneller laufen bis sie wieder gleichschnell laufen. Nun fehlt B ein Stück Zeit, wo ist sie geblieben? Die Zeit von B liegt auf der Strecke und kommt mit c bei A nach.
A wartet jetzt 1h ab bis alle Ereignisse von B ganz nachgekommen sind und ihre Uhren um 1 h vor-/nachgehen. Dann fliegt A wieder zurück. Dabei sieht er wenn er zu B schaut dessen Uhr immer schneller gehen, schaut er dagegen zurück sieht er wie die Uhr von B langsamer läuft. Nach einer weiteren Stunde bremst A wieder ab und erreicht B. B ist nun älter als A. Was fehlt noch? Richtig. Die Zeit. Die kommt nun nach.

Du hattest diese falsche Vorstellung schon früher beschrieben. Dann hattest du intensiv mit Willi23 und anderen diskutiert und warst auf dem richtigen Weg, die SRT besser zu verstehen. So, und jetzt sind deine Erkenntnisse der letzten beiden Wochen wieder weg, und du stehst wieder ganz am Anfang. Warum??

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Willi23



Anmeldungsdatum: 07.02.2014
Beiträge: 174

Beitrag Willi23 Verfasst am: 21. März 2014 12:14    Titel: Antworten mit Zitat

Ich raffe das gerade auch nicht ^^ Du hast eigentlich so ziemlich den Eindruck gemacht, als würdest du die SRT so langsam verstehen.

positive hat Folgendes geschrieben:

Zwillinge A und B synchronisieren ihre Uhren. Zwilling A fliegt weg. Er sieht dabei die Uhr von B, der auf der Erde zurückbleibt, immer langsamer laufen. B sieht seine Eigenzeit normal laufen. A bremst nach 1h mit 0,5 c langsam ab und liegt zu B wieder in Ruhe. Dabei sieht er die Uhr von B immer schneller laufen bis sie wieder gleichschnell laufen. Nun fehlt B ein Stück Zeit, wo ist sie geblieben? Die Zeit von B liegt auf der Strecke und kommt mit c bei A nach.
A wartet jetzt 1h ab bis alle Ereignisse von B ganz nachgekommen sind und ihre Uhren um 1 h vor-/nachgehen. Dann fliegt A wieder zurück. Dabei sieht er wenn er zu B schaut dessen Uhr immer schneller gehen, schaut er dagegen zurück sieht er wie die Uhr von B langsamer läuft. Nach einer weiteren Stunde bremst A wieder ab und erreicht B. B ist nun älter als A. Was fehlt noch? Richtig. Die Zeit. Die kommt nun nach.


Falsch ist zunächst mal:

Keiner "sieht" die Uhr des anderen immer langsamer laufen ... wenn überhaupt, dann können beide jederzeit sagen "Die Uhr des anderen tickt in meinem Bezugsystem langsamer", was so für sich alleinstehend aber auch noch keine Aussage über die Zeitanzeige der Uhr macht. Vor allem werden die Uhren auch nicht "immer" langsamer (!!!). so lange sie sich mit konstanter relativgeschwindigkeit zueinander bewegen, ändert sich in keinem Bezugssystem irgendwas an den Taktfrequenzen beider Uhren.

Vergiss doch bitte einfach diese Signallaufzeiten, ich dachte du hättest das mitlerweile eingesehen. Warum glaubst du denn jetzt wieder, dass du mit Signallaufzeiten irgendetwas erreichen kannst? Sie verkomplizieren die Gedankenexperimente nur und ich kann dir versichern dass sich all deine scheinbaren Widersprüche, die du dadurch erkennst, auflösen lassen wenn man bei diesen verkomplizierten Gedankengängen auch alle Aspekte der Relativitätstheorie beachtet.

Edit:

PS:

Mir kommt es ja manchmal so vor als würdest du bei deinen Gedanken einfach nur die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit betrachten. Das ist natürlich totaler quatsch wenn du den kompletten Vorgang Schritt für Schritt betrachten willst. Wenn du so zu widersprüchen kommst, dann beachte eben auch

-Zeitdilatation (keine Ahnung ob du die richtig berücksichtigst): Bewegte Uhren "ticken" (!) in meinem Bezugssystem langsamer

-Rel. d. Gleichzeitigkeit: Wenn ich das Bezugssystem wechsele kann es z.B. sein, dass Ereignisse, die zuvor in meinem Koordinatensystem in der Zukunft lagen, nun in der Vergangenheit sind.

