Frage von SergeyWest, 19

Warum vergeht die Zeit nahe eines massereichen Objekts relativ langsamer?

Heil Physik

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von WilderHilde, 14

Raumzeit und Masse stehen in direkter Wechselwirkung miteinander.

Heil Google

Kommentar von HantelbankXL ,

Das ist eher eine Folgerung und keine Begründung.

Kommentar von WilderHilde ,

Stimmt. Zur Begründung brauchen wir doch noch eine vierte Dimension. Und da stoße ich schon an meine Grenzen. Da schon von gehört?

Kommentar von HantelbankXL ,

Gehört schon, auch sogar von einem 12- dimensionalen Universum. Die Betonung liegt auf gehört, tief auseinandergesetzt habe ich mich damit nicht.

Kommentar von nordin ,

Ehm sehr interressant Hantelbank können sie mir es bitte erklären was ihr damit meint dass man die vierte Dimension bräuchte um diese Antwort zu begründen, Danke!

Expertenantwort
von SlowPhil, Community-Experte für Physik, 13
Warum vergeht die Zeit nahe eines massereichen Objekts relativ langsamer?


Das hängt damit zusammen, dass ein Gravitationsfeld eigentlich ein Beschleunigungsfeld ist, dass alle Körper im Prinzip gleichermaßen beschleunigt, die Kraft also proportional zur (trägen) Masse ist. Diese Erkenntnis geht noch auf Galilei zurück.

Eine einstweilige heuristische Erklärung beruht auf der Energieerhaltung und der Quantentheorie.
Diese besagt nämlich, dass jeder Teilchenenergie ε eine Frequenz

f=ε/h

entspricht; h ist dabei das Planck'sche Wirkungsquantum, eine universelle Konstante. Insbesondere elektromagnetische Strahlung besteht aus Portionen zu

ε=hf,

den Photonen. Diesen kann man gemäß Einsteins Formel E=mc² die »Effektivmasse«

ε/c²=hf/c²

zuschreiben, sodass die Energieerhaltung näherungsweise zu der Bedingung

(1) hf(1 + V_g/c²) = const.

führt, wobei V_g das Gravitationspotential ist. Die Frequenz ist ein Maß der Zeit, und somit kann man, wenn ein Potential tatsächlich sämtliche Frequenzen (und sonstige Dauern von Vorgängen) um denselben Faktor verändert, ohne das dies ein Betroffener merken würde, von einer Veränderung der Zeit selbst sprechen. Einsteins ART sagt nun gerade, dass genau dies der Fall ist.

Die o. g. Eigenschaft (zur Masse proportional zu sein) nämlich haben sonst nur Trägheitskräfte, etwa Zentrifugalkraft, die nur in gewissen (nämlich entsprechend beschleunigten) Koordiatensystemen überhaupt als eigene Kräfte in Erscheinung treten, in anderen aber einfach nur durch die Massenträgheit verursachte Gegenkräfte zu äußeren Kräften darstellen, die den Bewegungszustand von Körpern verändern, oder gar nur Scheinkräfte wie bei der Corioliskraft, weil eine gerade Bahn in einem rotierenden Bezugssystem gekrümmt erscheint.

Einstein brachte dies auf die Idee, dass selbst die Gravitation eine Art Trägheitskraft ist, die man wegtransformieren kann, und zwar bis auf ihre Inhomogenitäten, die sich dann als innere Krümmung der Raumzeit geometrisieren lassen. Es ist einem Experimentator in einem geschlossenen Laboratorium nicht möglich, zu entscheiden, ob das Labor stationär in einem Gravitationsfeld ist oder ob es gleichförmig beschleunigt.

Antwort
von ThomasJNewton, 7

Die Begründung liefert die Allgemeine Relativitätstheorie.
Und deren "Richtigkeit" wurde x-fach und sehr genau bestätigt.

Mit einer eigenen Theorie wirst du also keinen Blumentopf gewinnen können.

Die ART ist aber nicht so einfach zu verstehen wie die SRT.
Weder oberflächlich qualitativ noch mathematisch.
Warum vergingen wohl 10 Jahre zwischen der SRT und der ART?

