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Relativitätstheorie
 
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GelberSpinat



Anmeldungsdatum: 20.06.2016
Beiträge: 1

Beitrag GelberSpinat Verfasst am: 20. Jun 2016 22:27    Titel: Relativitätstheorie Antworten mit Zitat

Meine Frage:
Ich habe soeben eine wirklich interessante Dokumentation über die Relativitätstheorie gesehen. Da ich mich sonst eigentlich nur mit der Qaunenmechanik beschäftige, habe ich da jetzt so meine Probleme in Sachen verständnis. Und zwar wurde dort ein Besipiel aufgeführt:

Ein Alien, welches in einer ca. 10 Mrd. Lichtjahre entfernten Galaxie lebt und sich nicht bewegt, hat ja das gleiche Zeitempfinden, wie ein Mensch hier auf der Erde. Nun wurde dort aber gesagt, dass, wenn sich das Alien z.B. mit einem Fahrrad von der Erde wegbewegt, dass die "Jetzt- Scheibe" die Raumzeit anders schneidet. Und zwar so, dass für ihn jetzt auf der Erde Ereignisse von vor über 200 Jahren aktuell sind. (Es wurde auch aufgeführt, dass dieser Winkel, in welchem diese Scheibe die Raumzeit schneidet wirklich klein ist, aber durch diese enorme Entfernung sollte das nun solche Auswirkungen haben.

Danach folgte, dass, wenn sich das Alien in Richtung Erde bewegt, diese Scheibe die Raumzeit so schneidet, dass er nun die Zukunft der Erde sieht (Auch etwa 100 Jahre).

Leider kann ich keine der Besipiele nachvollziehen :/

Meine Ideen:
Ich hatte mir ja bereits überlegt, dass es an der Zeitdilatation liegen könnte, also je schneller sich das Alien nun relativ zum Menschen bewegt, desto mehr reist es ja auch in die Zukunft, aber i.wie bekomme ich da keine Verknüpfung hin :/

Würde mich echt riesig freuen, wenn mir da jmd weiterhelfen könnte <3
Upside down Quark



Anmeldungsdatum: 13.04.2016
Beiträge: 66

Beitrag Upside down Quark Verfasst am: 20. Jun 2016 22:54    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
Ein Alien, welches in einer ca. 10 Mrd. Lichtjahre entfernten Galaxie lebt und sich nicht bewegt, hat ja das gleiche Zeitempfinden, wie ein Mensch hier auf der Erde.

Nicht zwingend.
Zitat:
Nun wurde dort aber gesagt, dass, wenn sich das Alien z.B. mit einem Fahrrad von der Erde wegbewegt, dass die "Jetzt- Scheibe" die Raumzeit anders schneidet. Und zwar so, dass für ihn jetzt auf der Erde Ereignisse von vor über 200 Jahren aktuell sind

Ich meine davon auch mal etwas gehört zu haben, halte es aber für ziemlichen Schwachsinn. Oder zumindest ein klares Missverständnis. Hier werden abstrakte Theorie und Praxis sehr unglücklich vertauscht.
DrStupid



Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5029

Beitrag DrStupid Verfasst am: 20. Jun 2016 23:57    Titel: Re: Relativitätstheorie Antworten mit Zitat

GelberSpinat hat Folgendes geschrieben:
Nun wurde dort aber gesagt, dass, wenn sich das Alien z.B. mit einem Fahrrad von der Erde wegbewegt, dass die "Jetzt- Scheibe" die Raumzeit anders schneidet. Und zwar so, dass für ihn jetzt auf der Erde Ereignisse von vor über 200 Jahren aktuell sind.


Das ist die Relativität der Gleichzeitigkeit. Die Anzeige zweier Uhren auf der Erde und am Ort des Aliens, die im Ruhesystem der Erde synchron sind, unterscheiden sich im Ruhesystem Aliens. Größe und Vorzeichen der Differenz hängen von Entfernung und Geschwindigtkeit des Aliens relativ zur Erde ab.
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 17900

Beitrag TomS Verfasst am: 21. Jun 2016 00:26    Titel: Antworten mit Zitat

Upside down Quark hat Folgendes geschrieben:
... halte es aber für ziemlichen Schwachsinn. Oder zumindest ein klares Missverständnis. Hier werden abstrakte Theorie und Praxis sehr unglücklich vertauscht.