Und wenn du diesen Abschnitt mit dem zum Stillstand kommen auch einbringen willst, ist denke ich auch die

-Längenkontraktion: Die Distanz Erde-Raumschiff wird für den Reisenden plötzlich größer, wenn er zum Stillstand kommt.

wichtig. Wenn du dir sicher bist, dass du all diese Effekte bei deinem scheinbaren Widerspruch beachtet hast, dann können wir weiterreden ^^

MfG

Willi
positive



Anmeldungsdatum: 06.12.2013
Beiträge: 494

Beitrag positive Verfasst am: 21. März 2014 16:20    Titel: Antworten mit Zitat

Willi23 hat Folgendes geschrieben:
Keiner "sieht" die Uhr des anderen immer langsamer laufen ... wenn überhaupt, dann können beide jederzeit sagen "Die Uhr des anderen tickt in meinem Bezugsystem langsamer"

Jaja... Welchen Unterschied macht das, ob ein Uhr langsamer läuft oder tickt? Habe ich irgendwo gesagt, dass die Eigenzeit langsamer läuft?

Warum läuft die Zeit langsamer ab? Welche Herleitung benutzt du für die Zeitdilatation?
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18115

Beitrag TomS Verfasst am: 21. März 2014 16:32    Titel: Antworten mit Zitat

positive hat Folgendes geschrieben:
Welche Herleitung benutzt du für die Zeitdilatation?

wie oft sollen wir die nun noch aufschreiben

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Jayk



Anmeldungsdatum: 22.08.2008
Beiträge: 1450

Beitrag Jayk Verfasst am: 21. März 2014 16:40    Titel: Antworten mit Zitat

positive hat Folgendes geschrieben:

Warum läuft die Zeit langsamer ab? Welche Herleitung benutzt du für die Zeitdilatation?


Hast du dir mal den Link angesehen?
Willi23



Anmeldungsdatum: 07.02.2014
Beiträge: 174

Beitrag Willi23 Verfasst am: 21. März 2014 17:57    Titel: Antworten mit Zitat

positive hat Folgendes geschrieben:
Willi23 hat Folgendes geschrieben:
Keiner "sieht" die Uhr des anderen immer langsamer laufen ... wenn überhaupt, dann können beide jederzeit sagen "Die Uhr des anderen tickt in meinem Bezugsystem langsamer"

Jaja... Welchen Unterschied macht das, ob ein Uhr langsamer läuft oder tickt? Habe ich irgendwo gesagt, dass die Eigenzeit langsamer läuft?

Warum läuft die Zeit langsamer ab? Welche Herleitung benutzt du für die Zeitdilatation?


Meine Kritik bezieht sich nicht darauf, dass die Uhren langsamer "laufen" oder langsamer "ticken". Sondern auf das "immer langsamer" und auf das "sehen". "Immer langsamer" ist eine komplett falsche formulierung wenn sie sich mit konstanter relativgeschwindigkeit zueinander bewegen. Sie ticken vielleicht langsamer, werden aber nicht immer langsamer. Und der formulierung "sehen" würde ich jetzt auch gerne aus dem weg gehen, da du dann wieder anfängst über lichtlaufzeiten nachzudenken.
positive



Anmeldungsdatum: 06.12.2013
Beiträge: 494

Beitrag positive Verfasst am: 21. März 2014 21:17    Titel: Antworten mit Zitat

Willi23 hat Folgendes geschrieben:
Meine Kritik bezieht sich nicht darauf, dass die Uhren langsamer "laufen" oder langsamer "ticken". Sondern auf das "immer langsamer" und auf das "sehen". "Immer langsamer" ist eine komplett falsche formulierung wenn sie sich mit konstanter relativgeschwindigkeit zueinander bewegen. Sie ticken vielleicht langsamer, werden aber nicht immer langsamer. Und der formulierung "sehen" würde ich jetzt auch gerne aus dem weg gehen, da du dann wieder anfängst über lichtlaufzeiten nachzudenken.

Ich dachte, mit solchen Kleinigkeiten würden wir uns nicht mehr aufhalten, und dass es klar sei, das es im Rahmen der ART so wäre, dass die Uhren immer langsamer werden/ticken/laufen, wenn der Zwilling beschleunigt.
Meinetwegen, gut, sie ticken langsamer bei konstanter Geschwindigkeit.

