Zeitreise, Atomuhr?
Hallo zusammen.
Wer mit Lichtgeschwindigkeit reist, altert langsamer. Mathematisch. Experiment, 2 atomuhren auf der Erde synchronisiert. Eine davon reist in hoher Geschwindigkeit ein paar Tage um die Erde. Zurück auf der Erde, ta daaa, die Uhr aus dem All zeigt weniger vergangene Zeit an.
Ich bin leider kein Physiker, und bräuchte mal Hilfe.
Wurde damit nicht nur nachgewiesen das (Funktionsweise Atomuhr) der Zerfall von Atomen durch Faktoren wie pos/neg G Kräfte oder hohe Geschwindigkeit beeinflusst wurde und keine Zeitreise bewiesen wurde ?
5 Antworten
Hallo Dannymite,
was heutzutage leider noch immer mit der irreführenden Bezeichnung "Zeitdilatation" bezeichnet wird, ist die Diskrepanz zwischen der Eigenzeit, der von einer lokalen Uhr Ώ direkt gemessenen Zeitspanne Δτ = τ₂ − τ₁ zwischen zwei Ereignissen E₁ und E₂ und der von einer Bezugsuhr U aus ermittelten*) Zeitspanne Δt = t₂ − t₁ zwischen E₁ und E₂.
"Lokal" bedeutet, dass E₁ und E₂ in der Nähe von Ώ stattfinden. Das Wort "Bezugsuhr" impliziert, dass wir U als ruhend betrachten.
Wer mit Lichtgeschwindigkeit reist, altert langsamer.
Nicht, wer mit Lichtgeschwindigkeit (respektive dem Lichttempo**) c) reist, sondern wer relativ zu B mit irgendeiner von 0 verschiedenen Geschwindigkeit**) v› reist, z.B. mit Ώ. Genauer, er erlebt weniger Zeit, und Ώ zeigt weniger Zeit an, nämlich
(1) Δτ = √{Δt² − Δs²⁄c²} = Δt∙√{1 − ‹v∙v›⁄c²},
wobei Δs = √{Δx² + Δy² + Δz²} der zurückgelegte Weg ist (wenn sich die Geschwindigkeit in der Zwischenzeit nicht ändert, anderenfalls muss man die Zeit in kleinere Zeitspannen aufteilen.
Die Gleichung sagt aber auch,...
Wer mit Lichtgeschwindigkeit reist, altert .... mathematisch
...überhaupt nicht. Nur, dass dies ein Grund ist, weshalb sich mit exakt c nur etwas bewegen kann, das "keine Substanz" hat, sprich, das ausschließlich aus seiner eigenen kinetischen Energie besteht. Licht zum Beispiel.
Wurde damit nicht nur nachgewiesen das (Funktionsweise Atomuhr) der Zerfall von Atomen...
Wie Andere schon gesagt haben, Atomuhren funktionieren anders. Mit einem stochastischen Prozess wie dem radioaktiven Zerfall könnte man Zeit nicht präzise messen.
...durch Faktoren wie pos/neg G Kräfte oder hohe Geschwindigkeit beeinflusst wurde...
Resonanzschwingungen von Atomen sind besonders unempfindlich gegenüber äußeren Einflüssen, und die g- Kräfte in einem Flugzeug können nicht wirklich stark werden, weil dies den Piloten umbringen würde. Das Tempo eines Flugzeuges ist übrigens im Vergleich zu c noch immer sehr klein. Deshalb muss die Messung ja auch so präzise sein, um überhaupt etwas zu finden.
Selbst die Erde auf ihrem Orbit um die Sonne ist mit immerhin 10⁻⁴∙c weit schneller als so ein Flugzeug.
...und keine Zeitreise bewiesen wurde?
Du meinst "Zeitdilatation"; die würde ich nicht als Zeitreise bezeichnen.
Das ist falsch herum gedacht: So ein Experiment vermag nicht eine Theorie bzw. eine ihrer Vorhersagen zu beweisen, sondern – falls sie falsch sein sollte – zu widerlegen. Dies steckt hinter POPPERs Falsifizierbarkeitskriterium.
Identifizieren wir U und Ώ mit den beiden Atomuhren; Ώ ist natürlich die im Flugzeug. Die SRT sagt dann aus, dass Ώ nach dem Flug gegenüber U um eine winzige Differenz nachgehen sollte. Handelsübliche Uhren würden diese Diskrepanz gar nicht messen können und so wäre auch keine Aussage darüber möglich, ob die Vorhersage richtig oder falsch ist. Deshalb müssen es Atomuhren sein.
Wären sie nach dem Experiment immer noch perfekt synchron, wäre dies ein Hinweis darauf, dass die SRT hier falsche Vorhersagen liefert.
Was durchaus hätte sein können: Das Flugzeug hat sich relativ zur Erdoberfläche nicht nur schnell bewegt, sondern auch befindet sich auch in größerer Entfernung zum Erdschwerpunkt als diese. Hier sagt die Allgemeine Relativitätstheorie (ART) eine "Zeitdilatation" der Erdoberfläche gegenüber der Flughöhe des Flugzeuges aufgrund des unterschiedlichen Gravitationspotentials voraus, die die Diskrepanz verringert. Bei dem Experiment wurde das natürlich berücksichtigt.
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*) Natürlich kann Ώ während der Gesamten Zeit zwischen E₁ und E₂ in der Nähe von U sein oder sich zumindest in derselben Position befinden, aber es geht ja um den Fall, dass sie sich relativ zu U bewegt.