Es handelt sich um eine anschauliche Darstellung der Lorentztransformation.

Aus Zeit und Ort (t,x) bzgl. eines Beobachters B berechnet man Zeit und Ort (t',x') bzgl. eines Beobachters B', der sich bzgl. B mit Geschwindigkeit v bewegt. Für c = 1 und v < 1 gilt



Nun betrachtet man zunächst die zu (t = 0, x = 0) und bzgl. B gleichzeitigen Punkte; dies liefert trivialerweise



Anschließend bestimmt man die zu (t' = 0, x' = 0) und bzgl. B' gleichzeitigen Punkte; dies liefert





Das bedeutet nun, dass aus Sicht von B' die Punkte (t',x') zu t' = 0 gleichzeitig sind, die aus Sicht von B die Relation t = vx erfüllen. Diese sind offenbar - außer für x=0 - nicht gleichzeitig bzgl. B zu t ='0.
5com



Anmeldungsdatum: 27.12.2016
Beiträge: 14

Beitrag 5com Verfasst am: 27. Dez 2016 23:08    Titel: Re: Relativitätstheorie Antworten mit Zitat

GelberSpinat hat Folgendes geschrieben:
Ich habe soeben eine wirklich interessante Dokumentation über die Relativitätstheorie gesehen. ... Danach folgte, dass, wenn sich das Alien in Richtung Erde bewegt, diese Scheibe die Raumzeit so schneidet, dass er nun die Zukunft der Erde sieht (Auch etwa 100 Jahre).


Mit der hier beschriebenen Grundproblematik beschäftige ich mich seit einiger Zeit und daher wäre es klasse, wenn Du einen Link zu dieser Doku posten könntest. Diese Doku würde mich brennend interessieren.

Schade, dass zu Deiner Frage nur wenige Antworten eingetroffen sind...
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 17900

Beitrag TomS Verfasst am: 27. Dez 2016 23:20    Titel: Antworten mit Zitat

Ich würde ein einführendes Buch oder Skript zur SRT empfehlen
5com



Anmeldungsdatum: 27.12.2016
Beiträge: 14

Beitrag 5com Verfasst am: 27. Dez 2016 23:36    Titel: Antworten mit Zitat

Darüber bin ich bereits etwas hinaus.

Du hast den Effekt ja selber mithilfe der Lorentz-Transformation beschrieben. Dem kann ich folgen. Ich verstehe auch, dass und warum die Relativität der Gleichzeitigkeit ursächlich ist für die relativistische Längenkontraktion.

Auf der Suche bin ich nach Antwort auf die Frage, ob und wenn ja wie sich dies (Relativität der Gleichzeitigkeit) auf astronomische Beobachtung auswirkt.

Denn bspw. die Erdrotation oder der Erdumlauf um die Sonne oder auch weitere Drehbewegungen in galaktischem Maßstab führen ja allesamt zu einer Veränderung der Relativgeschwindigkeit zwischen irdischem Beobachter und beobachtetem astronomischem Objekt.

Frage also: Haben diese periodischen Geschwindigkeitsveränderungen des irdischen Beobachters und die damit einhergehende relativistische Veränderung der Gleichzeitigkeit Einfluss auf die (natürlich um Lichtlaufzeiten korrigierte) beobachtete Position eines Objektes oder bspw. auf die Frequenz eines kontinuierlich beobachteten Pulsares?
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 17900

Beitrag TomS Verfasst am: 28. Dez 2016 07:01    Titel: Antworten mit Zitat

5com hat Folgendes geschrieben:
Haben diese periodischen Geschwindigkeitsveränderungen des irdischen Beobachters ... Einfluss auf die (natürlich um Lichtlaufzeiten korrigierte) beobachtete Position eines Objektes oder bspw. auf die Frequenz eines kontinuierlich beobachteten Pulsares?