Aber eine andere Wahl hast du nicht, als die ART zu verstehen oder es bleiben zu lassen.
Wobei beim "Verstehen" noch der Kompromiss besteht, nur den Ansatz und die Folgen zu verstehen, im Bewusstsein, dass man eben ein sehr sehr geringes Verständnis hat.

Etwa so, wie du ein Auto fahren und betanken kannst, ohne ein echter Autofachmann zu sein.
Das ist aber immer noch besser, also noch nie ein Auto gesehen zu haben, außer in Filmen, und darüber zu spekulieren, welche Tierchen unter der Motorhaube für den Antrieb sorgen, und wie/womit die gefüttert werden.

Antwort
von grtgrt, 9

Die Gravitationskraft, die von der großen Masse ausgeht, beschleunigt dich in Richtung der Masse.

Nun hat Einstein aber entdeckt, dass beschleunigte Objekte langsamer altern bzw. beschleunigte Uhren langsamer gehen - für sie die Zeit also langsamer verstreicht als für weniger oder gar nicht beschleunigte Objekte. Man kann nicht wissen, warum das so ist - die Natur ist einfach so.

Nebenbei: Auch für Kinder in einem Karussel vergeht die Zeit etwas langsamer als für am Boden stehende - einfach deswegen, weil auch jede Kreisbewegung eine beschleunigte Bewegung ist.

Kommentar von SergeyWest ,

meine Frage kamm wegen dem Film Interstellar. Ich meine wenn man vor einem schwarzen loch jetzt ist und sich nicht einsaugen lässt sondern um her kreist

Kommentar von grtgrt ,

Solange man dem Schwarzen Loch nicht nahe genug kommt (sich also außerhalb seines Ereignishorizonts befindet), wirkt das Schwarze Loch auf uns ebenso wie ein Stern gleicher Masse. Da seine Masse aber groß ist - und die Beschleunigung, der man beim Umkreisen des Lochs ausgesetzt ist, dann also auch groß ist, wird man nahe beim Loch deutlich langsamer altern als in sehr großer Entfernung davon.

Antwort
von HantelbankXL, 7

Das ist eine sehr interessante Frage, auf die vielleicht nicht einmal der Begründer der Relativitätstheorie Albert Einstein eine Antwort hätte.

Kommentar von SergeyWest ,

ich habe eine eigene Theorie aufgestellt dass die Zeitdilatation Längenkontraktion und meine Frage beantworten könnte :) vielleicjt stimmt sie ja sogar ;)

Kommentar von HantelbankXL ,

Es würde mich interessieren (nur wenn du willst natürlich), wie diese aussieht.

Kommentar von SergeyWest ,

Längenkontraktion. Meine Theorie wäre das z.B wenn rine Rakete nahezu mit Öichtgeschwindigkeit flieht mit der Raum-Zeit wechselwirkt. Damit meine ich das die Rakete den Raum vor ihr "staucht". Das würde das scheinbare verkürzen erklären. Wenn die Rakete nun den Raum staucht muss das Licht durch den gestauchten Raum erstmal hindurch. (Das Licht würde immer noch mit der Konstante "leuchten"). Aber wenn der Raum gestaucht wird, muss doch die Rakete auch dünner werden? Nein, der Raum wird nur knapp innerhalb der Rakete gestaucht und wenn die Rakete durch geflogen ist, wieder ausgedehnt (normalisiert). Bei der Gravitation ist es genauso. Das wird jetzt etwas schwerer sich vorzustellen :). Stell dir vor du hast eine karrierte Ebene und dann legst du etwas schweres hinein wie eine Sonne. (Das ist jetzt anders nicht wie ein Tuch halten und eine Kugel rollen lassen. Stell dir vor diese Ebene dehnt sich erst kurz vor der Sonne und nicht von deinen Händen aus, sondern l kurz vor det Kugel wird die Ebene gekrümmt. Hoffe du konntest es dir jetzt vorstellen :). Ketzt beobachten wir das ganze Zweideminsional von oben. Wir erkennen dann, dass der Raum bei der Sonne gestauchter ist (nicht gekrümmt, da wir es zweidimensional betrachten). Wrnn wir nun in diese Stauchung hineinfliegen würden, würde die Längenkontraktion und die Zeitdilatation wieder auftreten. Hoffe du hast alles verstanden und konntest mir nachvollziehen ;)

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