Frage von mliap, 48

Wieso wird unsere biologische Uhr relativ zu denen, die wir zurücklassen, bei Lichtgeschwindigkeit verlangsamt?

Rein hypothetische Frage, angenommen man befindet sich am Ereignishorizont:

Die atomaren und subatomaren Prozesse werden durch die Gravitation "ausgebremst" (vereinfacht gesprochen) und unsere biologische Uhr verläuft somit, im Bezug zu Menschen die noch die Erde bewohnen, langsamer.

D.h. eine Sekunde auf diesem Planeten könnten Stunden, Tage oder Jahre auf der Erde sein.

Wenn ein Mensch mit Lichtgeschwindigkeit reisen könnte (was nicht möglich ist, aber nehmen wir mal an), würde die biologische Uhr relativ zu denen, die zurückgelassen werden, verlangsamt werden.

Wie kann das sein? Gravitation, welche die atomaren und subatomaren Prozesse ausbremsen könnten herrscht ja nicht. Liegt es an der Trägheit?

Ich hoffe die Frage ist verständlich und ergibt Sinn, korrigiert mich wenn ich falsch liege.
Danke

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von achimhausg, 21

Licht kennt nur eine Geschwindigkeit, und wenn Sie sich  in einem Raumschiff eine vertikal pendelnden Laserimpuls vorstellen, um das Raumschiff dann zu beschleunigen, dann kann sich diese zusätzliche Bewegung nicht dazu addieren, obwohl der Laserimpuls dann in der gleichen Zeit eine längere Strecke zurück legen müsste, da er zusätzlich zum Pendeln sich im Zickzack bewegt.

Da Licht aber nur eine Geschwindigkeit kennt, muß sich etwas Anderes ändern, nämlich die Zeit: Das Licht hat einfach mehr Zeit die längere Strecke zurück zu legen: Zeitdehnung, also verlangsamte Zeit, was aber langsamere Alterung in Relation zum Ausgangspunkt bedingt.

Beschleunigte Uhren gehen langsamer und beschleunigte Menschen altern langsamer ;)




Kommentar von mliap ,

Danke sehr einleuchtend (im wahrsten Sinne des Wortes)!

Kommentar von achimhausg ,

Schön, und wenn wir schonmal dabei sind, dann noch den Zusatz, daß sich die Richtigkeit der RT experimentell bestätigen lässt,  aber nur, das aber mit sehr präzisen Vorhersagen, im Kleinen.

Es ist daher heute fraglich, ob die Masse bei v=c wirklich gegen unendlich geht, der Raum auf Null kontrahiert ist und die Zeit still steht, denn heute weiß man, dass die Rt bei schwarzen Löchern versagt, da die Masse eines x-beliebigen Teilchens auf dem Ereignishorizont gegen unendlich gehen müsste, also auf genau der Grenze, von der ab v=c als Fluchtgeschwindigkeit nicht ausreicht.

Ich ging bis vorhin davon aus, daß die RT in allen Bereichen völlig stimmig ist, hatte mich zuvor gefragt, warum die unendliche Masse auf dem Ereignishorizont keine unendliche Gravitation bedingt (was ja das Universum irgendwie ein bisschen störete  ;) !

Vorhin hat mir Jemand eine Doku zugeschickt, wo Wissenschaftler sagen, daß die RT  dort versagt, man daher letztlich eine modifizierte Relativitätstheorie benötigt.

Sind nur 30 Minuten, ich weiß nicht mehr wo genau, aber kann man ja doppelt so schnell laufen lassen (bei gleicher Tonhöhe).

https://www.youtube.com/watch?v=GBiSTa9Oasc

Kommentar von mliap ,

Danke, schau ich mir gleich mal (in 30min mit normaler Tonhöhe ;) ) an!

Kommentar von achimhausg ,

Die Tonhöhe verändert sich nicht, wenn man schneller laufen lässt, d.h. wird nicht zu7r Mickeymousesttimme ;) - Aber man spart Zeit: Einfach rechts unten auf das Zahnrad klicken.

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Ich finde halt interessant, daß diese Doku meine Frage sehr gut beantworten könnte, weil die RT da, wo extrem wenig Gravitation herrscht und wo extrem viel Gravitation ist, versagt.

Das das sind renommierte Wissenschaftler, und selbst, wenn sie nicht immer einer Meinung sind, so doch der, daß man entweder sog.Dunkle Materie benötigt, oder aber  die bisherige RT existiert als Spezialfall weiter, während man für diese Grenzbereiche eine Modifikation bracht.

Ich bin ziemlich beruhigt, daß da von unendlicher Masse (bei endlicher Gravitation) geredet wird, denn genau das sagt die bisherige RT ja  bei einem schwarzen Loch voraus, aber stimmen kann das de Fakto nicht.

Antwort
von SlowPhil, 6

Wieso wird unsere biologische Uhr relativ zu denen, die wir zurücklassen, bei Lichtgeschwindigkeit verlangsamt?

