Ist Raumzeit gleich Bewegung?
Tut mir leid falls die Frage blöd ist. Raum und Zeit gehören ja zusammen. Ohne Raum gibt es keine Zeit und ohne Zeit keinen Raum. Das würde ja bedeuten, dass sich Raumzeit nur durch die Anwesenheit von bewegter Materie und Energie auszeichnet. Also würde es diese Materie und Energie nicht geben, dann gäbe es keinen Raum und keine Zeit. Ist das richtig?
Und was ist wenn sich nichts bewegt?
Ich weiß halt nicht, ob die Bewegung die Raumzeit erzeugt, oder die bloße Anwesenheit von Teilchen und Energie.
4 Antworten
Raum und Zeit sind Bestandteile des Konzepts der Raumzeit, und es ist richtig, dass sie miteinander verknüpft sind. In der Allgemeinen Relativitätstheorie von Einstein wird die Idee vorgestellt, dass die Anwesenheit von Materie und Energie die Struktur der Raumzeit verformt und die Art und Weise beeinflusst, wie Gegenstände sich in ihr bewegen. In diesem Sinne kann man sagen, dass Bewegung ein Teil der Raumzeit ist.
Ein Beispiel dafür ist das schwarze Loch, dessen massive Gravitationswirkung die Raumzeit so stark krümmt, dass nicht einmal Licht entkommen kann. Das bedeutet, dass die Bewegung von Gegenständen in der Nähe des schwarzen Loches stark von seiner Masse und seiner Gravitationswirkung beeinflusst wird.
Andererseits gibt es auch Phänomene, die nicht direkt mit Materie und Energie zu tun haben, die jedoch die Struktur der Raumzeit beeinflussen können. Ein Beispiel dafür ist das Gravitationswellen-Phänomen, das durch die Bewegung von Massen in der Raumzeit verursacht wird.
Hallo Gafjkvh,
früher hätte ich gesagt, Raum und Zeit sich zur Raumzeit zusammenfassen. Diese Formulierung setzt allerdings voraus, dass es sowohl Zeit an sich als auch Raum an sich überhaupt existieren.
Wir brauchen einen Bezugspunkt, einen markanten Punkt O an oder den Schwerpunkt einer stationären Uhr U als Bezugskörper (auch Referenzkörper genannt) zum Beispiel. Dann ist
- "der Raum" die Menge aller Orte, d.h. Positionen r› relativ zu O bzw. U, an denen Ereignisse stattfinden können, und
- "die Zeit" die Menge aller von U aus ermittelten Zeit"punkte" (U- Koordinatenzeiten) t, zu denen Ereignisse stattfinden können.
Der Ortsvektor r› ist eigentlich eine gedachte räumliche Verschiebung von O aus.
Abb. 1: Mit Hilfe eines von U, genauer von O aus definierten räumlichen Koordinatensystems S lässt sich ein Ortsvektor in 3 Komponenten aufteilen: r› = (x | y | z).
Auch eine von U aus ermittelte Zeitspanne Δt = t₂ − t₁ zwischen zwei Ereignissen E₁ und E₂ heißt U- Koordinatenzeit. Ihr räumliches Pendant ist die Strecke Δs› = r›₂ − r›₁ zwischen den Orten von E₁ und E₂.
Über die Zeit betrachtet wird der Punkt O zur Linie, seiner Weltlinie (WL), die zugleich die Zeitachse eines Koordinatensystems Σ darstellt. Orte im Sinne von Σ sind Parallelen zu ihr.
Die WL einer zweiten Uhr U', die sich relativ zu U mit konstanter Geschwindigkeit v› bewegt, liegt gewissermaßen schräg zu der von U und kann nicht als Ort im Sinne von Σ bezeichnet werden.
