Zeitdilatation in Interstellar?
Hallo zusammen, mich beschäftigt seit langem eine sehr Interessante Theorie aus dem Film Interstellar.
Die Zeitdilatation. Ich kann mir unmöglich vorstellen, wie das aussehen soll. Ich weiß, dass es sowas gibt und auch extrem wie z.B in dem Film, dass 1h wo anders auf der Erde 7 Jahre sind.
Ich frage mich allerdings wie das Aussehen soll Beispielsweise wenn ich, wenn es möglich wäre, zu einem Menschen Videoanruf auf der Erde mache. Für mich würde 1 Stunde vergehen aber wie würde ich den Menschen auf der Erde innerhalb einer Stunde sehen?
Würde ihm das Telefonat ewig lange vorkommen und mir nur einen Bruchteil oder wie kann man sich das vorstellen? Danke schonmal im Vorraus für eure Antworten.
5 Antworten
Hallo JaDre458,
ein "Telefongespräch" oder irgendetwas, das einem solchen entspricht, ist im interplanetaren oder gar interstellaren Raum auch ohne "Zeitdilatation"¹) (kurz ZD) unmöglich, einfach durch die gigantischen Entfernungen und die damit verbundenen Verzögerungen.
Kommunikation über diese Entfernungen würde sich durch Nachrichten ermöglichen lassen, und natürlich müssten die Nachrichten ggf. entzerrt werden, sodass man sie ganz normal abhören bzw. anschauen könnte.
Umrundet man keinen Planeten oder Stern, sondern ein Schwarzes Loch, gibt es zumindest keinen Sende- oder Empfangs- Schatten. Möglicherweise ist Dir in 'Interstelllar' dieser seltsame Schein um Gargantua herum aufgefallen.
Das ist eigentlich eine flache Scheibe wie Saturns Ringe, nur aus heißem Plasma, bekannt als Akkretionsscheibe. Das Licht von dem Teil, der hinter Gargantua verläuft, wird durch dessen Gravitation um Gargantua herum gebogen.
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¹) Ich mag das Wort nicht besonders, weil es falsche Vorstellungen suggeriert, besonders, wenn es um durch geradlinig- gleichförmige Bewegung zweier Uhren U und U' relativ zueinand er geht.
Schließlich können wir in diesem Fall natürlich U als ruhend und U' mit konstanter 1D-Geschwindigkeit v bewegt interpretieren, aber ebensogut auch U' als ruhend und U als mit −v (gleiches Tempo, entgegengesetzte Richtung) bewegt. Die Frage, welche Uhr nun "wirklich" langsamer geht, ist daher falsch gestellt, denn auch das ist natürlich Interpretationssache.
Die Situation ähnelt der zweier Straßen S und S', die schräg zueinander verlaufen, etwa in einem Winkel von knapp 37°, wobei S' aus der Perspektive von S von links nach rechts verläuft. Aus dieser Perspektive stehen die eigenen Leitpfosten im Abstand von 50m in Vorwärtsrichtung, aber jeder Leitpfosten von S' steht nur 40m vor (und 30m rechts von) seinem Vorgänger. Aus deren Perspektive stehen die eigenen Leitpfosten 50m voreinander, und jeder Leitpfosten von S steht jeder Leitpfosten von S nur 40m vor (und 30m links von) seinem Vorgänger.
Für den einen Dauert das Gespräch eine Stunde, für den anderen 7 Jahre.
Der eine erscheint auf dem Bildschirm entsprechedn sehr chnell, der andere sehr langsam.
Rein softwaretechnisch würde derjenige, bei dem die Zeit schneller vergeht, auch nur einen Bruchteil der vesendeten Datenpakete empfangen und verarbeiten können, da innerhalb einer Stunde so viele Datenpakete ankommen, wie der andere in 7 Jahren versendet hat.
Wenn du wissen willst, wie das aussieht, da gab es eine Doctor-Who-Folge zu, wo die nahe an einem schwarzen Loch sind:
https://en.wikipedia.org/wiki/World_Enough_and_Time_(Doctor_Who)
^^Diese und die darauffolgende.
