Zeitdilatation

Kim · Gast

Meine Frage:
Hallo,
ich habe ein problem mit der Zeitdilatation.
Wir haben in der Schule in der letzten Woche, das Problem mit der Lichtuhr hergeleitet.
Aber ich verstehe nicht warum dadurch die Zeit langsamer laufen sollte in einen Bezugssystem.
Mir ist klar warum die eine Lichtuhr für den Betrachter langsamer läuft, weil der Weg des Lichtes halt länger ist.
Aber wenn ich weiß das die Lichtgeschwindigkeit c in beiden System gleich ist und ich darüber dann die Zeit bestimmen will, muss ich dann nicht auch die Geschwindigkeit des Inertialsystems mit beachten?
Also t = s/V, nun ist s in einem System die Strecke von oberen Spiegel zum unteren Spiegel und in dem anderen ist der Weg durch die Seitliche Verschiebung länger. Auch wenn ich diese Bewegung oder Längenänderung nicht war nehme.

Wie kann ich überhaupt bestimmen das das Licht immer die gleiche Geschwindigkeit hat? Muss ich da nicht auch die Geschwindigkeit des Inertialsystems berücksichtigen? Also die Geschwindigkeit der Erde um die Sonne, die Sonne innerhalb der Galaxie...?
Alles andere Wäre ja Betrügen bei der Bestimmung oder nicht?

danke
Bitte bedenkt das ich erst in der 10 Klasse bin...

Kim

Meine Ideen:
hmm, ich könnte mir vorstellen das ich die Längenänderung nicht beachtet darf bei der Zeit Berechnung, aber warum?

Kim · Gast

Nachtrag:

hmm fällt mir grade beim durchlesen auf.
Kann es sein das die Zeit zwar überall Gleich ist, aber dadurch das alles in dem Bewegten System einen längeren weg zurück legen muss, alles langsamer läuft?
Also die Bakterien müssen einen Langsameren Weg zurück legen um einen Apfel zu zersetzen -> der Apfel verfault langsamer.
Die Neuronen in unseren Gehirn müssen längere Wege zurück legen -> die folge ist wir denken Langsamer.
Aber dann müsste ein Ball den ich aus der Hand fallen lasse, doch trotzdem genau so schnell auf den Boden fallen, wie in einem stehenden System. Denn ich kann doch hier die Bewegung in eine Senkrechte und eine Horizontale aufspalten. Wobei nur die Senkrechte die gleiche Schwerkraft wirkt wie in dem Stehenden System. oder?

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18030

Am Problem der Lichtuhr sollte das eigentlich klar werden.

Die Zeit ist keine abstrakte Größe, sondern sie wird konkret durch die "Ticks" der Photonen repräsentiert. Diese - und nichts anderes - geben die Zeit in dem jeweils betrachteten Bezugssystem vor. Und da nun zwischen zwei Ticks eine mehr oder weniger lange Strecke zurückgelegt wird, wird auch eine jeweils andere Zeitskala definiert.

Kim · Gast

ja aber das sagt mir doch nicht das die Zeit dann langsamer läuft. Ich verändere damit doch nur die Sekunde, aber nicht die Wahrnehmung?
Ich verstehe nicht.

T.rak92 · Anmeldungsdatum: 25.01.2012 Beiträge: 296

Hi, die sache ist eigentlich recht kompliziert, aber ich versuche sie dir einfach zu erklären....

Erstmal ist es festgestellt worden, dass die Lichtgeschwindigkeit für alle Beobachter gleich groß ist, d.h. wenn du 1000m/s läufst, ist das Licht für dich genauso schnell, wie wenn du nur 1m/s läufst.