"Sehen" entspricht zwar nicht den Tatsachen, aber ich habe da meine eigene Vorstellung wie ich bei sowas vorgehe. Mach dir jetzt mal nicht soviele Gedanken darüber, sondern sag mir einfach welche Herleitung für die Zeitdilatation du nun jetzt benutzt?

Jayk hat Folgendes geschrieben:
Hast du dir mal den Link angesehen?

Nein, du wolltest noch etwas dazuschreiben. Warum schreibst du mir sowas nicht einfach so auf wie du es für richtig hältst?

TomS hat Folgendes geschrieben:
wie oft sollen wir die nun noch aufschreiben

Ich bezog mich dabei nicht auf die fertigen Formeln, sondern ich wollte wissen warum die Zeit langsamer läuft bzw. welche Herleitung der Zeitdilatation hier benutzt wird, Lichtuhr, Lichtsignale, etc...
Willi23



Anmeldungsdatum: 07.02.2014
Beiträge: 174

Beitrag Willi23 Verfasst am: 21. März 2014 21:27    Titel: Antworten mit Zitat

Lichtuhren ... Worauf willst du denn jetzt mit der Herleitung hinaus?
positive



Anmeldungsdatum: 06.12.2013
Beiträge: 494

Beitrag positive Verfasst am: 21. März 2014 21:38    Titel: Antworten mit Zitat

Das weiß ich noch nicht so genau, ich frage so mal.
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18115

Beitrag TomS Verfasst am: 21. März 2014 23:28    Titel: Antworten mit Zitat

positive hat Folgendes geschrieben:
Ich bezog mich dabei nicht auf die fertigen Formeln, sondern ich wollte wissen warum die Zeit langsamer läuft bzw. welche Herleitung der Zeitdilatation hier benutzt wird, Lichtuhr, Lichtsignale, etc...

Es wird nur Geometrie benutzt, keine Lichtuhr, Signale o.ä.
TomS hat Folgendes geschrieben:
Wir haben zwei Beobachter i=1,2, die entlang zweier Kurven durch die vierdimensionale Raumzeit reisen. Ich verzichte auf das Konzept einer globalen Zeit und auf den Austausch von Lichtsignalen. Das einzige, was ich voraussetze ist, dass die Reisen an einem gemeinsamen Punkt der Raumzeit beginnen und an einem anderen Punkt der Raumzeit enden. Zu Beginn werden beide Uhren auf Null gestellt. tau bezeichnet die Eigenzeit der beiden Beobachter, Delta tau bezeichnet den Gangunterschied der beiden Uhren zur Messung der Eigenzeiten, g bezeichnet die Metrik der Raumzeit (kommt später)

Die Eigenzeit eines Beobachters i=1,2 sowie der Gangunterschied nach Ende der Reise berechnet sich wie folgt:





Die Eigenzeit für i ist demnach nichts anderes als die "Länge" der Reiseroute Ci durch die vierdimensionale Raumzeit, berechnet mittels des (vierdimensionalen) Satzes des Pythagoras; dabei werden lokal raumartige und lokal zeitartige, infinitesimale Koordinatendifferenzen aufaddiert. Die Koordinatendifferenzen des einen Beobachtes gelten lokal für diesen und haben nichts mit dem jeweils anderen zu tun. Man muss nicht mal voraussetzen, dass ein gemeinsames Koordinatensystem existiert.

Wichtig: die o.g. "Länge" darf nicht mit der raumartigen Länge verwechselt werden. Liegt eine flache Raumzeit vor, und verwendet der Beobachter lokal kartesische Koordinaten, so gilt für die infinitesimale "Länge"



Die gewöhnliche raumartige Länge ist jedoch



Da die Eigenzeit also einer derartigen "Länge einer Kurve C durch die Raumzeit" entspricht, ist völlig offensichtlich, dass sie für verschiedene Kurven unterschiedlich lang sein kann.

Weil aber die Eigenzeit nur noch entlang einer Kurve (Weltlinie) C definiert ist und nur lokal für einen Beobachter gilt, ist sie eben gerade nicht global eindeutig; und sie kann nicht für eine globale Zeitdefinition verwendet werden.

Umgekehrt ist sie jedoch genau das, was mit Uhren gemessen wird. Sie ist also ausreichend, um sämtliche Experimente zur Zeitdilatation zu erklären, ohne dass eine globale Zeit benötigt wird.


TomS hat Folgendes geschrieben:
Ich bin dir noch eine Erklärung schuldig, wie überhaupt Geschwindigkeiten in die obige Formel eingehen. Dazu betrachtet man in jedem Punkt der Kurve C ein Koordinatensystem mit Zeit t und drei Ortskoordinaten (es genügt, wenn diese Koordinatensysteme in einer kleinen Umgebung von C definiert sind).

