Physiker und die Richtungsabhängigkeit der Zeitdilatation

[KatnissEverdeen]

Den folgenden Text sandte ich heute mehreren Physik-Professoren:

Sehr geehrter Herr Prof. Dr. ***,

ich bin 18 Jahre alt, von "Beruf" Gymnasiastin und ich interessiere mich seit einiger Zeit für die Grundlagen und Deduktionen der speziellen Relativitätstheorie.

Meines Wissens resultieren die Zeitdilatation und die Längenkontraktion direkt aus dem Postulat der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit. Wenn sich beispielsweise ein Raumschiff gleichförmig mit einer Geschwindigkeit von v = 100 000km/s von einer Lichtquelle (z. B. einer Sonne) fortbewegt, müssen die Uhren im Raumschiff eine Zeitdilatation erfahren, damit die elektromagnetischen Wellen der Lichtquelle das Raumschiff auch mit c = 300 000km/s erreichen. Existierten weder Zeitdilatation noch Längenkontraktion, müsste ja 300 000km/s - 100 000km/s = 200 000km/s gelten, sodass die Lichtbündel das Raumschiff mit einer Geschwindigkeit von 200 000km/s erreichten, womit die Lichtgeschwindigkeit nicht mehr konstant wäre im Widerspruch zur Prämisse der speziellen Relativitätstheorie.

Wenn sich nun aber im umgekehrten Falle ein Raumschiff mit v = 100 000km/s auf eine Lichtquelle zubewegt, müsste sich bei den Borduhren doch eigentlich eine Zeitkontraktion einstellen, damit das Licht die Raumfähre nicht mit 300 000km/s + 100 000km/s = 400 000km/s erreicht, sondern wieder nur mit 300 000km/s, oder nicht?

Dieses Gedankenexperiment sorgt noch für einige Irritationen, weshalb ich Ihnen ausgesprochen dankbar wäre, wenn Sie eine kurze Erklärung dazu abgäben.

Mit verbindlichem Dank und freundlichen Grüßen

***

Zwei Antworten habe ich bereits erhalten:

Liebe Frau ***

die Relativitätstheorie ist nicht mein Arbeitsgebiet.
Es wäre besser sie wenden sich an einen meiner Kollegen aus der Teilchenphysik.

Grüße

***

Sollte man nicht erwarten, dass ein Physik-Professor auch unabhängig von seinem Spezialgebiet fundamentale Kenntnisse über die spezielle Relativitätstheorie besitzt?

Liebe ***

Es wäre nicht praktikabel die Grundsätze der Relativitätstheorie im Rahmen von Email zu erklären.

Aber ja, haben Sie recht: egal wohin ein Rauschiff fliegt der Beobachter im Schiff misst die gleiche

Lichtgeschwindigkeit. Das hat zu Folge, dass die „normale“ Regel die besagt wie man die Geschwindigkeiten addieren soll gilt nicht mehr. Z.B. man kann nie eine Geschwindigkeit großer als die Lichtgeschwindigkeit bekommen, egal wie groß die zwei zu addierende Geschwindigkeiten sind.

Viele Grüße,

***

??? O.o

[Gast10]

Wer war denn der zweite? Mukhanov?

[Gast10]

Ich habe Ihnen erklärt, wie es zu einer "Konstanz der Lichtgeschwindigkeit" kommen kann und wie man unter dieser Voraussetzung "Zeitdilatation" und "Längenkontraktion" verstehen kann (bei beiden zieht sich nichts real zusammen bzw. dehnt sich). Wenn Sie diese Punkte verstehen wollen, dann sollten Sie meine Erklärung zur Kenntnis nehmen. Wenn sie unverständlich war, was gut sein kann und ja durchaus an mir liegen kann, dann fragen Sie nach.

[KatnissEverdeen]

Ich habe Ihnen erklärt, wie es zu einer "Konstanz der Lichtgeschwindigkeit" kommen kann und wie man unter dieser Voraussetzung "Zeitdilatation" und "Längenkontraktion" verstehen kann (bei beiden zieht sich nichts real zusammen bzw. dehnt sich).