Dann ist es noch so, dass man ein sich bewegendes Bezugssystem, wenn man in dem system drin ist, nicht von einem ruhenden unterscheiden kann (galileo Galilei Relativitätsprinzip)

Das heisst, wenn ich nun in dem System bin, und ich habe eine Lichtuhr, dann muss ich davon ausgehen, dass nach einem Tick eine Sekunde vergangen ist. Für jemanden, der sich in einem langsemeren Bezugssystem befindet, ist die Sekunde aber schon früher vergangen, das heisst aber, dass eine sekunde von mir immer langsamer sein wird, als eine Sekunde von ihm eben um den Faktor, um den der weg den das Licht gehen muss länger ist. Und das ist dann die Zeitdilation, nämlich dass bei mir die zeit langsamer läuft als bei Ihm, und den faktor kann man sich mithilfe der Lichtuhr ausrechnen.

Kim · Gast

hmm, sorry aber ich verstehe das nicht.
das Beispiel mit der Lichtuhr klingt für mich einfach nur nach einen schlecht aufgebauten Messaufbau.
Ich versuche die Zeit zu Messen und anstatt alle Faktoren mit zu berücksichtigen (die relativ Geschwindigkeit) behaupte ich die Zeit läuft langsamer.
Das ist doch irgendwie eine falsche herangehensweise...

hilfe

T.rak92 · Anmeldungsdatum: 25.01.2012 Beiträge: 296

Nein die Sache ist, dass du nicht unterscheiden kannst, ob du dich relativ zur Umgebung bewegst, oder sich die umgebung relativ zu dir bewegt. Nimm als bestes Beispiel uns menschen auf der Erde, die bewegt sich verdammt schnell, und trotzdem kommt es uns so vor, als wären wir manchmal in Ruhe.

Die Lichtgeschwindigkeit bleibt jetzt aber die selbe, in jedem System (experimentelle tatsache) als Folge misst man also die zeit in jedem System anders. Das hat nichts mit dem Aufbau etc zu tun sondern eben nur mit dem faktum, dass die lichtgeschwindigkeit für alle Beobachter gleich ist.

Nehmen wir also mal an, du sitz auf einer Plattform, die sich mit 100m/s relativ zu einem anderen beobachter bewegt.

Ihr macht jetzt beide eine Taschenlampe an, und und misst wie lange das licht braucht um eine Strecke von 100m zurückzulegen, da die lichtgeschwindigkeit ja für jeden beobachter die selbe ist, lönnt ihr euch aus Strecke und lichtgeschwindigkeit die Zeit bestimmen die vergangen ist, seit ihr das licht angeschaltet habt. Es ist jetzt aber so, dass du in der Zeit, in der für dich das licht 100m zurücklegt, für den anderen Beobachter 100m + die Strecke die du gefahren bist zurücklegst also misst er in der zeit, in der du die Zeit für 100 meter misst, die Zeit für mehr als hundert meter, also eine größere zeit. Es sind aber beide zeiten korrekt, da die lichtgeschwindigkeit ja konstant ist.

Den Unterschied der gemessenen zeiten bezeichnet man daher als Zeitdilation, die eben vorkommt, wenn man sich relativ zu einem anderen beobachter bewegt.

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18030

Kim · Gast

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18030

Kim · Gast

Zeit ist komisch.

sorry nochmal, mir wird das nicht klar.
Das ganze ist doch aber nur ein Geometrisches Problem, da der Lichtstrahl einen weiteren Weg zurück legen muss. Aber warum kann ich dadurch darauf schließen das die Zeit bei mir anderes verläuft?

Die Lichtuhr läuft langsamer, weil der Lichtstrahl eine weitere Strecke zurücklegen muss, aber nur weil eine Uhr langsamer läuft, läuft die Zeit doch nicht langsamer. Dann könnte ich ja mit einer Leeren Baterie die Zeit bei mir beeinflussen in dem ich sie in eine Uhr stecke.

