Was wäre wenn ich in Lichtgeschwindigkeit reise und mit jemanden auf der Erde telefoniere?
Hallo, ich gab gehört das wenn Ich z.B mit meiner Frau bin und Sie in Lichtgeschwindkeit durch das Universum reist, nach z.b 1 jahr sie immer noch lebt auf ihre Zeit und ich schon tot bin auf meiner Zeit. Erste Frage warum ist das so?
und zweite frage was ist wenn die möglichkeit gibt , wenn wir telefonieren und sie dann in lichtgeschwindigkeit reisen würde, wie kann es sein das ich schneller alter obwohl wir zusammen telefonieren ?
komisch formiliert aber ich hoffe ihr versteht was ich meine
Danke im Vorraus:)
15 Antworten
Was ich mich selbst mal gefragt hab:
Wenn ich in der nähe eines schwarzen lochs wär, Alter ich ja viel langsamer als auf erden, sagen wir mal 1h bei mir sind 2 jahren auf erden.
Wenn ich jetzt mit jemanden auf der erde einen videoanruf mach oder livestream oder so, wie müsste ich das sehen ?
Zeitraffer extrem oder was ?
Wenn da was nicht passt mit vonwegen, die daten kommen viel verzögert an oder so, gehen wir davon aus, dass wir ein “instant“ video machen, also exakt zeitgleich für beide
Ja, aber wenn für dich die Zeit gar nicht vergeht, könntest du natürlich nie wahrnehmen, wie schnell für die anderen die Zeit vergeht.
Das Phänomen nennt sich: "Zeitdilatation" bzw. Zeitdehnung.
Für ein bewegtes Objekt vergeht die Zeit langsamer, als für ein ruhendes Objekt (Eigenzeit).
Messbar wird das nur bei sehr großen Geschwindigkeiten und Entfernungen.
Ich denke, würde deine Frau dich zuhause auf der Erde anrufen, während sie sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegt, kann man nur hoffen das eure Telefonnr. kurz ist, denn sonst sind für dich schon 50 Jahre vergangen, bevor sie mit dem Wählen fertig ist ;)
Würde es doch dazu kommen, dass ihr miteinander sprechen könnt, stelle ich mir das zumindest so vor, als wenn jedes ihrer Worte ganz extrem in die Länge gezogen werden würde, wie mit einem Stimmenverzerrer, während sie aber eigentlich ganz normal spricht.
Ich verstehe aus dem Kontext zwei Fragen:
- Warum tritt bei Lichtgeschwindigkeit kein Alterungsprozess ein?
Wie vieles Anderes auch, ist die Antwort dem Physiker Albert Einstein zu verdanken. In seiner Relativitätstheorie ist u. a. davon die Rede, dass Zeit nicht absolut ist - sie ist relativ, was bedeutet, dass nicht jeder überall die gleiche Zeit misst. Gekoppelt ist diese Erscheinung an eine simple Tatsache, nämlich, dass die Raumzeit gekrümmt ist. Diese Krümmungen treten aufgrund von massereichen Objekten auf.
Nehmen wir als Beispiel unsere Erde. Sie krümmt aufgrund ihrer Masse die Raumzeit. Aufgrunddessen vergeht auf ihr die Zeit langsamer, als z.B. an Bord eines Satelliten. Sprich: In der Nähe massereicher Himmelskörper vergeht die Zeit langsamer.
Dieses Verlangsamen der Zeit lässt sich aber auch bei Geschwindigkeiten bemerken: Jeder hat seine eigene Zeit. Es scheint fast so, als würden subatomare Teilchen die Zeit mit sich "tragen". Umso höher die Geschwindigkeit, umso langsamer vergeht die Zeit.
Überträgt man nun dieses Gesetz auf die Lichtgeschwindigkeit, stellt sich heraus, dass keine Zeit mehr vergeht. Sie ist die höchste Geschwindigkeit.
Nun zur zweiten Frage:
Wenn ich mit meiner Frau telefoniere, warum altern wir nicht gleich schnell?