Aus naturwissenschaftlicher Sicht handelt es sich bei der Zeitdilatation schon um einen realen Effekt, soweit ich weiß. Denn immerhin zeigten die Cäsium-Atomuhren im Hafele-Keating-Experiment nach Abschluss des Versuches tatsächlich unterschiedliche Uhrzeiten an. Die Physiker postulieren demnach eine reale Zeitdilatation. Analoges muss folglich auch für die Längenkontraktion gelten: Für ein mit hoher Geschwindigkeit bewegtes System kontrahiert der Weg also im Realen und nicht nur zum Scheine. Wäre es anders, könnte man den Physikern zufolge auf der Erdoberfläche keine Myonen detektieren. Deren Strecke soll sich aufgrund ihrer hohen Geschwindigkeit von 20km auf 300m verkürzen.

[Todoroff]

Gast10
Ich habe Ihnen erklärt, wie es zu einer "Konstanz der Lichtgeschwindigkeit" kommen kann und wie man unter dieser Voraussetzung "Zeitdilatation" und "Längenkontraktion" verstehen kann (bei beiden zieht sich nichts real zusammen bzw. dehnt sich).
Sie lügen dreist oder sind tatsächlich so dämlich, diese primitive SRTh zu verstehen.
Offenbar haben Sie noch nie etwas von dem ZwillingsBRUDERproblem gehört, in welchem diese armen Irren SRTh-Fanatiker, allesamt HIV-Club-Mitglieder, Feinde Gottes und damit Feinde des Lebens und damit Feinde der Menschheit (ABC-Waffen), allen Ernstes behaupten, der durch das Weltall mit hoher Geschwindigkeit umherirrende würde nicht so schnell altern wie der auf der Erde zurückgebliebene Zwillingsbruder.
Genau das ist die verbrecherische Verlogenheit ALLER RTh-Fanatiker, an der auch Sie sich hier beteiligen, daß vollkommen willkürlich, je nach Problemstellung, einmal behauptet wird, Längenkontraktion und Zeitdilatation seien real - ein Zug würde sich real verkürzen und Uhren würden real langsamer laufen und damit die Zeit -, UND dies alles sei nur scheinbar so.
Es bleiben die Tatsachen(!):
1.
Die RTh ist eine einziger Widerspruch in sich und es läßt sich selbst THEORETISCH keine falschere Theorie erfinden ( http://www.gtodoroff.de/symbol.htm )
und
2.
Der mathematische Formalismus (Lorentz-Transformation) der SRTh wurde mittels Teilung durch Null gewonnen ( http://www.gtodoroff.de/lt-null.htm ), was Dumm-wie-Ein-Stein zum größten Lügner und Betrüger in der Geschichte der Wissenschaft macht, der als ein Verbrecher nur noch übertroffen wird von ALLEN Päpsten.

Weil die RTh Voraussetzung für die verlogene UTh ( http://www.gtodoroff.de/uth.htm) - ohne RTh keine UTh - und diese wiederum Voraussetzung für die faschistische Ideologie von Evolution ( http://www.gtodoroff.de/evoluth.htm ) ist - ohne UTh kein ETh - und diese drei hochgradig schwachsinnigen und zutiefst verlogenen Modelle, um Welten von Wissenschaft entfernt, die Grundlage für unser extrem falsches NWliches Weltbild sind, welches die Grundlage bildet für den Selbstausrottungswahn der Menschheit, den Krieg der Menschheit gegen Gott, geführt von genau DIESER NW mit der zehnfachen Vernichtungsquote des zweiten Weltkrieges, angeführt von der Antichristenheit (Katholiken, Orthodoxe, Protest-Tanten, Kopten), sind NWler verkommen zu einer terroristischen Vereinigung von Massenmördern.

Die Alternative zu Gott ist: Ein Stein kann zu Leben gelangen (Evolution). Das aber glaubt bloß Dumm-wie-ein-Stein!

Hesekiel 18,32
Ich habe doch keinen Gefallen am Tod dessen, der sterben muß – Spruch Gottes, des Herrn. Kehrt um, damit ihr am Leben bleibt.