T.rak92 · Anmeldungsdatum: 25.01.2012 Beiträge: 296

Die Sache ist, dass du dir die Zeit als etwas vorstellst, das absolut fliesst, so wie es auch in der Newtonschen mechanik angenommen wird. In Wirklichkeit beruht zeitmessung allerdings nur auf Längenmessung. Ursprünglich entspricht Zeitmessung nämlich auch einer Längenmessung, nämlich wie weit die Erde sich von einem bestimmten Punkt aus bewegt hat. Wenn Sie eine komplette bahn um die Sonne gemacht hat ist ein Jahr vergangen, bei einer halben Ellipse ein halbes Jahr. So teilt man letztendlich die erdbahn in immer kleinere Teilstücke auf und sagt dann, dass z.B. eine Sekunde vergangen ist, wenn die erde den Weg xy zurückgelegt hat. Eine klassische Pendeluhr funktioniert auch so, man sagt, dass wenn das pendel eine Schwingung macht, also eine gewisse Strecke zurücklegt, eine gewisse Zeit vergangen ist.
Nun ist aber das Problem, dass die Informationsübertragung, wann das pendel denn nun genau am Punkt xy ist eben nicht unendlichschnell von statten geht, sondern mit Lichtgeschwindigkeit und deshalb gibt es bei sich schnell bewegenden Systemen auch eine Informationsverzögerung, da das Licht also die information über den Pendelstand länger braucht um sie zu erreichen.

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18030

Kim · Gast

ja gut, dann braucht das Licht/Erde halt länger bis zu einen bestimmten Punkt, aber warum sollte dann zum Beispiel ein Teilchen langsamer zerfallen, den hier wird doch keine Mechanik benötigt.

ist die Lichtuhr nur eine Anschauung, wie der Drehimpuls beim Spin, nicht das ich davon was verstehen würde, aber...

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18030

Kim · Gast

ich sollte die Lichtuhr nicht zu genau betrachten oder?
Aber woher weiß man den jetzt, das die Zeitdilatation für alles gilt?

T.rak92 · Anmeldungsdatum: 25.01.2012 Beiträge: 296

Das liegt daran, dass man die Zeitdilation aus elementaren Annahmen und experimentellen erkenntnissen herleiten kann. soweit ich weiss, hat Einstein die spezielle relativitätstheorie nur aus den zwei Annahmen hergeleitet:

1.Physikalische Gesetze sind für alle Beobachter gleich/gleich in allen Bezugssystemen (oder ähnlich)
2. Die Lichtgeschwindigkeit ist für jeden beobachter gleich (experimentell und aus den Maxwell gleichungen)

T.rak92 · Anmeldungsdatum: 25.01.2012 Beiträge: 296

Hier ausführlicher zu Punkt 1

Zitat wikipedia:

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18030

VeryApe · Anmeldungsdatum: 10.02.2008 Beiträge: 3247

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18030

VeryApe · Anmeldungsdatum: 10.02.2008 Beiträge: 3247

klar das dies nur für die SRT gilt, und man dann auf die Schwerkraft erweitern muß, aber die sollte doch zunächst mal dir SRT kapieren bevor man Sie mit der ART überrumpelt.

Also wie erwähnt ist die Lichtuhr die genaueste Uhr.

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18030

Leonardo vom Winde · Anmeldungsdatum: 24.02.2011 Beiträge: 237 Wohnort: Dritter Planet

Hi,

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18030

das ist schon sehr spekulativ

Tanzen

Uriezzo · Anmeldungsdatum: 15.09.2011 Beiträge: 281 Wohnort: Großostheim

Ich denke, die Frage, um die es in diesem Thread geht, ist alles andere als trivial:

Man könnte es folgendermaßen formulieren:

Macht es Sinn, von Konzepten wie Raum und Zeit zu sprechen, die auch dann noch gültig und sinnvoll sind, wenn ich die elektromagnetische WW vernachlässige.