Die Zeit und die Tatsache, dass ihr miteinander telefoniert, hängen nicht miteinander zusammen. Sie kann trotzdem schneller altern als du, und trotzdem ist es euch möglich miteinander zu telefonieren.
Die Lichtgeschwindigkeit als absolute Größe hat noch nichts mit der Raumzeitkrümmung zu tun, sondern mit der lokalen Metrik in einem kleinen Teil der Raumzeit zu tun, ob diese nun gekrümmt ist oder nicht. Zwischen zwei räumlich und zeitlich eng benachbarten Ereignissen gibt es ein absolutes Abstandsquadrat
dτ² = dt² – ds²/c² = dt² – (1/c²)(dx² + dy² + dz²) (zeitartige Version)
dς² = ds² – c²dt² = dx² + dy² + dz² – c²dt². (raumartige Version)
Es ist also immer dς²=–c²dτ².
Falls dτ² positiv ist, ist dτ selbst die Eigenzeit, die Zeitspanne zwischen den Ereignissen in einem Koordinatensystem, in dem sie am selben Ort stattfinden.
Falls dς² positiv ist, ist dς selbst der Gleichzeitigkeitsabstand, der räumliche Abstand zwischen den Ereignissen in einem Koordinatensystem, in dem sie gleichzeitig sind.
Falls dς²=–c²dτ²=0 ist, handelt es sich um lichtartig getrennte Ereignisse.
Die Zeitdehnung ist ein speziellen Effekt der Relativitätstheorie und folgt notwendigerweise daraus, daß die Licht für alle Beobachter immer gleich schnell ist. Das kann ich jetzt nicht in einem Absatz herleiten, findest Du aber gefühlt 10¹³⁷ Male im Internet, google nach Minkowski-Diagrammen.
Daraus folgt übrigens auch, daß Du niemals mit Lichtgeschwindigkeit fliegen kannst. Du kannst Dich der Lichtgeschwindigkeit allerdings beliebig nahe annähern, und je näher Du ihr kommst, umso merkwürdiger sieht das Universum für Dich aus. bei 10% würdest Du mit freiem Auge nicht viel merken, bei 90% wäre es lustig, bei 99% beängstigend und bei 99.9% ist der Flug im Raumschiff kaum nocht von einem mißlungenen LSD-Trip zu unterscheiden („Wieso redet keiner mit mir“, „Warum sind die Sterne dort wo sie sind, und warum leuchten sie entweder blau oder rot?“, „Wo kommt die harte Strahlung her, die mich gerade röstet?“).
Wenn Du knapp an der Lichtgeschwindigkeit segelst, dann wird auch das Telephonieren zur Qual. Der Grund liegt an einer Kombination aus Laufzeiteffekten (das Licht ist ja, gesehen von Deiner Frau, nur unwesentlich schneller als du) und der Zeitdehnung. Die Signale würden also stark zeitversetzt bei Dir aufschlagen und Dir so vorkommen wie eine gaaaaanz langsam abgespielte Audiodatei, mit tiefer Baßstimme und gaaaanz langsam. Deiner Frau geht es genauso, und deshalb ist an eine Echtzeitkommunikation überhaupt nicht zu denken. SF-Bücher tricksen sich da meist mit irgendwelchen überlichtschnellen Kommunikationsmethoden aus der Affäre, aber in der Realität haben wir Null Hinweise, daß es so etwas geben könnte.
Hallo Tanyel,
um zu verstehen, was es mit dieser Thematik auf sich hat, fasst Du Zeit am besten nicht als etwas, was „vergeht“, sondern als Richtung in der Raumzeit auf.
Das ist nichts Mysteriöses, sondern einfach nur die Zusammenfassung der von einer Bezugs-Uhr U gemessenen Zeit t mit dem Raum in Bezug auf U zu einem Ganzen. Schließlich ist ein Ereignis E₁ (stell Dir z.B. vor, Du hast ein Date) nur durch Zeitpunkt t₁ und Ort r›₁ (stell Dir einen Pfeil von U aus vor) hinreichend beschrieben.