[Elrik]

Was ist denn eine Cäsium-uhr? Die kann doch keine Zeit anzeigen?! Die Lügnerin Wikipetra hilft mir nicht weiter. Die sagt etwas von "freien Atomen" So etwas gibt es gar nicht, Atome schon nicht, zumindest nicht als Teil der Teilchenthorie mit samt Elektronen und Protonen und Neutronen und Photonen, höchstens als Partikel, wie Staub, die aber nicht irgendwelche sein können, also nicht frei. Theorien bewegen gar nichts, auch nicht wenn die so etwas wie bewiesen sein sollen. Und von einem wie sich selbst stets wiederholenden Takt, auf Zeit zu schließen ist nur verlogen. Scheinbar Wiederkehrende Ereignisse gibt es ja, wie Tag und Nacht, Sommer und Winter, dabei geht es immer weiter, weil die Erde um sich selbst gedreht und um die Sonne bewegt wird, vor allem ist kein Tag wie ein anderer und kein Sommer wie ein anderer, und gleichmäßig ist da gar nichts, denn was ist was ist ein Schaltjahr, warum sind die Tage im Sommer und im Winter unterschiedlich lang, wobei man eine Uhr zur Hilfe nehmen muss um es zu prüfen, die von Sonne und Erde also von Tag und Nacht mehr oder weniger unabhängig ist?! Im Grunde gibt es gar kein Zeichen für die Zeit, als nur dass es weitergeht und immer weiter, was das Leben (Gott) beweist. Geburtstag hat man auch nur einmal und der Jahrestag wird überbewertet. Woher wollen die wissen, dass Takte oder Frequenzen oder irgendwelche Schwingungen gleichmäßig sind, brauchen die dafür nicht irgendeine Referenz von der Dasselbe vorausgesetzt ist, die nämlich ebenfalls einen gleichmäßigen Takt hat oder gleichmäßig schwingt? Und so etwas gibt es einfach nicht. Nichts in der Schöpfung Gottes ist von Dauer, als nur die Schöpfung (Gott schöpft) an sich, und wenn es Tausendmal nicht so aussieht, ist tausend mal dennoch so. die Liebe wird nicht geschöpft, das Leben wird nicht geschöpft, Geist wird nicht geschöpft. Gott kann nicht erschaffen was er selbst ist, sonst hätte er es getan und alle wüssten und täglich herunterbeten: "Ich bin wie ein Tropfen aus dem Meer, und das Meer ist Geist, ist Gottes Geist!" Geist ist ist unteilbar, weil sonst niemand Selbständig wäre, es keine Lügen, keine Morde, keine Kontroverse gäbe, sondern Einklang und Harmonie. Gibt es aber nicht, nicht der Krieg (Habgier) ist das übel, sondern die Gewalt, die mit Lügen beginnt und die selbst Gewalt sind. Logik ist ein tolles Geschenk, stimmt's?

[Gast10]

Aus naturwissenschaftlicher Sicht handelt es sich bei der Zeitdilatation schon um einen realen Effekt, soweit ich weiß.

In Wahrheit jedenfalls nicht.

Denn immerhin zeigten die Cäsium-Atomuhren im Hafele-Keating-Experiment nach Abschluss des Versuches tatsächlich unterschiedliche Uhrzeiten an.

Ihre "Zeiger" stehen unterschiedlich, das ist die Sachlage. Dadurch ist weder bewiesen, dass die Zeiger die (in Wahrheit gar nicht existente) Zeit gemessen haben noch dass dass dieselbe "dilatiert" wurde.

Für ein mit hoher Geschwindigkeit bewegtes System kontrahiert der Weg also im Realen und nicht nur zum Scheine. Wäre es anders, könnte man den Physikern zufolge auf der Erdoberfläche keine Myonen detektieren. Deren Strecke soll sich aufgrund ihrer hohen Geschwindigkeit von 20km auf 300m verkürzen.