Dann kann man die Formel wie folgt umschreiben



mit



D.h. u ist die lokale Geschwindigkeit, d.h. die infinitesimale Änderung einer Koordinate dx gemessen während einer infinitesimalen, lokalen Zeit dt.

Die bekannte Formel für die Zeitdilatation in der SRT folgt, wenn man folgendes beachtet: die Metrik g wird trivial; die 0-Komponente von x entspricht der Zeit, d.h. es ist



In lokal kartesischen Koordinaten gilt dann



Nun entspricht u der bekannten Geschwindigkeit bezogen auf ein lokales Koordinatensystem. Beachte, dass u(t) entlang der Reiseroute nicht konstant sein muss, es sind also beliebige Kurven C mit beliebigen veränderlichen Geschwindigkeiten erlaubt. Beachte außerdem, dass die im vorherigen Beitrag genannte Formel die eigtl. Definition ist; die zuletzt genannte Formel ist ein Spezialfall.

Zentrale Erkenntnis: wir haben die Eigenzeit tau formuliert, ohne irgendeine globale Zeit oder einen Signalaustausch zu verwenden!

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positive



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Beitrag positive Verfasst am: 22. März 2014 00:19    Titel: Antworten mit Zitat

Auf Sachen verzichten kann jeder. Wie zeigst du jetzt, dass die Zeit nicht global ist? Du rechnest in der vierdimensionalen Raumzeit. Das Konzept der Raumzeit ist bereits vorgegeben.
Es muss aber gezeigt werden, dass die globale Zeit eben nicht global ist. Das geht nicht wenn man einfach eine Raumzeit postuliert und damit rechnet. Das ist nur eine Spekulation, dass die Eigenzeiten verschieden sind. Es ist doch umgekehrt, du musst zeigen, dass die globale Zeit für jeden anders läuft.
Willi23



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Beitrag Willi23 Verfasst am: 22. März 2014 01:14    Titel: Antworten mit Zitat

Hast du dich etwa von geo auf die dunkle Seite ziehen lassen? LOL Hammer Solang sich der Spekulatius mit den experimentellen Daten verträgt, ist doch alles okay.
Jayk



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Beitrag Jayk Verfasst am: 22. März 2014 03:27    Titel: Antworten mit Zitat

positive hat Folgendes geschrieben:
Auf Sachen verzichten kann jeder. Wie zeigst du jetzt, dass die Zeit nicht global ist? Du rechnest in der vierdimensionalen Raumzeit. Das Konzept der Raumzeit ist bereits vorgegeben.
Es muss aber gezeigt werden, dass die globale Zeit eben nicht global ist. Das geht nicht wenn man einfach eine Raumzeit postuliert und damit rechnet. Das ist nur eine Spekulation, dass die Eigenzeiten verschieden sind. Es ist doch umgekehrt, du musst zeigen, dass die globale Zeit für jeden anders läuft.


Dann lies doch bitte die paar Seiten im Landau/Lifschitz. Für Landau-Verhältnisse sind die extrem leicht verständlich. Und da wird sehr schön und sehr physikalisch, elegant und anhand weniger fundamentaler Prinzipien (eben Landau-Style) begründet, was dir hier vorgerechnet wurde.

Und wegen Geo... Der ist ja nicht mal auf der dunklen Seite.^^ Er ist auf der hellen Seite, aber ist so blind, dass er trotzdem im Dunkeln tappt. Als ob er einen Raum verdunkeln wöllte, aber nicht weiß, wo der Lichtschalter ist bzw. ihn nicht benutzen will. Der erkennt die Lorentztrafo als richtig an, aber ist unfähig, sie zu interpretieren. Da ist diese Diskussion hier doch bedeutend subtiler.
TomS
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Beitrag TomS Verfasst am: 22. März 2014 09:00    Titel: Antworten mit Zitat

positive hat Folgendes geschrieben:
Das geht nicht wenn man einfach eine Raumzeit postuliert und damit rechnet. Das ist nur eine Spekulation, dass die Eigenzeiten verschieden sind.

Doch, das geht. Es handelt sich um eine theoretische Herleitung, die experimentell bestätigt wird: die Eigenzeiten sind messbar, und sie sind verschieden, d.h. die Theorie ist korrekt.