Es ist möglich und sinnvoll, beides zu einem einzigen Ausdruck (t|r›) zusammenzufassen, denn Fortbewegung und damit die Gleichortigkeit zeitlich getrennter Ereignissen ist relativ.
Das heißt: Bewegt sich eine Uhr U' mit konstanter Geschwindigkeit v› relativ zu U, so bewegt sich umgekehrt U relativ zu U' mit -v›, also gleich schnell in entgegengesetzte Richtung. Zwei mit U als Bezugs-Uhr nacheinander, aber am selben Ort stattfindenden Ereignisse finden mit U' als Bezugs-Uhr an verschiedenen Orten statt.
U' hat gleichsam eine andere zeitliche Vorwärtsrichtung als U, die Wege beider Uhren durch die Raumzeit, ihre Weltlinien (WL) sind gegeneinander geneigt. Die Geschwindigkeit der Uhren relativ zueinander ist gerade diese Neigung, und die von U' gemessene Zeit nennen wir t'.
GALILEIs Relativitätsprinzip und die LichtgeschwindigkeitDie Naturgesetze (=grundlegenden Beziehungen zwischen physikalischen Größen) sind unabhängig davon, welche Uhr wir als Bezugs-Uhr ansehen. Dieses Prinzip ist nicht neu, es geht auf GALILEI zurück, der bis hierher alles hätte unterschreiben können - und NEWTON natürlich auch.
Was beide noch nicht wissen konnten, ist, dass auch die Tatsache, dass die Lichtgeschwindigkeit den Betrag c hat, ein Naturgesetz ist, da sie aus MAXWELLs Elektrodynamik folgt. Das mach c zu dem absoluten Tempo: Was immer sich also relativ zu einer Uhr mit c bewegt, bewegt sich relativ zu jeder Uhr mit c.
Als Konsequenz daraus ergibt sich, dass außer der Gleichortigkeit zeitlich nacheinander liegender Ereignisse auch die Gleichzeitigkeit räumlich getrennter Ereignisse relativ ist.
Abstände in der RaumzeitIn der NEWTONschen Physik ist der zeitliche Abstand zweier Ereignisse absolut, d.h., ∆t'=∆t. Falls ∆t=0 sein sollte, ist auch der räumliche Abstand ∆s absolut, und damit auch die Länge eines Objekts.
Da Gleichzeitigkeit relativ ist, lässt sich das nicht aufrecht erhalten. Anstelle der Gleichzeitigkeit als absoluter Eigenschaft tritt die Eigenschaft, raumartig getrennt zu sein. Dies bedeutet, dass das raumartige MINKOWSKI-Abstandsquadrat (benannt nach einem Professor von EINSTEIN)
(1.1) Δς² = Δs² – c²Δt² = Δs'² – c²Δt'²
positiv und damit Δς selbst reell ist. Nur solche Ereignisse können überhaupt gleichzeitig sein, und Δς ist dann ihr Gleichzeitigkeitsabstand, d.h., der räumliche Abstand bezüglich einer unbeschleunigten Uhr, in Bezug auf die sie gleichzeitig sind.
Potentiell gleichortige Ereignisse heißen zeitartig getrennt, d.h., dass
(1.2) Δτ² = -Δς²/c² = Δt² – Δs²/c² = Δt'² – Δs'²/c²
positiv und damit Δτ selbst reell ist. Diese Größe heißt dann die Eigenzeit und ist der zeitliche Abstand, den eine unbeschleunigte Uhr anzeigen würde, in Bezug auf die sie gleichortig sind.
Den Grenzfall Δτ²=-Δς²/c²=0 stellen die lichtartig getrennten Ereignisse dar, etwa Absendung und Ankunft eines Licht- oder Funksignals.