Ja.

Man berücksichtigt bei der Datenauswertung sowohl die Bewegung der Erde um die Sonne als auch die Bewegung der beobachteten Sterne selbst. Diese "lokalen Bewegungen" sind auch in den entsprechenden Gleichungen z.B. für die Rotverschiebung enthalten.

5com hat Folgendes geschrieben:
... und die damit einhergehende relativistische Veränderung der Gleichzeitigkeit

Bei der Gleichzeitigkeit handelt es sich um ein theoretisches Konstrukt. Die Gleichzeitigkeit wird bzgl. einer willkürlichen Koordinate t definiert; die Beobachtungen finden jedoch alle entlang des Lichtkegels statt. Beides hat wenig miteinander zu tun. Die Koordinate t resultiert aus der Festlegung eines Beobachters und seiner (lokal definierten) Vierergeschwindigkeit; nur letztere ist in der Astronomie relevant.
5com



Anmeldungsdatum: 27.12.2016
Beiträge: 14

Beitrag 5com Verfasst am: 28. Dez 2016 09:48    Titel: Antworten mit Zitat

Ich danke Dir für Deine Antwort. Allerdings sehe ich, dass ich meine Frage nicht gut (bzw. missverständlich) erklärt habe.

TomS hat Folgendes geschrieben:
... die Beobachtungen finden jedoch alle entlang des Lichtkegels statt.

OK, klar. Es geht mir auch keineswegs darum, etwas "Gleichzeitiges" an einem fernen Ort zu beobachten. Dies ist unmöglich.


Vielleicht kann ich meinen Gedanken besser in einem Modell (ohne Erde) transportieren: Ein Beobachter A misst die Rotverschiebung einer entfernten Galaxie. Offensichtlich "blickt" er in die Vergangenheit aufgrund der Entfernung. Ein zu ihm relativ bewegter Beobachter B (z.B. bewegt in Richtung des beobachteten Objektes) misst ebenfalls die Rotverschiebung derselben Galaxie. Meine Frage bezieht sich nun darauf, ob der Beobachter B dieselbe Rotverschiebung misst, wie der Beobachter A.

TomS hat Folgendes geschrieben:
Diese "lokalen Bewegungen" sind auch in den entsprechenden Gleichungen z.B. für die Rotverschiebung enthalten.

Meine Frage ist, ob bei der Interpretation des Beobachtungsergebnisses nicht nur die Position des Beobachters, sondern auch seine Relativgeschwindigkeit zum beobachteten Objekt berücksichtigt werden muss.
DrStupid



Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5029

Beitrag DrStupid Verfasst am: 28. Dez 2016 15:32    Titel: Antworten mit Zitat

5com hat Folgendes geschrieben:
Meine Frage ist, ob bei der Interpretation des Beobachtungsergebnisses nicht nur die Position des Beobachters, sondern auch seine Relativgeschwindigkeit zum beobachteten Objekt berücksichtigt werden muss.


Ja, das muss sie. Die Rotverschiebung wird durch den Dopplereffekt beinflusst. Das führt beispielsweise dazu, dass die kosmische Hintergrundstrahlung eine Dipolasymmetrie aufweist. Ohne Berücksichtigung unserer Relativgeschwindigkeit zum Strahlungsfeld könnte man daraus den falschen Schluss ziehen, dass das Universum anisotrop ist.
5com



Anmeldungsdatum: 27.12.2016
Beiträge: 14

Beitrag 5com Verfasst am: 28. Dez 2016 16:51    Titel: Antworten mit Zitat

OK. Die beobachtete Dipolasymmetrie der (isotropen) kosmischen Hintergrundstrahlung ist auf den Dopplereffekt und die Bewegung der Galaxie (bzw. der Erde in ihr) relativ zum CMB zurück zu führen. Dies kann ich zumindest in Ansätzen nachvollziehen.

