Was ist die Zeitdilatation?

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1 Antwort

Uhren, die sich relativ zum Beobachter bewegen, gehen langsamer. (Allgemein: alle physikalischen Vorgänge laufen für einen Beobachter umso langsamer ab, je schneller er sich gegenüber diesen Vorgängen bewegt.)

Für den Wartenden am Gleis geht die Uhr eines Reisenden in einem durchfahrenden Zug langsamer als die Bahnhofsuhr. Umgekehrt geht für den Reisenden im Zug die Bahnhofsuhr langsamer als die eigene.

Das hängt damit zusammen, dass sich die Beobachter zwar einig darüber sind, an welchem Kilometerstein sich der Zug befindet, wenn die Uhr des Reisenden 12.05 Uhr anzeigt, aber nicht, zu welcher Zeit das stattfindet. Und sie sind sich auch nicht darüber einig, wo der Zug sich befindet, wenn die Bahnhofsuhr 12.05 Uhr anzeigt.

Dies hängt damit zusammen, dass Zeit und Raum eine untrennbare Einheit bilden, so wie die drei Raumdimensionen unter sich. Sonst könnte man Gegenstände nicht im Raum drehen.

Zwar hat die Zeit eine gewisse Sonderrolle - man kann z. B. durch einfache Drehung die Zeitrichtung nicht umkehren - aber einige Phänomene funktionieren immer noch.

Stell dir zwei Autos vor, die sich an einem Autobahnkreuz treffen. PKW A fährt auf der Autobahn richtung Norden mit einer konstanten Geschwindigkeit von 100 km/h, PKW B fährt mit einer konstanten Geschwindigkeit von 100 km/h auf der Autobahn richtung Nordosten.

Nach einer Stunde hat jeder PKW in seiner eigenen Vorwärtsrichtung 100 km zurückgelegt, der jeweils andere aber nur knapp 71 km (100 km * cos(45°)).

Für jeden von beiden hat der andere also weniger Strecke (in Vorwärtsrichtung) gemacht, hat dafür aber eine bestimmte Entfernung quer zur Autobahn des jeweiligen Beobachters gemacht.

Ebenso bewegt sich ein Beobachter für sich selbst gesehen nicht im Raum, dafür aber mit maximaler Geschwindigkeit in Zeitvorwärtsrichtung. Eine zum Beobachter bewegte Uhr bewegt sich mit einer bestimmten Geschwindigkeit im Raum und legt deshalb nur weniger "Strecke" in Zeitvorwärtsrichtung zurück.

Eine genauere Untersuchung ergibt, dass es in der 4-dimensionalen Raumzeit nur eine einzige Geschwindigkeit gibt - die Lichtgeschwindigkeit. Die Bewegungszustände verschiedener Körper unterscheiden sich nur darin, wie groß der Anteil hiervon in Zeitrichtung und wie groß der Anteil hiervon in Raumrichtung ist.

(Ich habe hier etwas salopp von "Geschwindigkeit in Zeitrichtung" und "Bewegung in der Zeit" geredet, als wenn es trotz Relativitätsprinzips eine irgendwie festgelegte unabhängige Zeit gäbe. Für eine Vorstellung davon, was hier passiert, reicht das völlig aus; für eine Ausarbeitung in einer Hausaufgabe im Studium müsste man hier die "Eigenzeiten" der Beobachter heranziehen, dadurch wird die Betrachtung deutlich komplizierter, am Ergebnis ändert sich aber nichts.)

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Kommentar von BatmanZer
10.04.2016, 17:34

Vielen Dank! Sehr schön erklärt!

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Kommentar von SlowPhil
13.04.2016, 04:14

Das Bild mit den gleich schnell fahrenden Autos verwende ich wegen seiner Anschaulichkeit auch gern.

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