Allerdings können wir von U' (respektive einen markanten Punkt O' an U') aus ein Koordinatensystem Σ' definieren. In diesem ist natürlich U' stationär, und U bewegt sich mit −v› (gleich schnell, entgegengesetzte Richtung), und in Σ' ist etwa O und sind feste Positionen relativ zu O keine Orte.
Je nachdem, ob wir Σ oder Σ' als Bezugssystem wählen, sind Orte und damit strenggenommen auch "der Raum" also unterschiedlich definiert. Richtiger als obige Formulierung wäre es daher, zu sagen, dass die Raumzeit eine Struktur ist, die sich in Bezug auf einen Referenzkörper in Raum und Zeit zerlegen lässt.
Bewegung ist irrelevant, afaik. Bewegung ist ja eh immer relativ zum gewählten Bezugsrahmen.
Direkt nach dem Urknall begann die Expansion des Univerums/der Raumzeit. Ganz zu Anfang gab es darin nur Energie (s. Kosmische Hintergrundstrahlung). Aber durch die Expansion "kühlte" sich alles ab, so dass Materie quasi aus der Energie "herauskondensierte".
Was genau die Voraussetzung für Raumzeit ist ... bin nicht sicher, ob sich die Wissenschaftler da schon einig sind. Materie ansich halt wohl nicht. Aber es gibt ja auch noch die "dunkle Energie" - die anscheinend verantwortlich für die Expansion ist. Daher könnte diese auch Ursächlich dafür verantwortlich sein, dass sich das Universum überhaupt gebildet und so die Raumzeit zustande gekommen ist.
Schau dir Minkowski Diagramme an. Das wäre dem was dem am nächsen kommen würde. Die gelten aber jeweils nur für einen stationären Beobachter. Würde man den Blickpunkt wechseln würden sich die Achsen verschieben.
Ein konstantes Koordinaten system gibt es nicht. Weil es einmal keinen Ursprung gäbe. Und die abstände zwischen den Koordinaten sich je nach relativer Geschwindigkeit zueinander verändern. Was für dich 1m ist. Kann für mich 0,5m sein.
Nein. Du hättest dann ja im Grunde ein leeres 4 dimensionalen Gebilde. Wenn man Zeit eben als 4. Dimension betrachtet.
Logischerweise hat dann nichts Koordinaten weil nichts drinnen ist.
Abgesehen davon: von aussen betrachtet ist die Raumzeit eh ein starres Gebilde. Welches durchaus in einer Dimension wachsen könnte. Aber wenn man von draussen reingucken würde. Dann bewegt sich da nichts.
Aus einem anderen Blickwinkel. Gibt es aus Blickwinkel im Innern der Raumzeit keinen Stillstand. Weil man sich eben immer in der Zeitdimension bewegt. Auch wenn du selbst dich relativ zu einem anderen Ort nicht bewegst. Hast du in dem anderen Moment eine andere Raumzeitkoordinate.
Als Beispiel: wenn du jetzt in deinem Bett liegst. Undine 5 Minuten immer noch in deinem Bett liegst. Hast du dich im Raum nicht bewegt. (Relativ zum Bett) ihr beide (du und Bett) habt euch aber 5 Minuten in der Zeit bewegt.
Ja gut, die Erde bewegt sich ja noch auf der das Bett steht. Also gibt es nicht diesen einen Ursprungsbezugspunkt? Sondern allein die Tatsache, dass sich ein Objekt von einer scheinbar ruhenden Person entfernt, sorgt dafür dass die Person per Definition in Bewegung ist?
Was wäre wenn es keine Reaktionen mehr im Universum gäbe? Ich glaube das wird als Kältetod des Universums bezeichnet. Dann gibt es ja nur noch einen einzigen Bezugspunkt. Dann wäre die Raumzeit doch nicht mehr existent oder?
Wäre interessant zu wissen, ob es so eine Art Raumraster gibt, wie ein kostantes Koordinatensystem. Aber wenn der Raum sich ausdehnt, dann scheint das eher nicht der Fall zu sein.