Die Gleichungen (1.1-2) erinnern an den Satz des PYTHAGORAS, aber das Minuszeichen macht den Unterschied zwischen Zeit und Raum aus und bringt auch zum Ausdruck, dass der geradeste Weg durch die Raumzeit zwischen zwei Ereignissen nicht der kürzeste, sondern der längste ist.
Nun zur Frage:Ich hab gehört dass, wenn Ich z.B mit meiner Frau bin und Sie in Lichtgeschwindigkeit durch das Universum reist,…
Das ist nicht möglich, und das ist auch leicht einsehen: Sie müsste sich relativ zu sich selbst bzw. der eigenen mitgeführten Uhr mit c bewegen, und das ist natürlich Unsinn, denn relativ zur eigenen Uhr bewegt man sich ja gar nicht.
Theoretisch kann sie relativ zu Dir etwa c beliebig nahe kommen, aber ihre Weltlinie muss zeitartig bleiben.
…nach z.b 1 jahr sie immer noch lebt auf ihre Zeit und ich schon tot bin auf meiner Zeit. Erste Frage warum ist das so?
Weil sie weniger Zeit erlebt hat als Du, denn sie hat sozusagen in der Raumzeit einen Umweg und damit - s.o. - eine Abkürzung genommen. Das macht sich auch bei wesentlich geringeren Geschwindigkeiten schon bemerkbar, sofern die nur nicht sehr klein gegen c sind.
Kommunikationwas ist…, wenn wir telefonieren …, wie kann es sein das ich schneller alter obwohl wir zusammen telefonieren ?
Echtzeitkommunikation wird nicht funktionieren, weil Eure Abstände sehr groß werden. Du kannst theoretisch Funkkontakt halten, der dann aber ähnlich funktionieren wird wie Mail- oder Briefkontakt.
Du kannst Dir den Zeitunterschied auch ohne die etwas abstrakte Gleichzeitigkeit anhand des DOPPLER-Effekts erklären: Solange sich Deine Frau mit v von Dir entfernt, kommen Deine Signale um den BONDI-Faktor
(2) K := √{(c + v)/(c – v)}
auseinandergezogen und um 1/K „rotverschoben“ bei ihr an und umgekehrt.
In dem Augenblick, wo sie anhält, kommen Deine Signale bei ihr in normaler Frequenz an, und wenn sie mit v auf Dich zukommt, sogar um 1/K zusammengestaucht und um K „blauverschoben“.
In der Zwischenzeit hat sie relativ zu Dir aber schon eine gewisse Entfernung Δs erreicht, und erst weitere Δs/c später siehst Du sie sozusagen anhalten und umkehren. Ihre Geschwindigkeit sieht dann übrigens deutlich größer aus als sie in Wirklichkeit ist, u.U. sogar größer als c. Du siehst sie also quasi im Zeitraffer, aber viel kürzer als sie Dich.
Ich möchte Dir ein Bild ans Herz legen: Stell Dir vor, Du und andere Personen stehen auf einer unendlich ausgedehnten Ebene. Je weiter jemand von Dir entfernt ist, desto größer ist der Winkel zum Lot, unter dem Du seine Füße siehst. Der Winkel steht für sein Tempo (engl. speed) relativ . Im 90°-Winkel siehst Du die Fluchtlinie; sie steht für c selbst. Die Fluchtlinie ist unerreichbar, und wenn Du in eine Richtung, wo jemand „näher“ an der Fluchtlinie zu stehen scheint, zu gehst, stellst Du alsbald fest, dass Du ihr gar nicht näher gekommen bist.
Natürlich kannst Du Dich von Deinem ursprünglichen Standort so weit entfernen, dass Deine Füße von dort aus der Fluchtlinie beliebig nahe aussehen.
Wenn es instant wäre, würdest du vom schwarzen Loch aus alle hyperschnell sehen. Sie würden sich extrem schnell bewegen und sprechen. Schließlich vergeht ja deine Zeit relativ zu denen extrem langsam und dir erscheint daher alles andere schnell.