Frage von raminxd, 250

Warum altert man langsamer bei schnellerer Geschwindigkeit?

Also ich versteh die Logik hinter Einsteins Theorie und halt die ganze Sache mit der Zeitdillitation. Aber warum muss man dann z.B. langsamer altern. Ich meine die Zeit ist ja etwas war wir Menschen so definiert haben. Und dass wenn man sich bewegt das Licht mehr Strecke zurücklegen muss und somit eine längere Zeit. Somit vergeht die Zeit langsamer... aber warum? Nur weil Licht das schnellste ist, muss mein Körper, der nicht unbedingt der von den Menschen festgelegten Definition von Zeit gehorchen muss, doch nicht unbedingt langsamer alter... Mein Körper gehorcht ja nicht dem Licht.

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von hypergerd, 98

Eigentlich hat Ute alles schon gesagt. 

Ich probier es mal kurz & einfach:

1. Würde es keiner mitbekommen, wenn wir nicht solche genauen Atomuhren hätten! Diese winzigen Zeiten (bei Astronauten etwa 1 ms pro Jahr) haben mit dem Begriff "Altern" kaum was zu tun ( "Altern" ist bei Zwillingen erst ab etwa 5 Jahre ein Unterschied merkbar).

2. Oft wirkt die Gravitation entgegen: mit mehr Gravitation vergeht Zeit langsamer. Das, was bei den Astronauten durch hohe Geschwindigkeit langsamer vergeht, wird durch Verkürzung der Zeit durch weniger Gravitation im All fast neutralisiert.

3. Die relative Zeit wirkt auf das komplette System! Ein Mensch braucht mindestens ein Raumschiff. Alles im und um das Raumschiff herum hat seine eigene relative Zeit -> & dazu gehört auch das ALTERN! Wenn Dir der Bezug fehlt, stellst Du die Unterschiede erst bei der Rückkehr fest!

Nun könnten einige nachfragen: aber man könnte doch per "Funkverbindung" die Zeiten vergleichen... Ha -> da muss ich bei Raumschiff Enterprise auch innerlich lachen: schon die Entfernung zum Mars (für Raumschiff Enterprise in wenigen Sekunden erreicht) hat in Wirklichkeit eine Zeitverzögerung von 20 min, d.h. zwischen Anfrage & Antwort vergehen 40 min! Mit so einer Verzögerung versuche mal Unterschiede von tausendstel Sekunden zu vergleichen!

4. Um das "System" besser vorzustellen, betrachte die Energie: um das System gegenüber dem alten System (Startpunkt) merklich (Unterschiede mit einfachen Uhren) zu verändern, braucht es unvorstellbare Energiemengen (die wir heute noch nicht aufbringen können)! Diese "Geschwindigkeitsenergie" hat ja jeder im System mitbekommen, also warum sollten sich Deine Zellen (beim Altern) anders verhalten, als Atom-Zerfallsprozesse, Quarzuhren, Federpendeluhren (keine Masse-Pendel-Uhren) ...

Die Konstantheit des Lichtes bezieht sich auf alle elektromagnetischen Wellen im Vakuum! Du glaubst nicht, wieviel elektrische & magnetische Wellen in Deinem Körper sind. Glaub nicht, dass Du was besonderes bist. Wir sind alle aus Atomen & können uns den Naturgesetzen nicht entziehen.

Kommentar von hypergerd ,

Korrektur: Konstantheit der Lichtgeschwindigkeit  

bezog sich auf "Mein Körper gehorcht ja nicht dem Licht"

Expertenantwort
von uteausmuenchen, Community-Experte für Astronomie, Physik, Universum, 90

Hallo raminxd,

Einsteins Spezielle Relativitätstheorie lehrt uns, dass wir uns von einer intuitiven - aber eben falschen - Annahme verabschieden müssen: Dass die Zeit immer und absolut gleich schnell vergeht.

Einstein beginnt mit einer Überlegung, die etwas mit einer Eigenschaft von "Inertialsystemen" zu tun hat. Ein Inertialsystem, das ist ein Beobachtungssystem, das sich gleichförmig bewegt - also geradeaus mit konstanter Geschwindigkeit. Es gibt keine Beschleunigungen.

Wenn sich ein Beobachter in einem geschlossenen Raum befindet - ohne Fenster - dann kann er nicht wissen, ob er in Ruhe ist oder ob er sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegt. Auf ihn wirkt keine der Bewegung geschuldete Kraft, anhand derer er entscheiden könnte, ob sein Kasten, in dem er sitzt ruht oder in Bewegung ist. Der Beobachter im Kasten kann durch keine Messung herausfinden, ob er in Ruhe ist - oder nicht.