"Soll." Ja und? Fakt (oder zumindest glaubhaft) ist: "Myonen" (was auch immer das ist) erreichen die Erdoberfläche. Multipliziert man ihre unter "Laborbedingungen" beobachtete Lebensdauer mit ihrer mutmaßlichen Geschwindigkeit, erhält man eine geringere zahl als den mutmaßlich zurückgelegten Weg. Dass daraus die "Kontraktion" irgendeiner "Strecke" folgen soll (Was ist eine Strecke? Eine gedachte Linie? Was heißt es, dass sich eine solche zusammenzieht?), ist eine mehr als fragwürdige Interpretation.

Um meine Erklärung noch einmal auszuführen: Stellen wir uns "Myonen" modellhaft als Objekte einer bestimmten Ausdehnung vor, innerhalb derer ein periodischer Vorgang stattfindet, z.B. ein "Pendel" schwingt. Nach 100 Pendelbewegungen zerfällt das Myon. Ich stellte die Hypothese auf, dass sich periodische Vorgänge immer am Gang des Lichtes ausrichten (so wie wir unser Leben an Christus, dem Licht der Welt, ausrichten sollten). Das könnte z.B. heißen, dass "Myonenpendel" immer in der Zeit eine Periode durchlaufen, die Licht braucht, um am Myon vorbeizulaufen. Unter diesen Voraussetzungen gibt es keinen Grund, anzunehmen, dass es in verschieden schnell die Atmosphäre durchlaufenden Myonen während des Durchlaufens gleich viele Pendelbewegungen gibt. Diese unterschiedliche Zahl von Pendelbewegungen, die wie Sie sehen, völlig einsichtig erklärbar ist, wird irreführenderweise "Zeitdilatation" genannt. Rechnet man das ganze nach, kommt man auf die Ergebnisse bzw. den Formalismus der SRT.

Herr Todoroff
Zum Zwillingsbruderproblem verweise ich auf das andernorts Ausgeführte:
- Hier ist eine beschleunigte Bewegung im Spiel. Die SRT handelt nur von geradlinig-gleichförmigen Bewegungen, kann also zu diesem Problem keine Ausssage treffen. Die üblicherweise als korrekt verkaufte Rechnung ist nicht "wasserdicht".
- Sollte das Ergebnis trotzdem stimmen (sich nach einer sorgfältigen Rechnung bewahrheiten), dann sehe ich immer noch keinen Widerspruch. Der Gereiste (Beschleunigte) wäre dann bei der Rückkehr "jünger" (d.h. hätte in der Zwischenzeit deutlich weniger Herzschläge gehabt, vielleicht glattere Haut usw.). Und weiter?

DbddhkP

[KatnissEverdeen]

Aus naturwissenschaftlicher Sicht handelt es sich bei der Zeitdilatation schon um einen realen Effekt, soweit ich weiß.

In Wahrheit jedenfalls nicht.

Wenn Sie postulieren, dass es sich bei der Zeitdilatation und der Längenkontraktion um irreale, scheinbare Phänomene handelt, so müssen Sie konsequenterweise auch davon ausgehen, dass die universelle Konstanz der Vakuum-Lichtgeschwindigkeit lediglich etwas Scheinbares darstellt. Ohne reale Zeitdilatation und Längenkontraktion existiert auch keine reale Konstanz der Lichtgeschwindigkeit.

Ihre "Zeiger" stehen unterschiedlich, das ist die Sachlage. Dadurch ist weder bewiesen, dass die Zeiger die (in Wahrheit gar nicht existente) Zeit gemessen haben noch dass dass dieselbe "dilatiert" wurde.

Besäßen Sie eventuell die Güte, mir zu erläutern, welche Ursache den im Hafele-Keating-Experiment gemessenen Gangdifferenzen der Cäsium-Atomuhren nach Ihrem Konzept zugrunde liegt?

"Soll." Ja und? Fakt (oder zumindest glaubhaft) ist: "Myonen" (was auch immer das ist) erreichen die Erdoberfläche. Multipliziert man ihre unter "Laborbedingungen" beobachtete Lebensdauer mit ihrer mutmaßlichen Geschwindigkeit, erhält man eine geringere zahl als den mutmaßlich zurückgelegten Weg. Dass daraus die "Kontraktion" irgendeiner "Strecke" folgen soll (Was ist eine Strecke? Eine gedachte Linie? Was heißt es, dass sich eine solche zusammenzieht?), ist eine mehr als fragwürdige Interpretation.