Weiteres Nachdenken anhand Deines Hinweises bringt mich dazu, folgendes als Kern meiner Frage zu erkennen: "Spielen nach heutigem Kenntnisstand SRT-Effekte in der astronomischen Beobachtung eine Rolle, oder nicht?". (Der von Dir erwähnte Dopplereffekt hat ja, soweit ich erkennen kann, mit SRT nichts zu tun.)

Ich frage mich dies deswegen, weil die Interpretation astronomischer Beobachtungen m.E. zu unterschiedlichen Schlussfolgerungen führt, je nachdem ob SRT-Effekte einkalkuliert werden müssen, oder nicht. Aufgrund der kontinuierlich sich ändernden Bewegungsrichtung und Geschwindigkeit des irdischen Beobachters relativ zum Beobachtungsobjekt (mindestens 3 sich überlagernde Drehbewegungen durch Erdrotation, Erdumlauf um die Sonne und Umlauf um das galaktische Zentrum) stelle ich mir vor, dass sich bei Berücksichtigung der SRT je nach Beobachtungsgegenstand kontinuierlich Veränderungen ergeben könnten.
Ich



Anmeldungsdatum: 11.05.2006
Beiträge: 913
Wohnort: Mintraching

Beitrag Ich Verfasst am: 28. Dez 2016 21:17    Titel: Antworten mit Zitat

5com hat Folgendes geschrieben:
Ich frage mich dies deswegen, weil die Interpretation astronomischer Beobachtungen m.E. zu unterschiedlichen Schlussfolgerungen führt, je nachdem ob SRT-Effekte einkalkuliert werden müssen, oder nicht. Aufgrund der kontinuierlich sich ändernden Bewegungsrichtung und Geschwindigkeit des irdischen Beobachters relativ zum Beobachtungsobjekt (mindestens 3 sich überlagernde Drehbewegungen durch Erdrotation, Erdumlauf um die Sonne und Umlauf um das galaktische Zentrum) stelle ich mir vor, dass sich bei Berücksichtigung der SRT je nach Beobachtungsgegenstand kontinuierlich Veränderungen ergeben könnten.
Was vielleicht noch nicht hundertprozentig klar rübergekommen íst: Dieser "Effekt" aus dem Eingangsbeitrag ist reine Koordinatenschieberei ohne irgendwelche physikalischen Konsequenzen. Da gibt es nichts zu berücksichtigen.
Jeder Beobachter hier sieht im engen Sinne keine fernen Galaxien, sondern "fossiles" Licht, welches sich hier befindet, nicht woanders. Bewegung in einem solchen lokalen Strahlungsfeld führt zu folgenden Effekten: Dopplereffekt, Intensitätsverstärkung/-schwächung und Aberration inklusive einem Vergrößerungs-/Verkleinerungseffekt. Ob man des jeweils "SRT-Effekt" nennen mag oder nicht ist egal. Der Dopplereffekt dürfte davon der wichtigste für die Kosmologie sein. Ich gehe davon aus, dass diese Dinge schon immer berücksichtigt werden, wenn sie relevant werden.
5com



Anmeldungsdatum: 27.12.2016
Beiträge: 14

Beitrag 5com Verfasst am: 28. Dez 2016 22:56    Titel: Antworten mit Zitat

Vielen Dank für die diversen Hinweise. Das ist sehr hilfreich. Ich habe damit nun einige frühere Threads gefunden, in denen Ihr auch schon "das ein oder andere" zur selben oder ähnlichen Thematik ausgeführt habt.

Das hilft mir sehr weiter!
DrStupid



Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5029

Beitrag DrStupid Verfasst am: 29. Dez 2016 00:49    Titel: Antworten mit Zitat

5com hat Folgendes geschrieben:
(Der von Dir erwähnte Dopplereffekt hat ja, soweit ich erkennen kann, mit SRT nichts zu tun.)


Da die Relativgeschwindigkeit bei rund 0,2 % der Lichtgeschwindigkeit liegt, ist der relativistische Anteil des Doplereffektes zwar klein, aber im Bereich der Messgenauigkeit.
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