Wenn das stimmt und unser Beobachter in seinem Kasten die Lichtgeschwindigkeit misst, dann muss er auch immer denselben Wert für die Lichtgeschwindigkeit finden. Er kann also auch nicht durch Messung der Lichtgeschwindigkeit herausfinden, ob er sich bewegt oder nicht.

So. Und damit hast Du Einsteins fundamentale Erkenntnis in der SRT:

In allen gleichförmig bewegten Bezugssystemen ist die Lichtgeschwindigkeit dieselbe.

Das bedeutet allerdings, dass sich Licht fundamental anders verhält, als wir es im Alltag kennen.

Wenn Du auf einen Freund zugehst und er auf Dich, dann addieren sich Eure beiden Geschwindigkeiten zu Eurer Relativgeschwindigkeit. Kommt ein Lichtstrahl auf Dich zu, so kommt er immer mit c = 300 000 km/s auf Dich zu, egal, ob Du darauf zugehst oder nicht.

Diese Erkenntnis widerspricht also zunächst einmal unserer Alltagserfahrung. Sie ist mittlerweile aber hervorragend experimentell nachgewiesen.

Alle anderen bekannten Schlussfolgerungen der SRT ergeben sich aus dieser zentralen Erkenntnis.

Wichtig: Weil diese Überlegung eben für konstante Geschwindigkeiten galt, gelten auch die Aussagen der SRT immer für 2 relativ zueinander gleichförmig (also mit konstanter Geschwindigkeit) bewegte Beobachter.:

Wenn ein Beobachter auf die Uhr eines relativ zu ihm gleichförmig bewegten Beobachters blickt, so wird sein Ablesen der Uhr des bewegten Beobachters dadurch beeinflusst, dass das Licht zwischen ihm und der Uhr auch nur endlich schnell unterwegs ist.

Ein ruhender Beobachter sieht eine bewegte Uhr deshalb langsamer laufen. Auch die Messung von Längen in Bewegungsrichtung verändert sich. Der bewegte Beobachter bemerkt von diesen Effekten zunächst nichts.

Der Witz ist aber: Wenn wir den bewegten Beobachter abbremsen (Wechsel des Bezugssystems, kein Inertialsystem mehr(!)) und beide Beobachter dann ihre Uhren vergleichen, dann stellt man fest, dass die bewegte Uhr tatsächlich langsamer gegangen ist. Es ist also nicht nur ein optischer Effekt, den Einstein beschreibt.

Einstein hat mit der SRT eine ganz wesentliche Eigenschaft der Raumzeit herausgefunden: Wie Raum und Zeit für uns sind, das hängt für uns davon ab, wie wir uns durch die Raumzeit bewegen.

Für einen massebehafteten Körper gibt es eine von der Natur vorgegebene unerreichbare Maximalgeschwindigkeit, mit der wir durch die Raumzeit können. Sind wir im Raum in Ruhe, so können wir mit Maximalgeschwindigkeit durch die Zeit reisen. Beginnen wir uns durch den Raum zu bewegen, so müssen wir etwas von der Reisegeschwindigkeit durch die Zeit abzwacken.

Zum Weiterlesen:

http://www.einstein-online.info/vertiefung/LichtuhrZeitdilatation

Der Effekt der "Zeitdilatation" ist bestens nachgewiesen, zum Beispiel im Experiment von Hafele und Keating, obwohl er für typische Geschwindigkeiten klein ist. Bei diesem Experiment hat man in Langstreckenflügen mit genau gehenden Atomuhren die Effekte gegenüber einer ruhenden Uhr am Boden eindeutig gemessen. Auch die Myonen-Höhenstrahlung wird erst im Bild der Zeitdilatation verständlich.

Grüße

Antwort
von YStoll, 137

Zeit ist nicht vom Menschen festgelegt. Denn es gab Zeit schon vor Menschen.
Du alterst nicht langsamer, die physiologischen und biologischen Prozesse in deinem Körper laufen praktisch unverändert ab.
Es ist die Zeit selbst, die langsamer vergeht (relativ zu einem ruhenden Beobachter). Für deine Wahrnehmng vergeht die Zeit also genauso schnell wie zuvor.

Antwort
von W00dp3ckr, 129

DU siehst immer Deine Zeit.

Wenn aber jemand von außen in Dein System reinguckt (Du fliegst ganz schnell an einem vorbei, Dein Raumschiff ist "Dein System"), dann seht DER in Deinem System eine langsamere Zeit.

Sonst müsste das Licht das in Deinem System von hinten im Raumschiff nach vorn im Raumschiff fliegt schneller sein als in seinem System. 