  1. Nicht erst »bei Lichtgeschwindigkeit«, sondern bei jeder Geschwindigkeit, nur dass sich dies bei v ≪ c kaum bemerkbar macht.
  2. Nicht nur »unsere biologische Uhr«, sondern jede Uhr, deren Bewegungszustand derselbe ist wie unser eigener.
  3. Die Uhr ist nicht einfach verlangsamt, wie auch das Wort »Zeitdilatation« suggeriert, sondern es ist eine Art Projektionseffekt. Grund ist letzten Endes, dass sich Licht relativ zu jedem Körper isotrop mit c ausbreitet, unabhängig von dessen Bewegungszustand.

Um das zu verstehen, muss man sich vor Augen halten, dass sich die Relativitätstheorie allein auf Galileis Relativitätsprinzip stützt:

Bewegung ist relativ, d.h. es gibt nicht Geschwindigkeit an sich, sondern nur relativ zu einem gegebenen Referenzsystem K, einem Koordinatensystem, das als ruhend gilt.

Ein mit v⃗ relativ zu K bewegtes Koordinatensystem K' lässt sich ebenfalls als Referenzsystem verwenden, da in K' dieselben Naturgesetze gelten wie in K, das dann als mit –v⃗ bewegt aufzufassen ist.

Zur Umrechnung verwendet man »altklassisch« die Galilei-Transformation (GT)

(1.1) Δx⃗' = Δx⃗ – v⃗·Δt.

Sie hat in 1D, also mit einer Koordinate x und einer Geschwindigkeitskomponente v, die Form

(1.2) Δx' = Δx – v·Δt.

Allerdings berücksichtigt die GT nicht, dass die isotrope Lichtausbreitung mit c als ein Phänomen, das als Schlussfolgerung aus den Gesetzen der Elektrodynamik ebenfalls ein Naturgesetz ist, ebenfalls dem Relativitätsprinzip unterliegt.

Um dem Rechnung zu tragen, muss die GT zur Lorentz-Transformation (LT) modifiziert werden, und zwar dergestalt, dass die Zeit mittransformiert werden muss:

(2.1) Δx' = γ(Δx – v·Δt)
(2.2) Δt' = γ(Δt – v·Δx/c²)

Dabei ist

(3) γ := 1/√{1 – β²} := 1/√{1 – (v/c)²}.

Die Zeit ist also kein unabhängiger Parameter, sondern eine zusätzliche Richtung ct von K. Statt also K' als relativ zu K bewegt zu betrachten, lässt es sich mit einer zusätzlichen Achse ct' als gegenüber K »quasi-gedreht« beschreiben:

(3.1) Δx' = Δx·cosh(ς) – cΔt·sinh(ς)
(3.2) cΔt' = cΔt·cosh(ς) – Δx·sinh(ς)

Eine Zeitspanne Δτ in K' ist nicht per se, sondern auf die Zeitachse ct von K projiziert um den Faktor γ=cosh(ς) länger, so wie eine solche Projektion um einen Faktor cos(α) kürzer ist.

Diese Raumzeitliche Sichtweise stammt von Einsteins Lehrer Hermann Minkowski.

Antwort
von grtgrt, 11

Richtig ist: Je mehr wir beschleunigt werden, desto langsamer tickt unsere biologische Uhr.

Man stellt fest, dass das so ist, kennt aber nicht den Grund dafür.

Korrekt quantifiziert wird diese Verlangsamung durch Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie.

Kommentar von SlowPhil ,

Richtig ist: Je mehr wir beschleunigt werden, desto langsamer tickt unsere biologische Uhr.

Das ist nicht richtig. Eine relativ zu einem gegebenen Referenzsystem K mit konstanter Geschwindigkeit v⃗ bewegte Uhr tickt in K mit dem Takt

Δt = γΔτ = Δτ/√{1 – (v/c)},

und das ist auch nicht erst ART, sondern durchaus schon SRT. Natürlich ist dies ein Projektionseffekt.

Kommentar von grtgrt ,

Was du hier beschreibst ist die Sicht eines im Bezugssystem K ruhenden Beobachters. Beobachter aus dazu bewegten Systemen würden es anders sehen.

Konsequenz daraus: Diese relativen Sichten sagen überhaupt nichts darüber aus, wie schnell unsere biologische Uhr tatsächlich tickt.

Lies bitte http://greiterweb.de/spw/Relativitaetstheorie.htm .

Kurz: Die Relativität der SRT ist eine andere als die der ART.

Antwort
von Zoetrope1234, 16

Beschleunigte masse gegen c divergiert stark, die masse wird unendlich gross, somit quch die anderen eigenschaften

Kommentar von achimhausg ,

Es ist nicht klar, ob das so ist, denn kann experimentell nicht nachgeprüft werden. Man kann lediglich und auf Experimenten aufbauend, die sich im Kleinen Abspielen, extrapolieren.

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