Frage von 4ssec67, 55

Physik, allgemeine Relativitätstheorie und was sie bedeutet?

Ja, ich hab da so eine Frage: Ich bin total an Physik interessiert, besonders dem Themenbereich, dem sich Astrophysiker und vor allem auch Einstein gewidmet haben.

Momentan bin ich am Nachdenken über die Allgemeine Relativitätstheorie und die Koordinatengleichheit von Raum und Zeit. Was versteht man unter dieser Koordinatengleichheit?

Und was würde passieren, wenn sich mit annähernd Lichtgeschwindigkeit etwas bewegt und ich mit derselben Geschwindigkeit in die entgegengesetzt Richtung ein Objekt schieße? Würde sich dann nicht aus Sicht des einen Teilchens, das andere schneller als Licht bewegen? Laut Relativitätstheorie ist das doch unmöglich.

Stößt man dadurch auf die Zeitdilatation? Ist das der Grund, das zwei relativ zueinander bewegte Objekte die Zeit unterschiedlich wahrnehmen?

Antwort
von ETechnikerfx, 34

Dies sind Themen der speziellen Relativitätstheorie.

Koordinatengleichheit

Was meinst du mit "Gleichheit"?

Und was würde passieren, wenn sich mit annähernd Lichtgeschwindigkeit etwas bewegt und ich mit selber Geschwindigkeit in die entgegengesetzt Richtung ein Objekt schieße?

Was soll da wo passieren? Du musst die Frage konkreter stellen, hier können viele Antworten kommen die deine Frage aber nicht berühren.

Würde sich dann nicht aus Sicht des einen Teilchens, das andere schneller als Licht bewegen?

Nein, wieso sollte es? Es wurde doch mit annähernd Lichtgeschwindigkeit von dem anderen Objekt abgeschossen. Beide Teilchen bewegen sich also relativ mit annähernd Lichtgeschwindigkeit voneinander weg.

Stößt man dadurch auf die Zeitdilatation?

Wenn ich Prozesse beobachte, welche in einem System stattfinden, welches sich relativ gesehen bewegt, so liegt stets eine Zeitdilation vor.

Ist das der Grund, das zwei relativ zueinander bewegte Objekte die Zeit unterschiedlich wahrnehmen?

Der Grund weshalb diese Objekte die Zeit anderes wahrnehmen liegt in der Tatsache dass jedes Objekt seiner Eigenzeit unterliegt. Jedes Objekt wird umgeben von einem (aus Objektsicht) ruhendem Raumzeitkontinuum. Ein anderes bewegtes Objekt bewegt sich in seinem Rauzeitkontinuum nicht, dafür jedoch für den Beobachter. 

Antwort
von Physikus137, 29

Du wirfst spezielle und allgemeine Relativitätstheorie durcheinander:

In der Elektrodynamik - den Maxwell-Gleichungen - taucht eine Konstante auf, die sich als die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichts entpuppt. Aus den Gleichungen geht auch hervor, dass diese Lichtgeschwindigkeit unabhängig vom Bezugsystem ist. Hieraus entwickelte sich die spezielle Relativitätstheorie mit den bekannten Konsequenzen, u.a. der Verschmelzung von Raum und Zeit zur Raumzeit.

Die in diesem Zusammenhang spannende Geschichte der Lorentz-Transformation kann man übrigens bei Wikipedia nachlesen:

https://de.m.wikipedia.org/wiki/Geschichte\_der\_Lorentz-Transformation


Die allgemeine Relativitätstheorie dagegen ist abgeleitet aus der Äquivalenz von träger und schwerer Masse.

Was bedeutet das?

Nun, laut Newton verharrt ein Körper in Ruhe oder gleichförmig geradliniger Bewegung, wenn keine Kraft auf ihn einwirkt

F = m_t * a

Der Bewegungsänderung setzt der Körper einen Widerstand entgegen, genannt träge Masse m_t.

Weiters stammt ebenfalls von Newton das Gravitationsgesetz

F = G (m_s*M_s)/r² 

oder

F = m_s g 

auf der Erde (mit M_s = Erdmasse und r = Erdradius).

m_s ist hier so etwas wie eine Gravitationsladung, ganz analog der elektrischen Ladung in Bezug auf das elektrische Feld und  schwere Masse genannt.

Für ein Körper im Schwerefeld gilt dann nach Newtons drittem Gesetz:

F_Trägheit = F_Gravitation

m_t * a = m_s * g

Hier sind m_t und m_s zunächst einmal zwei unabhängige Konstanten und es ist erst mal ein experimenteller Befund, dass sie gleich (oder zumindest proportional zueinander) sind.

Die Gleichheit von schwerer und Träger Masse lässt sich aus keinem physikalischen Gesetz ableiten. Das hat schon vor Einstein viele Physiker beschäftigt.

Dann kam Einstein und hat m_t = m_s als physikalisches Gesetz postuliert und die Konsequenzen daraus ausgearbeitet - und heraus kam die Allgemeine Relativitätstheorie.

Da nach der speziellen Relativitätstheorie (träge!) Masse und Energie nur zwei Seiten der gleichen Medaille sind, folgt daraus auch unmittelbar etwa die Ablenkung von Licht im Gravitationsfeld.

Kommentar von 4ssec67 ,

und jetzt nochmal für masselose Teilchen bitte

Kommentar von Physikus137 ,

Ersetze einfach m_t = E/c², fertig. 😀

Antwort
von RunnerHH, 37

Schneller als Licht? Nein, das geht nicht. Das ist ein Gesetz:  Schneller als Licht geht nicht  - nur langsamer

Kommentar von bowie985 ,

Genauer gesagt heisst es:
Information kann sich nicht schneller wie mit Lichtgeschwindigkeit im Raum ausbreiten.
Raum selbst interessiert das nicht. siehe zB die Expansionsgeschwindigkeit des Kosmos.

Kommentar von RunnerHH ,

Ja, das stimmt, danke für die Ergänzung. Noch genauer heißt es "als" Lichtgeschwindigkeit, nicht "wie".

Antwort
von grtgrt, 16

Das Wort "Koordinatengleichheit" benutzt niemand. Was du wahrscheinlich damit meinst, ist die Tatsache, dass die Raumzeit 4 Dimensionen hat: Eine dieser Dimensionen ist die zeitliche Dimension. Sie wird ähnlich behandelt wie die 3 Raumdimensionen. Mit anderen Worten:

Raumzeit = Raum erweitert um die zeitliche Dimension

Um dich mit den Grundaussagen der Relativitätstheorie bekannt zu machen, lies bitte

Kommentar von 4ssec67 ,

ok ich dachte schon ich hätte da was falsch verstanden, weil in einem Wikipediaartikel das Wort Koordinatengleichheit auftauchte. aber das modell mit dem Daumenkino, das die dritte Dimension als Zeit nutzt, das ist mir durchaus bekannt

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