Dass es Zeitdilatation gibt, kann man dadurch nachweisen, dass man Partikel, die eine kurze Halbwertszeit haben, sehr schnell beschleunigt. Die schnellen partikel haben eine nachweisbar höhere Halbwertszeit.

Antwort
von grtgrt, 119

Die Aussage, dass man bei höherer Geschwindigkeit langsamer altert, stimmt so nicht wirklich.

Was Einsteins Relativitätstheorie tatsächlich sagt, findet sich zusammengestellt in Notiz http://greiterweb.de/zfo/Relativ.htm#msgnr0-144 .

Kommentar von grtgrt ,

Bitte bedenke auch: 

Es gibt gar keinen absoluten Geschwindigkeitsbegriff (die Lichtgeschwindigkeit mal ausgenommen):

Man kann stets nur davon sprechen, wie schnell sich ein Objekt relativ zu einem gegebenen anderen Objekt bewegt.

Kommentar von Physikus137 ,

Nur ist die Beschleunigung nicht die Ursache für den Altersunterschied (jetzt mal bezogen auf das Zwillingsparadoxon), wie man oft ließt. Dieses Argument läßt sich leicht dadurch entkräften, dass der Altersunterschied von der Länge der Reise abhängt. Die Beschleunigung ist nur ein Indiz für die Asymmetrie zwischen dem Zuhause gebliebenen und dem reisenden Zwilling. Letzterer muss nämlich von einem in ein anderes Inertialsystem wechseln, will er zurückkommen. Das Paradoxon gibt es übrigens auch für gleich beschleunigte Zwillinge.

Siehe z.B. https://www.researchgate.net/profile/S_Boughn/publication/241349452_The_case_of_...

Kommentar von grtgrt ,

In diesem Papier wird falsch argumentiert. 

Richtig ist: Aus Sicht der Zwillinge ergibt sich während ihrer gesamten Reise keinerlei Altersunterschied. 

BEWEIS: Im betrachteten Szenario bewegen sich die Zwillinge mit stets gleicher Beschleunigung und somit auch mit stets gleicher Geschwindigkeit, so dass der Abstand, den sie zueinander haben, aus ihrer Sicht konstant bleibt. Das aber bedeutet, dass sie - aus ihrer Sicht heraus - auch gleich schnell altern.

Kommentar von grtgrt ,

Man sollte sich das Ganze so vorstellen: 

Objekte können nur dann unterschiedlich schnell altern, wenn sie verschieden geformte Wege durch die Raumzeit nehmen. Das aber ist gleichbedeutend mit unterschiedlicher Beschleunigung.

Antwort
von gilgamesch4711, 35

  Der HAL der Nachbarabteilung; Gert Kistner

  " Dr. T; ich verbiete Ihnen, mich anzusprechen - weil Sie ein Idiot sind. "

  Seine Frau Anneliese saß an der Kantinenkasse; aus Rache wurde sie mein " Kumpel " Und eines Tages

  " Ganz leise Alfons. Ich bin eine Pflicht bewusste Ehefrau; nur unanständige Sachen mache ich nicht mit. Von Hinten lass ich den Gert nie ran ... "

  Dies also der Umgangston in einem Welt-Elektronikunternehmen. Dann wieder Herr Kistner

  " Herr Dr; ich erwarte von Ihnen eine PHYSIKALISCHE URSACHE, warum Uhren im bewegten System langsamer gehen. "

  Na dann wollen wir mal; euer ganzes Blabla hätte den gewiss nicht befriedigt.

  Gehen wir aus von einem Dilatationsfaktor von 1 : 10 . Dann wiegst du aber auch 700 kg statt bisher 70 . Diese ganze Masse muss das Raumschiff ja von Irgendwoher beziehen; für mehr Treibstoff benötigst du immer noch mehr treibstoff als Antrieb ...

  Aber gersetzt den Fall, es gäbe so etwas. Jetzt gilt aber E = m c ² ; jedes Molekül Zucker setzt im Stoffwechsel auch die zehnfache Energie frei. Bloß in welcher Zeit?

  In der relativistischen Dynamik ist die Wattzahl z.B. deines Herzschlags eine Invariante; ein Skalar. Ergo a tergo die zehnfache Energie bei gleicher Leistung ===> Du benötigst die zehnfache Zeit für den gleichen Stoffwechsel.

Antwort
von TSoOrichalcos, 39

Lichtgeschwindigkeit ist eine Konstante! Raum und Zeit "biegen" sich so, dass sie auch konstant bleibt.