Möglicherweise gefällt dir das nicht, aber "gefallen" ist kein Kriterium in der objektiven Wissenschaft. Du spekulierst, nicht ich.

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Zuletzt bearbeitet von TomS am 22. März 2014 09:54, insgesamt einmal bearbeitet
D2



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Beitrag D2 Verfasst am: 22. März 2014 09:43    Titel: Antworten mit Zitat

Das Thema wurde schon früher behandelt
http://www.physikerboard.de/htopic,31063,raumschif.html

Vielleicht sollte man Informationsstand der Diskutierenden abgleichen?

Denken wir an Einsteins Aufzug
http://einstein-virtuell.mpiwg-berlin.mpg.de/VEA/SC-66497905_MOD-1521014061_SEQ732862291_SL1543592257_de.html

Stellen wir uns vor beide Zwillinge A und B sind Physiker die in Ihren Laboren eingesperrt sind und nur per Radio+ Videosignale miteinander kommunizieren können. Aufgabe ist einfach -finde raus wer auf der Erde und wer auf dem Raumschiff ist.

1.Da das Raumschiff eines Zwillings permanent konstante Beschleunigung erfährt, denkt dieser er befindet sich auf der Erde(von ihm gemessene Fallbeschleunigung ist "zufällig" 9,806 m/s²).

2.Zur Erinnerung, das Zwillingparadoxon ist lösbar dann und nur dann wenn beide Zwillinge sich treffen. Es gibt keine andere Möglichkeit.

3. Sollte Kommunikation zwischen beiden oben erwähnten Physiker stattfinden, wird es zu einem Zeitdrift kommen?

4.Wird einer für den anderen in Zeitlupe sprechen und der andere in Zeittrafo?

5. Ist so eine Kommunikation überhaupt möglich(Sender-Empfänger bleiben im permanenten Kontakt, die mögliche Frequenzverschiebung wird berücksichtigt)?

Bitte falls jemand Lust hat Punkte 1-5 mit ja, nein oder weder noch beantworten.

PS. Dreht sich die Sonne um die Erde oder umgekehrt?

PPS. Für unbewegten Beobachter verkürzen sich die bewegte Objekte,
für bewegten Beobachter verkürzt sich der Raum selbst.
http://www.gravitation-zeit-theorie.com/IS.htm

Auf dem Bild versuche ich zu zeigen, dass die Entfernung R für bewegtes Raumschiff kleiner wird. Mit einem Rechteck wird die Erde symbolisiert.



Raumschiff.gif
 Beschreibung:
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Raumschiff.gif



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positive



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Beitrag positive Verfasst am: 22. März 2014 14:58    Titel: Antworten mit Zitat

@TomS ich sehe keinen eindeutigen experimentellen Nachweis. Mit wissenschaftlich objektiv in dem Bereich ist auch so eine Sache für sich. Es gibt keinen, der 2 Uhren gezeigt hat, aber wir wollen nicht weiter abdriften.
Willi23



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Beitrag Willi23 Verfasst am: 22. März 2014 16:14    Titel: Antworten mit Zitat

Willst du etwa wieder über Analoguhren diskutieren? ^^ Wo ist denn dein problem? -.- Es gibt genug experimentelle Nachweise für die Effekte der RT und die Theorie ist auch sonst mit experimentellen Daten verträglich. Warum verstehst du nicht, dass nur das zählt?
TomS
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Beitrag TomS Verfasst am: 22. März 2014 17:01    Titel: Antworten mit Zitat

positive hat Folgendes geschrieben:
@TomS ich sehe keinen eindeutigen experimentellen Nachweis. Mit wissenschaftlich objektiv in dem Bereich ist auch so eine Sache für sich.

Milliarden und Abermilliarden beobachtete instabile Teilchen an Beschleunigern, in der kosmischen Strahlung, etc.

Tausende (Millionen? Milliarden?) von GPS-Signalen.

Dutzende indirekte und direkte Experimente zur SRT wie Michelson-Morley, Kennedy–Thorndike, Ives-Stilwell, ...

http://math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/SR/experiments.html
http://de.wikipedia.org/wiki/Moderne_Tests_der_Lorentzinvarianz

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Beitrag D2 Verfasst am: 22. März 2014 17:55    Titel: Antworten mit Zitat

positive hat Folgendes geschrieben:
ich sehe keinen eindeutigen experimentellen Nachweis.

TomS hat dir diese Frage schon beantwortet.
Kann es sein, das du das Zwillingsparadoxon nicht akzeptierst?

