Was ist Zeitdilatation?

Zeitdilatation ist das Phänomen, bei dem die Zeit für ein sich bewegendes Objekt relativ zu einem stationären Beobachter langsamer vergeht. Beschreibung: Die Zeitdilatation ist eine Folge der Relativitätstheorie von Albert Einstein. Je schneller sich ein Objekt bewegt, desto langsamer vergeht nach dieser Theorie die Zeit relativ zu einem stationären Beobachter. Dieser Effekt wird als Zeitdilatation bezeichnet und kann im Alltag beobachtet werden. Beispielsweise scheint eine Uhr in einem fahrenden Zug langsamer zu laufen als eine Uhr auf dem Bahnsteig. Dies liegt daran, dass die von der Uhr im Zug gemessene Zeit durch die relative Bewegung des Zuges beeinflusst wird. Je schneller sich der Zug bewegt, desto ausgeprägter ist der Zeitdilatationseffekt.

Zeitdilatation und Längenkontraktion sind Folgen der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit in bewegten Systemen.

Die sogenannte Lichtgeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit, mit der Realität sich ausbreitet. Nichts was Ruhemasse* hat kann diese Geschwindigkeit erreichen, und nur weil Photonen keine Ruhemasse haben, haben sie diese Geschwindigkeit, daher der Name.

Der Name kommt auch daher, dass man früher glaubte, das Licht brauche ein Medium, in dem sich elektromagnetische Wellen ausbreiten (so wie Schallwellen in Luft), den sog. Äther. Die Frage, woran dieser Äther räumlich festgemacht sei, führte zum Michelson-Morley Experiment, bei dem eigentlich erwartet wurde, dass mit der Geschwindigkeit der Erde durch den Äther unterschiedliche Geschwindigkeiten des Lichts in unterschiedliche Richtungen gemessen würden. Überraschung: kein Unterschied, also kein Äther (es sei denn er würde zufällig ausgerechnet an der Erde festgemacht sein). Daraus geht nicht nur hervor, dass es keinen Äther gibt, sondern dass diese Geschwindigkeit eine in allen Inertialsystemen gleiche Naturkonstante und damit nicht überholbar ist, denn wenn man versucht den Strahl einer Taschenlampe mit dem Auto zu überholen, ist er relativ zum Auto genauso schnell wie relativ zur Taschenlampe.

Erst hier setzt die spezielle Relativitätstheorie an, die mit recht einfacher Mathematik (Lorentz-Transformationen) darlegt, was das für Auswirkungen auf Zeiten und Längen (und auch die kinetische Energie*) in bewegten Systemen hat.

*) Kinetische Energie von Objekten mit Ruhemasse enthält einen Term der Lorentz-Transformation wie Zeiten und Längen. Wenn man ein Fahrzeug in die Nähe der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt, geht mit wachsender Geschwindigkeit ein immer größerer Anteil der zugeführten Energie in immer weniger Geschwindigkeitszuwachs und lässt für den äußeren Beobachter das Fahrzeug immer träger erscheinen - die Lichtgeschwindigkeit wird nie erreicht.

Die Zeitdilatation bewirkt, dass alle inneren Prozesse eines physikalischen Systems relativ zum Beobachter langsamer ablaufen, wenn sich dieses System relativ zum Beobachter bewegt. Das bedeutet, dass auch Uhren, die sich relativ zum Beobachter bewegen, langsamer gehen als Uhren, die relativ zum Beobachter ruhen. Quelle: Wikipedia