Antwort
von kami1a, 41

Hallo! Ute hat das perfekt erklärt. In meinen Worten : Man altert nicht langsamer sondern befindet sich auf einer anderen Zeitschiene, alles Gute. 

Antwort
von Lord2k14, 102

Zeit ist keine Erfindung von uns. Nur die Einheit haben wir erfunden. Die Zeit vergeht für jemanden, der sich schnell bewegt nunmal langsamer im Verhältnis zu einem, der still steht. Du alterst ganz normal weiter, für dich und deine Position.

Antwort
von BurningAfter, 101

Einsteins Theorie bezieht sich lediglich auf einen Beobachter, nicht auf den Körper selbst.

Der Körper altert zwar für den Beobachter langsamer, aber aus Sicht des Alterndend bleibt es gleich.


Kommentar von Lord2k14 ,

So ist es!

Kommentar von MirlieB ,

Was passiert dann, wenn derjenige, der da im Weltall rumgezischt ist zurück zur Erde kommt? Ist er dann gleich alt wie ein Gleichaltriger zum Zeitpunkt des Beginns der Reise?

Kommentar von YStoll ,

Nein, jünger. Google mal "Zwillingsparadoxon".

Kommentar von MirlieB ,

Alles fürchterlich theoretisch. Wie wird denn das Alter der Zwillinge gemessen? Mit einer Uhr? Die dürfte bei veränderten physikalischen Bedingungen anders laufen. Interessant wäre eine biologisch genaue Analyse. Aber damit wäre wieder nichts bewiesen, außer dass sich der menschliche Körper unter veränderten physikalischen Bedingungen anders verhält...

Kommentar von JonIrenicus ,

Algebraische Quantenfeldtheorie z.B. ist "fürchterlich theoretisch", aber nicht die spezielle Relativitätstheorie.

Kommentar von W00dp3ckr ,

Google mal Myon Relativitätstheorie: http://greiterweb.de/spw/Myonen.htm

Da ist genau das: Du hast Teilchen, die sehr schnell sind. Wenn sie schnell sind, zerfallen sie langsamer, als wenn sie langsam sind.

Wir (bzw. das Messgerät) sind in dem Fall der stehende Beobachter, und das Myon ist dabei das bewegte System, in dem die Zeit langsamer läuft.

Kommentar von Physikus137 ,

Der mit den grauen Haaren und dem künstlichen Gebiss ist der ältere, würd ich mal sagen.😉

Antwort
von MirlieB, 98

Ich bin ganz deiner Meinung und hoffe irgendjemand hier hat ne gute Antwort parat. Was hat sich Einstein nur dabei gedacht?

Antwort
von ALEMAN2015, 92

Deine Ueberlegung halte ich fuer richtig. Die biologischen Funktionen veraendern sich nicht in Abhaengigkeit von einer willkuerlich definierten Geschwindigkeit. Da ist Einstein wohl vor lauter Mathematik der Blick auf die Physik abhanden gekommen.

Kommentar von YStoll ,

Die Relativitätstheorie wurde schon mit zahlreichen Experimenten belegt.

Kommentar von grtgrt ,

Aber sie sagt ja auch gar nicht, dass der Alterungsprozess bei zunehmender Geschwindigkeit langsamer verläuft (er tut es nur scheinbar). 

Siehe https://www.gutefrage.net/frage/warum-altert-man-langsamer-bei-schnellerer-gesch...

Kommentar von Ahzmandius ,

Das ist eben doch so, Stichpunkt Myonen. Wenn dieser Effekt nicht tatsächlich stattfinden würde, könnte man diese Teilchen nicht auf der Erde nachweisen ;-)

https://www.youtube.com/watch?v=4T4crhUTxAw

PS: Meinst du nicht, dass eine andere "Gute Fragen" Frage als Quelle ziemlich arm ist?

Kommentar von ALEMAN2015 ,

Es kann vielleich auch andere Guende dafuer geben, dass Myonen bis auf die Erde kommen. Man muss ja nicht gleich eine solch exotische Erklaerung heranziehen. Aber danach forschen die Physiker nicht, weil sie froh sind, ihren "Beweis" in der Tasche zu haben.

Kommentar von uteausmuenchen ,

ALEMAN2015,

der Witz ist: jede andere, extra für die Myonen ausgedachte Erklärung wäre erheblich exotischer.

Denn sie müsste erst einmal erklären, warum die Effekte der Relativitätstheorie, die die gemessenen Myonenlebensdauern exakt berechnen lassen NICHT zutreffen sollen - nur um dann eine andere Erklärung anzubieten, die rein zufällig auf exakt dasselbe Ergebnis führt.

DAS ist exotisch...

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