Schade das man so selten über die Zeitbeschleunigung bei Zwillingen spricht(Blauverschiebung, beschleunigte Alterungsprozesse bei beiden!, nur ist die Dauer unterschiedlich lang) wenn diese sich näher kommen.
"Die Lichtlaufzeit, mit der die Zwillinge von der Umkehr des Reisenden
erfahren. Im selben Moment, in dem der Reisende umkehrt, sieht er seinen
Zwilling blauverschoben. Der Daheimgebliebene aber erfährt erst nach der Lichtlaufzeit von der Umkehr des Reisenden, und solange sieht er ihn immer noch weiter rotverschoben."
http://de.sci.physik.narkive.com/jYv0U4zt/laienfrage-zur-relativitatsheorie-und-der-zeitsache.16

hier eine schöne, steuerbare Simulation mit Minkowski Diagramm http://www.adamtoons.de/physics/twins.swf

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Beitrag positive Verfasst am: 22. März 2014 18:10    Titel: Antworten mit Zitat

Willi23 hat Folgendes geschrieben:
Willst du etwa wieder über Analoguhren diskutieren?

Nein, wir reden jetzt über die Lichtuhr.
D2



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Beitrag D2 Verfasst am: 26. März 2014 21:54    Titel: Antworten mit Zitat

D2 hat Folgendes geschrieben:
Stellen wir uns vor beide Zwillinge A und B sind Physiker die in Ihren Laboren eingesperrt sind und nur per Radio+ Videosignale miteinander kommunizieren können. Aufgabe ist einfach -finde raus wer auf der Erde und wer auf dem Raumschiff(auf einer Kreisbahn) ist.

Ich habe mal diese Frage gestellt und keine Antwort bekommen.
War sie so schwer, dass keiner sich traut die Frage zu beantworten?

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TomS
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Beitrag TomS Verfasst am: 26. März 2014 22:32    Titel: Antworten mit Zitat

Es gibt mehrere Möglichkeiten

a) da ein Zwilling sich auf einer Kreisbahn bewegt, wird er eine Änderung der Richtung der Beschleunigung messen können
b) beide können über den Austausch von Signalen die Signallaufzeiten bestimmen; insbs. können sie so feststellen, wann ein Umlauf abgeschlossen ist, d.h. beide sich wieder am selben Ort befinden; immer wenn dies der Fall ist, tauschen sie per Signal ihre Eigenzeiten aus und vergleichen diese; damit können sie die Zeitdilatation nachweisen

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Beitrag Ich Verfasst am: 27. März 2014 09:31    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:

a) da ein Zwilling sich auf einer Kreisbahn bewegt, wird er eine Änderung der Richtung der Beschleunigung messen können
Nur, wenn er nicht frei fällt.

Ganz allgemein würde ich Pingpong-Signale verwenden, also immer hin- und herreflektiert. Eine Änderung der Laufzeiten mit der Zeit deutet auf radiale Bewegung. Ein über die Zeit konstanter Unterschied der von A bzw. B gemessenen Laufzeiten ist Zeitdilatation.
Wenn B im Erdmittelpunkt ist, dann gibt es ohne weitere Kenntnisse (z.B. über die Masse der Erde) m.E. keine Möglichkeit der Unterscheidung, weil die gravitative Zeitdilatation den SRT-Effekt umkehren kann.
Ohne Gravitation ist es ganz einfach: der bewegte Zwilling misst konstant eine höhere Frequenz als der ruhende.
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Beitrag positive Verfasst am: 27. März 2014 14:05    Titel: Antworten mit Zitat

D2 hat Folgendes geschrieben:
Ich habe mal diese Frage gestellt und keine Antwort bekommen.

Die Fragen, die du stellst sind auch keine Diskussionsgrundlage, denn du nimmst an, dass die Herleitung der Zeitdilatation richtig ist.

Ich behaupte mal, dass die Herleitung der Zeitdilatation mit einer Lichtuhr falsch ist.

Eine Lichtuhr funktioniert für den unbewegten Beobachter nicht mehr, weil das darin befindliche Photon nicht mehr auf einen Spiegel treffen wird. Wenn sich die Lichtuhr nach rechts bewegt, dann trifft das Photon aufgrund seines Spins in Flugrichtung den gegenüberliegenden Spiegel mit der Zeit nicht mehr mittig.
Damit hätten wir 2 verschiedene Ereignisse. Für den mitbewegten Beobachter funktioniert die Lichtuhr, für den unbewegten nicht.
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