Warum verlangsamt sich die Zeit in einem starkem Gravitationsfeld?
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5 Antworten
Laut Einstein ist die Vakkuumlichtgeschwindigkeit konstant.
Das bedeutet, dass sich das Licht immer mit Lichtgeschwindigkeit nähert auch wenn du dich zu der Lichtquelle hin oder von ihr weg bewegst.
Damit das möglich ist muss sich die Zeitbasis des bewegten Beobachters verändern, ansonsten würde er Unterschiede in der Lichtgeschwindigkeit messen.
Ein einfaches Beispiel dazu:
Ein Lichtstrahl bewegt sich zwischen zwei Spiegeln hin und her, ein Beobachter welcher jetzt neben diesen Spiegeln steht wird für das Licht die Lichtgeschwindigkeit messen.
Wenn das Experiment mit diesen Spiegeln jetzt in einem schnellen Raumschiff stattfindet, darf sich für den Beobachter im Raumschiff nichts ändern. Ein Beobachter außerhalb des Raumschiffs sieht aber, dass das Licht nicht gerade zwischen den Spiegeln hin und her fliegt sondern dadurch dass sich die Spiegel ja selbst fortbewegen und dadurch das Licht für ihn eine längere Strecke zurück legt als für den Beobachter im Schiff.
Es müssen aber beide Beobachter für das Licht die Lichtgeschwindigkeit bestimmen und das ist nur möglich wenn die Zeit des bewegten Beobachters im Schiff langsamer vergeht als für den Ruhenden Beobachter außerhalb des Schiffs.
Jetzt wissen wir also, dass sich die Zeit zweier zueinander bewegter Beobachter verlangsamt. Wir können diese Aussage auch ohne Verlust der gültigkeit auch so umschreiben, dass wir sagen, für schnell bewegte Objekte vergeht die Zeit langsamer.
Was hat das jetzt mit der Gravitation zu tun:
Galileo Galilei hatte erkannt, dass alle Objekte gleich schnell fallen. Sprich eine Feder fällt im Vakuum gleich schnell wie ein Stein. Das widerspricht der weit verbreiteten Meinung die Gravitation sei eine konstante Kraft, denn wenn zwei Objekte gleich schnell fallen wirkt auf sie die selbe Beschleunigung.
Die Kraft resultiert dann erst nach F=m*a
Jetzt wissen wir also die Gravitation ist keine Kraft sondern anscheinend eine Beschleunigung. Das bedeutet jeder Mensch und jedes andere Objekt erfährt im Gravitationsfeld der Erde ständig die Beschleunigung g=9.81m/s² (auf dem Erdboden).
Jetzt nehmen wir diese beiden Aussagen und verpacken sie zur letztendlichen Erklärung:
Betrachten wir eine Uhr A die ist zunächst in Ruhe zu einer Uhr B und einer entfernten Uhr C. A, B und C haben zu beginn die selbe Zeit.
Bewegt sich die Uhr A jetzt schnell zur Uhr C so wird man festellten, dass die Uhr C und B immer noch die selbe Zeit anzeigen, aber die Uhr A aufgrund ihrer bewegung langsamer geworden ist und jetzt etwas nachgeht.
Aus dem Physikunterricht kennt man ja die Formel a = 2s/t² also die mittlere Beschleunigung ist gleich der Strecke durch das quadrat der Zeit (für gleichmäßige Beschleunigung).
Die Uhr A wurde beschleunigt um zur Uhr C zu gelangen.
Schieben wir jetzt gedanklich die Uhren C und B unendlich nahe aneinander so bewegt sich die Uhr A nicht mehr wirklich zwischen C und B hin und her sondern erfährt nur noch eine Beschleunigung welche sie um eine unendlich kleine Zeitdifferenz nachgehen lässt.
Wir sehen also eine Beschleunigung verursacht ebenfalls eine verlangsamung der Zeit.
Dadurch dass wir jetzt wissen, dass die Gravitation eine konstante Beschleunigung ist, ist es klar, dass Uhren in einem Gravitationsfeld langsamer sein werden, als für einen Beobachter außerhalb des Feldes.
Albert Einstein hat aus dieser Überlegung dann auch geschlossen, dass die Raumzeit selbst gekrümmt sein muss und es somit quasi zu einer "Stauchung oder Ausdünnung" der Raumzeit um die Gravitationsquelle kommt. Die Mathematische Beschreibung davon nennt man die Einsteinschen Feldgleichungen und daraus entstand auch die bekannte Formel E = mc²
Hallo hledastesti,
die Allgemeine Relativitätstheorie von einem gewissen Herrn Albert Einstein sagt, dass die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum immer konstant ist. Damit sie das in der Umgebung eines gravitativen Einflusses (Raumzeitkrümmung) sein kann, muss die Zeit für eine außen stehenden Betrachter anders ablaufen. Von außen betrachtet vergeht die Zeit in der Nähe einer großen Masse langsamer. Von der Masse aus betrachtet vergeht die Zeit "außen" schneller. Alles ist relativ.
Auch wenn ich große Masse schreibe ist das relativ. Selbst bei einer sehr kleinen Masse, zum Beispiel nur ein Atom, treten bereits relativistische Effekte auf. Nur sind diese Effekte bei sehr kleinen Massen und Geschwindigkeiten kaum zu messen. Darum erleben wir diese Effekte im Alltag auch nicht ... ein Glück kann man sagen.
Warum, also die Ursache, die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum konstant sein muss, ist meiner Kenntnis nach nicht geklärt. Man versteht "nur" die Auswirkungen.
Gruß
Das Bild beobachteter Objekte kommt zu uns über Wege, die das Licht nimmt — die aber folgen der Krümmung des Raumes.
Je gekrümmter nun aber einer der vielen möglichen raumzeitlichen Wege zwischen zwei Ereignissen ist, desto weniger Zeit benötigt man, ihn zu durchlaufen.
Wenn also zwei Personen unterschiedlich stark beschleunigt, d.h. auf unterschiedlich gekrümmten Wegen durch die Raumzeit, von Ereignis E1 zu Ereignis E2 kommen, werden sie bei ihrer Ankunft unterschiedlich stark gealtert sein, so dass eine dieser Personen dann den Eindruck hat, die Zeit der anderen wäre langsamer vergangen, da sie auf der Reise weniger gealtert ist.
Gravitation ist äquivalent zu Beschleunigung.
weil raumzeitgekrümmt werden
wie soll ich dir ein auto erklären wenn du nicht weist wasn motor oder reifen sind
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das heißt