Die Fragen in diesem Abschnitt (z. B.: Was ist eine Strecke?) halte ich für rhetorische Fragen, weshalb ich ihnen keine Antwort zuführe. Man lernt ja bereits im Mathematikunterricht der 4. Klasse, was eine Strecke ist. Myonen sind instabile Leptonen, über die Sie sich auf den Seiten von Wikipedia etc. präziser informieren können.

[Gast10]

Wenn Sie postulieren, dass es sich bei der Zeitdilatation und der Längenkontraktion um irreale, scheinbare Phänomene handelt, so müssen Sie konsequenterweise auch davon ausgehen, dass die universelle Konstanz der Vakuum-Lichtgeschwindigkeit lediglich etwas Scheinbares darstellt. Ohne reale Zeitdilatation und Längenkontraktion existiert auch keine reale Konstanz der Lichtgeschwindigkeit.

Die Lichtgeschwindigkeit ist per definitionem konstant, wenn die Bewegung des Lichts als Maß für alles andere dient. Ohne reale Existenz DER Zeit und ohne reale Kontraktion von "Längen".

Besäßen Sie eventuell die Güte, mir zu erläutern, welche Ursache den im Hafele-Keating-Experiment gemessenen Gangdifferenzen der Cäsium-Atomuhren nach Ihrem Konzept zugrunde liegt?

- Bitte missverstehen Sie meinen Ton nicht als unwillig, genervt o.ä.

- Hafele-Keating-Experiment: Hier spielen die beschleunigte Kreisbwegung des Flugzeugs und Graviation entscheidend hinein und eine Erklärung übersteigt den derzeitigen Stand der Physik. Alles andere wäre schlichtweg gelogen.
Aber die Sache mit den Myonen kann ich nochmal, mit einer Rechnung und vielleicht verständlicher, zu erklären versuchen:

Wir modellieren das "Myon" als aufrechtes würfelförmiges Kästchen mit Kantenlänge . Innerhalb des Myons wird, so nehmen wir modellhaft an, ein Lichtsignal immer zwischen zwei sehr kleinen Spiegeln, die an zwei gegenüberliegenden senkrechten Seitenwänden hängen, hin- und hergeschickt. Das ist der "an den Gang des Lichtes gekoppelte periodische Vorgang", von dem ich sprach. Das Myon zerfällt - unabhängig von seinem Bewegungszustand -, sobald das Licht Mal hin- und hergelaufen ist.
Nun betrachten wir aus dem Ruhesystem der Erde (also auf der Erdoberfläche stehend) ein Myon, das im oberen Bereich der Troposphäre entsteht und senkrecht mit Geschwindigkeit v herabfällt. (Andere Bezugssysteme wären natürlich genauso gut möglich, würden aber die Rechnung verkomplizieren.) Die Lichtsignale laufen dann aus unserem Bezugssystem betrachtet nicht waagrecht hin und her, sondern im Zickzack schräg nach unten, und zwar mit . Ihre senkrechte Geschwindigkeitskomponente ist v (die des Myons), die waagrechte also nach dem Satz von Pythagoras . Ein "Pendeldurchgang" dauert also . Das Myon zerfällt also nach einer Strecke von . Ist , dann zerfällt es nach einer Strecke von ca. 23 km, kann also die Erdoberfläche erreichen.

Deshalb also erreichen Myonen die Erdoberfläche... Bei einem auf der Erdoberfläche ruhenden Myon würde ein Pendeldurchgang (im selben Bezugssystem betrachtet) dauern, die Lebensdauer wäre . Dass ist, ist eine Rechnung, die hier schlichtweg keine Rolle spielt, nicht aussagt, dass das Myon nach 600 m zerfällt, und aus welcher eine Längenkontraktion zu folgern voreilig und ohne Grundlage wäre.

Die Fragen in diesem Abschnitt (z. B.: Was ist eine Strecke?) halte ich für rhetorische Fragen, weshalb ich ihnen keine Antwort zuführe. Man lernt ja bereits im Mathematikunterricht der 4. Klasse, was eine Strecke ist.

