Frage von Langsamdenker, 49

Zeitdilation; positive oder negative Geschwindigkeit?

Hallo,

ich habe nun schon mehrmals gelesen, dass die Zeit einer bewegten Punktuhr langsamer geht, wenn sie sich relativ zum (eigenen) ruhenden Inertialsystem WEGbewegt und schneller geht, wenn sie sich darauf ZUbewegt. Aber das kann doch nicht sein. Relativgeschwindigkeit bleibt doch Relativgeschwindigeit, egal in welche, relativ zum eigenen Inertialsystem, horizontale Richtung sich die Punktuhr bewegt? Beim Hafele-Keating-Experiment jedoch war es ja wirklich so, dass die eine Uhr relativ zur Erdoberfläche nachging und die andere vorging. Aber warum da, dann doch, oder ist es mmer so? Ich bin total verwirrt? Kann mir da jemand weiterhelfen. Noch bei keinem Thema der Physik habe ich so viel Falsches im Internet gelesen, als bei der SRT.

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von PWolff, Community-Experte für Physik, 31

Die Zeitdilatation hängt tatsächlich nur vom Betrag der Geschwindigkeit ab.

(Die Richtung ist egal.)

Was gemeint sein könnte, ist der relativistische Doppler-Effekt, wobei Lichtquellen, die sich auf den Beobachter zubewegen, höhere Frequenzen zu haben scheinen als stationäre, und diese als Lichtquellen, die sich vom Beobachter fortbewegen. (Blau- bzw. Rotverschiebung.)

Beim Hafele-Keating-Experiment befanden sich die Uhren an Bord von Flugzeugen, die (gegenüber der Erdoberfläche) deutlich langsamer flogen als die Oberfläche der Erde sich unter ihnen um ihre Achse drehte. Damit bewegte sich nur das eine Flugzeug für einen (in einem Inertialsystem) ruhenden Beobachter schneller, und das andere langsamer.

Expertenantwort
von SlowPhil, Community-Experte für Physik, 20

Zeitdilation; positive oder negative Geschwindigkeit?

Wie ich schon öfters ausgeführt habe, halte ich das Wort "Zeitdilatation" für irreführend. Da wird nichts auseinandergezogen, sondern projiziert. Hätten wir es tatsächlich mit einer Dilatation à la

(1.0) Δt_A = γΔt_B

statt mit einer Art Drehung à la

(1.1) Δt_A = γ(Δt_B + βΔx1_Β/c)

zu tun, müsste die Umkehrung von (1.0)

(2.0) Δt_B = Δt_A/γ

lauten, was dem Relativitätsprinzip widerspräche.

...ich habe nun schon mehrmals gelesen, dass die Zeit einer bewegten Punktuhr langsamer geht, wenn sie sich relativ zum (eigenen) ruhenden Inertialsystem WEGbewegt und schneller geht, wenn sie sich darauf ZUbewegt. Aber das kann doch nicht sein.

So ist es auch nicht. Eine - relativ zu einem Koordinatensystem K_A - bewegte Uhr U_B geht in jedem Fall langsamer - in Bezug auf die zeitliche Vorwärtsrichtung von K_A. Und, wie gesagt, umgekehrt.

Allerdings ist dies das, was Du als relativ zu K_A ruhender Beobachter weißt bzw. erschließen kannst und nicht das, was Du siehst. Einen von Dir entfernter Körper siehst Du mit Verzögerung, und natürlich gilt das auch für eine Uhr U_B. Wenn sich der Körper entfernt, nimmt diese Verzögerung zu, was den Eindruck einer Verlangsamung von U_B noch verstärkt; nähert sich die Uhr hingegen, so nimmt die Verzögerung ab, was zum Eindruck führt, U_B gehe schneller als die eigene Uhr. Die sogenannte Zeit"dilatation" mildert diesen Retardierungseffekt ab.

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