Einsteins Idee, dass die Lichtuhr die grundlegendste Uhr ist, beruht im Grunde darauf, dass jede Art von Raum und Zeitmessung auf die elektromagnetische Wechselwirkung b.z.w elektromagnetische Phänomene zurückgeführt werden kann. Dasselbe gilt dann automatisch auch für unsere Wahrnehmung von Zeit und Raum (Wir sind ja Lebewesen. Und die gesamte Biologie wie auch die Chemie ist im Grunde Elektromagnetismus).

Ist das, was ich da mit Hilfe elektromagnetischer Wellen oder Kräfte messe und räumlicher und zeitlicher Abstand nenne, etwas das im Hintergrund existiert und nur durch diese Kraft "aufgedeckt" wird oder ist es unentwindbar verbunden mit dieser Kraft?

Viele Physiker gehen meist davon aus, dass Raum und Zeit oder Raumzeit auch jenseits elektromagnetischer Phänomene "existieren". In den Feldgleichungen der ART kommen die elektromagnetischen Potentiale nicht unbedingt vor, wohl aber Metriken und raumzeitliche Abstände. Für mich ist das bis heute das größte Manko der allgemeinen Relativitätstheorie: Ich kann ihre Aussagen nur bestätigen, indem ich mit Hilfe elektromagnetischer WW Messungen vornehme. Diese WW selbst kommen in der Theorie aber nicht vor (man kann sie hinzufügen, ja, aber sie sind nicht a priori notwendig, um die Feldgleichungen zu formulieren).

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18030

Es ist ist aber auch eine besondere Eigenschaft der ART, dass sie keine WW "auf einem Hintergrund" definiert, sondern eine rein relationale, hintergrundunabhängige (!) Dynamik.

Die Gravitation alleine wäre m.E. prinzipiell ausreichend, allerdings ist sie zu praktisch schwach um zu stabil gebundenen Systemen mit messbaren Effekten zu führen; ihr fehlt da jedoch nichts grundsätzliches (Gravitationswellenuhr?)

Die elektromagnetische WW hat keine Sonderrolle (siehe QCD)

Grundsätzlich stellst du die Frage nach einer vereinheitlichten Theorie.

VeryApe · Anmeldungsdatum: 10.02.2008 Beiträge: 3247

Leonardo vom Winde · Anmeldungsdatum: 24.02.2011 Beiträge: 237 Wohnort: Dritter Planet

Nachti,

stell dir vor du hast eine elektronische Uhr mit einem Quarz von 1MHz und 1% Abweichung. Die Uhr hat ein Fehler von 10ns.
Ich habe eine Uhr mit 2MHz Quarz auch mit 1% Abweichung. Um beide Uhren vergleichen zu können muss meine Frequenz durch zwei geteilt werden, damit wird auch der Fehler des Quarzes halbiert. Meine Uhr hat nur 5ns Abweichung.
Aber wie TomS richtig erkannt hat die
Tanzen

Neutrinouhr Tanzen

ist erstmal nur Spekulation.

GN8

Uriezzo · Anmeldungsdatum: 15.09.2011 Beiträge: 281 Wohnort: Großostheim

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18030

Du hast natürlich recht, dass in jedem irgendwie denkbaren Experiment eine nicht-gravitative Komponente zur Beobachtung benötigt wird.

Oder doch nicht?

Was wäre, wenn es keine anderen Kräfte gäbe; könnte man dann anhand ausgedehnter Körper Gravitationswellen, also deren Wirkung auf den Körper, messen oder spüren?

Wahrscheinlich hast du recht; wenn sich einfach alles mit dem Gravitationsfeld mitbewegt, so wie z.B. masseloser, druckloser Staub, dann fehlt twohl tatsächlich eine Art Referenzmaßstab. Selbst wenn die Staubteilchen aufgrund der Gravitationswellen Quadrupolschwingungen ausführen, wären diese nicht beobachtbar. Auch die gravitative Selbstwechselwirkung des Staubes spürt dieser selbst nicht.

Ja, du hast woh lrecht