**) Geschwindigkeit im eigentlichen Sinne (engl. velocity) ist eine Vektorgröße, eine Größe mit Richtung, deshalb auch das '›'.Was wir häufig als Geschwindigkeit bezeichnen, ist nur deren Betrag (engl. speed, was sich gut mit Tempo wiedergeben lässt). Wenn das Tempo konstant ist, muss es die Geschwindigkeit noch lange nicht sein. Wenn es um die "Zeitdilatation" geht, kommt es allerdings tatsächlich nur auf das Tempo an.
Atomuhren funktionieren nicht durch den Zerfall von Atomen. Stattdessen werden in Resonanzschwingung versetzte Atome zum Beispiel von Cäsium dazu genutzt, die Schwingung eines Quarzoszillators besonders stabil zu halten, was eine sehr präzise Zeitmessung ermöglicht. Und nein, die Zeitdilatation ist echt, auf einer Uhr lässt sch halt nur nach der Rückkehr ablesen, wie langsam die Zeit im Raumschiff im Vergleich zur Erde vergangen ist.
Die Zeitdilatation betrifft aber alle zeitabhängien Vorgänge, bis hin zu den Vorgängen in den Körpern der Crew, die für ihre bewusste Wahrnehmung, ihren Stoffwechsel und so nötig sind. Du solltest dich auch nicht zu sehr am Wort Uhr aufhängen, eine Uhr im gemeinten Sinn kann jeder periodische Vorgang sein. Alles, was damit zusammenhängt, ist dann auch verlangsamt, also letztendlich buchstäblich alles.
Deshalb werden Uhren auf dem Raumschiff aus der Sicht der Crew auch in normaler Geschwindigkeit laufen. Wobei das Ganze während des Fluges mit gleichbleibender Geschwindigkeit wechselseitig ist. Ein Beobachter auf der Erde siehtz also alles im Raumschiff verlangsamt, ein Beobachter im Raummschiff sieht aber auch alles auf der Erde verlangsamt.
Erst wenn Beschleunigungen ins Spiel kommen, so dass das Raumschiff zum Beispiel beim Umkehren das Inertialsystem wechselt, wird die Zeitdilatation einseitig, was man dann nach der Rückkehr durch Vergleich der Uhren auf der Erde und im Raumschiff sieht.
Die Zeitdilatation tritt aber übrigens nicht erst bei Lichtgeschwindigkeit auf (die ein massebehafteter Körper eh nicht genau erreichen kann), sondern immer, wenn sich zwei Beobachter relativ zueinander bewegen. Sie ist nur desto größer, je größer die Geschwindigkeit ist, und bei alltäglichen Geschwindigkeiten so klein, dass sie nicht ohne sehr präzise Messungen erkennbar ist.
Nein, denn es funktioniert auch mit allen anderen Uhren und zeitabhängigen Vorgängen.
Außerdem hat eine Atomuhr nichts mit dem Zerfall von Atomen zu tun.
Wer mit Lichtgeschwindigkeit reist, altert langsamer.
wer mit lichtgeschwindigkeit reist, lebt in einem anderen universum mit anderen naturgesetzen. mehr kann man dazu dann leider nicht sagen.
aber ja, es gibt effekte durch relative bewegung und unterschiedliche gravitationspotentiale, die uhren (bzw. alle zeitlichen abläufe) unterschiedlich schnell laufen lassen.
Mathematisch.
und sehr real.
Experiment, 2 atomuhren auf der Erde synchronisiert. Eine davon reist in hoher Geschwindigkeit ein paar Tage um die Erde. Zurück auf der Erde, ta daaa, die Uhr aus dem All zeigt weniger vergangene Zeit an.
ja. sieht man in atomuhren in satelliten (GPS zB), aber auch schon bei atomuhren die in flugzeugen in unterschiedliche richtungen um die erde fliegen. hat man schon vor über einem halben jahrhundert gemacht.
Wurde damit nicht nur nachgewiesen das (Funktionsweise Atomuhr) der Zerfall von Atomen durch Faktoren wie pos/neg G Kräfte oder hohe Geschwindigkeit beeinflusst wurde und keine Zeitreise bewiesen wurde ?
atomuhren basieren nicht auf dem zerfall von atomen. aber ja, man sieht den effekt auch in zerfällen von teilchen (myonen der kosmischen strahlung als bekanntes beispiel).
wie genau eine atomuhr geht, auch unter solchen bedingungen, kann man abschätzen. die hier gemessen effekte sind deutlich größer als das, können also nicht mit einem technischen falschgehen der uhren erklärt werden. außerdem geht es hier um quantitative messungen, deren resultate exakt mit den vorhersagen der relativitästheorie übereinstimmen. warum sollte eine uhr die nach osten fliegt um exakt den vorhergesagen faktor gegenüber einer uhr die nach westen fliegt nachgehen, wenn es nur eine irgendwie geartete störung der uhr wäre? (für die man ohnehin keine erklärung hätte).
Ein solches Experiment wurde tatsächlich erfolgreich durchgeführt.
Auch beim GPS wird dieser Effekt berücksichtigt, denn da kommt es auf genaue Zeitmessungen an. Beim GPS gibt es aber auch den gegensätzlichen Effekt, denn vom Satelliten aus gesehen vergeht die Zeit auf der Erdoberfläche wegen der Gravitation langsamer. Beide Effekte müssen also berücksichtigt werden, denn sie heben sich nicht auf.