Gerade von Doc Who komme ich ;D deswegen ist mir die Frage nochmal durch den Kopf gegangen. Danke für die Antwort.
Die software kommt erst in höheren Ebenen, was du beschreibst wäre ein Problem nahe der Hardware-/Transportebene und das liese sich denke ich beheben.
Ja, vielleicht ließe es sich beheben, indem du spezialisierte Hardware herstellst. Der Sender müsste mit einer sehr niedrigen Frequenz senden, z.B. per Kurzwelle, damit sie durch den Dopplereffekt nicht zu hoch wird – wir sprechen von einem Faktor von ca. 60.000. Die Qualität und Geschwindigkeit hängt von der Codierung und Modulation ab, darüber ließen sich mehrere Bücher schreiben. Wir ignorieren einfach mal, dass sie auf unterschiedlichen Planeten sind und die Wellen nicht so weit reichen.
Dann kannst du aber auch das Software-Problem lösen: Das Modem und die CPU des Empfängers müssen sehr leistungsstark sein, was sich sicherlich durch genug Parallelität erreichen lässt. Es gibt bereits CPUs mit knapp 96 Kernen und 192 Threads. Wenn du ein Mainboard mit 8 passenden Sockets bekommst, kannst du über 1500 echt parallele Threads verwenden. Wenn das nicht reichen sollte, musst du eben die Zahl der CPUs weiter erhöhen.
Man könnte die Software eigentlich auch ganz außenvor lassen und analog dekodieren.
Mit einem Handy wäre sicherlich nichts machbar, aber man sollte doch Geräte bauen können, die sich auf viele ganz unterschiedliche Frequenzen einstellen lassen.
wenn es möglich wäre, zu einem Menschen Videoanruf auf der Erde mache
da fängt das Problem schon an, denn auch Information läuft nur mit Lichtgeschwindigkeit. Was man sieht und was ist sind schon verschiedene Dinge. Am besten fängt man von vorne an und versteht die Lichtgeschwindigkeit.
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 absolut stationäres Medium, in dem sich elektromagnetische Wellen ausbreiten (so wie Schallwellen in Luft), den sog. Äther. Die Frage, woran so ein stationärer 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. Lichtgeschwindigkeit ist der konstante Betrag der Geschwindigkeit aller Objekte durch die Raumzeit - je mehr sie sich entlang einer Raumachse bewegen, desto weniger bewegen sie sich darum entlang der Zeitachse. So bewegen sich zB auch in den Raumachsen ruhende Objekte immer mit Lichtgeschwindigkeit entlang der ct-normierten Zeitachse.
*) 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.
Hallo,
ein anderes Problem sehe ich bei der Gravitationskraft. Um die Zeit auch nur 1% schneller/langsamer verlaufen zu lassen, müsste die Gravitationskraft des Planeten so stark sein, dass sie jeden Menschen komplett zerquetscht.
Das stimmt nicht; die gravitative Zeitdilatation (ZD) wird nicht durch die Gravitationsfeldstärke verursacht, sondern durch das Gravitationspotential. Und das kann bei einem hinreichend massereichen Himmelskörper in so großen Entfernungen sehr tief sein, dass die Gravitationsfeldstärke relativ klein ist.
Eine minimale ZD wird man auch schon erfahren, wenn man aus dem interstellaren Raum mit der Erde kommunizieren würde; der größte Teil davon würde dabei gar nicht von der Erde selbst erzeugt, sondern von der Sonne. Bei Kommunikation mit einem Beobachter auf dem kleineren, aber auch sonnennäheren Merkur wäre der Effekt wahrscheinlich stärker.
Der Anrufer weit außerhalb des Erwignishorizonts würde Bild und Ton in slow Motion sehen, während der Anrufer in der Nähe des Ereignishorizonts den Anruf in schnellen Vorlauf erleben.
Rein softwaretechnisch könnte gar keine Verbindung aufgebaut werden, da sich durch den Dopplereffekt die Frequenz der Funkwellen ändern würde. Handys können Daten nur auf ganz bestimmten Frequenzen empfangen.