Warum laufen bewegte Uhren langsamer?

14 Antworten

Das ist erst einmal NICHT ganz richtig!

Es müsste lauten: "Relativ zu einem Beobachter bewegte Uhren laufen für diesen Beobachter langsamer, als Uhren, die sich relativ zu ihm in Ruhe befinden."

Die Postulate Einsteins lauten formal:

  • Die Form eines physikalischen Gesetzes bleibt in jedem Inertialsystem gleich.
  • Licht bewegt sich für alle Beobachter mit derselben Geschwindigkeit.

Wendet man diese Postulate auf ein bekanntes physikalisches Gesetz (ein freies Objekt bewegt sich mit konstanter Geschwindigkeit) an. Kann man die sog. Lorentz-Transformationen herleiten. Das erspare ich Dir mal und ist für Schulphysik auch gar nicht nötig. Es wundert mich sowieso, dass ihr euch in der Schule mit der speziellen Relativitätstheorie beschäftigt, aber gut...

Die Lorentz-Transformationen:



Dabei ist Gamma der Lorentz-Faktor:



Kommen wir zu einem Beispiel für dieses Phänomen, man nennt es übrigens im Fachjargon Zeitdilatation:

Wir haben zunächst zwei Systeme. Ein System mit einem ruhenden Beobachter im System S, das andere System nennen wir S' in dem befindet sich eine Uhr, die sich mit der Geschwindigkeit v an dem ruhenden Beobachter im System S vorbei bewegt. Zwei Ereignisse - das Ticken der Uhr - treten im System S' am selben Ort auf, sodass



ist.

Bei Verwendung von:



für dieses Ereignispaar, fällt der Term mit



heraus und hinterlässt:



oder in einer kompakten Schreibweise:



Das Zeitintervall Delta t, das in einem anderen Bezugssystem zwischen zwei Ereignissen verstreicht, ist um den Faktor Gamma länger als das Zeitintervall Delta t' in demjenigen System, in dem die Ereignisse am selben Ort stattfinden.

Letztlich sieht der ruhende Beobachter im System S die relativ zu ihm bewegte Uhr im System S' langsamer ticken, als wenn sie sich relativ zu ihm in Ruhe befindet.

Woher ich das weiß:Studium / Ausbildung

Oha, Danke für das ausführliche Erklären 🤗💞

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Kommen wir zu einem Beispiel für dieses Phänomen, man nennt es übrigens im Fachjargon Zeitdilatation:

Ein eher unglücklich gewählter Begriff. Es wird dabei ja gar nicht ein Zeittakt in die Länge gezogen, während der andere so lang oder kurz bleibt, wie er ist, sondern welcher Zeittakt länger und welcher kürzer ist, ist Interpretationssache.

Die Interpretation einer Uhr als 'mit v bewegt' geht einher mit der Interpretation ihres Zeittaktes als 'um den Faktor γ länger'.

Letztlich sieht der ruhende Beobachter im System S...

Der in S ruhende Beobachter. Er "befindet" sich auch in S', nur ist seine Geschwindigkeit "dort" nicht Null.

...die relativ zu ihm bewegte Uhr im System S' langsamer ticken,...

Das kommt stark auf die räumliche Konstellation an. Entfernen sie sich voneinander direkt, sehen beide einander in Zeitlupe, aber nicht um den Faktor γ, sondern

K = √{(c+v)/(c-v)} = γ(1 + v/c).

Nähern sie sich einander, direkt sehen sie einander im Zeitraffer um 1/K.

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Bewegung (und Geschwindigkeit) an sich gibt es gar nicht. Es gibt nur Bewegung und Geschwindigkeit relativ zu einem fest gewählten Beobachter.

Wenn nun also ein Objekt durch viele gegen einander bewegte Beobachter beobachtet wird, wird es sich aus Sicht all dieser Beobachter unterschiedlich schnell bewegen, als Uhr also unterschiedlich schnell gehen.

Mit anderen Worten: Wenn ein Objekt O sich relativ zu einem seiner Beobachter B bewegt, erscheint es dem Beobachter nur so, als ob die Uhr des Objekts anders ginge als die eigene. Schuld daran ist die Endlichkeit der Lichtgeschwindigkeit (= Signalgeschwindigkeit) und die Tatsache, dass B von einem Tick der Uhr von O frühestens dann erfahren kann, wenn dieses Signal ihn erreicht.

Lies mehr dazu im Aufsatz

Relativitätstheorie beschreibt beobachterspezifische Realität

den Google dir findet.

Das Prinzip lässt sich mit der speziellen Relativitätstheorie von Einstein erklären und wird als Zeitdilatation bezeichnet :)

https://de.m.wikipedia.org/wiki/Zeitdilatation

Danke für die Verlinkung! Leider ist es ziemlich kompliziert formuliert :((

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@Sofieww

es gibt keine einfache Erklärung. Für die Schule ist das Thema eigentlich zu hoch. Normalerweise liest man sich in dieser Reihenfolge ein: 1. Michelson-Morley-Experiment zeigt, dass die Lichtgeschwindigkeit eine Naturkonstante ist und nicht normalen Geschwindigkeitsadditionen unterliegt. 2. Für relativ zueinander schnell bewegte Systeme (nahe Lichtgeschwindigkeit) ist die klassische Gleichzeitigkeit und Längenmessung darum nicht mehr gegeben: Lorenztransformation. usw.

Aber nichts davon kann man in 5 Minuten erklären und schon gar nicht verstehen.

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@hologence
Für die Schule ist das Thema eigentlich zu hoch.

Nein. Es wird durch ungeschicktes Wording und die Verwechslung von dem, was man berechnen muss mit dem, was man sieht, unnötig kompliziert.

Die Raumzeit kann man über Ereignisse einführen, die immer durch Ort und Zeit charakterisiert sind, und man sollte das vor der Einführung der SRT tun.

Der Begriff setzt nämlich nicht die SRT voraus, sondern eigentlich umgekehrt: Mit einer eindeutig in Raum und Zeit zerlegten Raumzeit kann man nicht gescheit RT betreiben.

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