Und nach dem, was man dort lernt, ist deren Kontraktion eben unmöglich und undenkbar. Wenn Sie eine reale "Längenkontraktion" für denkbar halten, gehe ich deshalb davon aus, dass Sie einen anderen Streckenbegriff als den der 4. Klasse benutzen und frage deshalb, welcher das ist.

Myonen sind instabile Leptonen, über die Sie sich auf den Seiten von Wikipedia etc. präziser informieren können.

- Elrik wirkt zwar auf den ersten Blick wie ein Forentroll, aber er ist es nicht und er hat seine lichten Momente, z.B. wenn er von der "Lügnerin Wikipetra" spricht.
- Oder aus dem Mund eines Physikers (D. Dürr, in einer "Weihnachtsvorlesung" vor Studenten zum Thema "Schrödingers Katze" so gesagt):
Eines der fragwürdigsten Nachschlagewerke ist das Internet-Wikipedia, fragwürdig deshalb, weil dieses Werk sich auf dem Glauben gründet, dass das Wissen der Menschen-Massen sich ständig selbst reflektierend und korrigierend den richtigen Weg durchs Universum bahnt. Dieser Gedanke, der gegenwärtig akzeptiert und ausgebaut wird, entspringt einer noch zu besprechenden philosophischen Idee, dem “Grand-Etre“ des Positivismus. Die folgende Passage aus Wikipedia zum Schlagwort Schrödingers Katze steht in ihrer Mischung aus viel Falschheit und ein wenig Wahrheit nicht alleine. Hier offenbart sich nur die einfache Einsicht, dass die Massen auch auf dem Holzweg sein können. Das Schlimme ist aber nun, dass diese Passage akkurat den gängigen Jargon der Physik der vergangenen 70 Jahre wiedergibt. Hier laufen die Physiker den Massen voran. Lesen Sie in einem Ihrer Quantenmechanik-Lehrbücher nach, da finden Sie ähnlichen Irrsinn. (...)

[Todoroff]

Gast10
Die Lichtgeschwindigkeit ist per definitionem konstant,
Wenn das HIV-Club-Mitglieder so festlegen, unfähig bis Zwei zu zählen, wie auch Sie, muß es noch lange nicht wahr sein. Ihre Behauptung ist eine erbärmliche und zugleich widerliche Lüge!
wenn die Bewegung des Lichts als Maß für alles andere dient.
... denn das hieße, daß sich alle Himmelskörper relativ zu Licht mit c bewegten, was nach dieser Idiotentheorie RTh nicht sein kann, die Sie wider besseren Wissens noch immer rechtfertigen, was Sie zu einem Verbrecher macht!

[KatnissEverdeen]

Die Lichtgeschwindigkeit ist per definitionem konstant, wenn die Bewegung des Lichts als Maß für alles andere dient. Ohne reale Existenz DER Zeit und ohne reale Kontraktion von "Längen".

Leugnen Sie, dass atomare, biologische, chemische und andere Prozesse innerhalb eines Systems umso langsamer ablaufen, je höher die Geschwindigkeit des besagten Systems ist? Sollten Sie dies nämlich bestreiten, müssten Sie erklären, wie es möglich ist, dass 300 000km/s - 100 000km/s = 300 000km/s gelten kann.

Und nach dem, was man dort lernt, ist deren Kontraktion eben unmöglich und undenkbar. Wenn Sie eine reale "Längenkontraktion" für denkbar halten, gehe ich deshalb davon aus, dass Sie einen anderen Streckenbegriff als den der 4. Klasse benutzen und frage deshalb, welcher das ist.

Die Relativitätstheoretiker gehen von einer realen Längenkontraktion aus. Das ist vollkommen korrekt. Eine Strecke liegt zwischen zwei definierten Punkten. Eine Strecke ist damit ein endlicher Weg. Diese Strecken sollen im Realen kontrahieren. Die Längenkontraktion folgt direkt aus der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit. Ebenso kann man die Längenkontraktion aus der Zeitdilatation ableiten.

- Elrik wirkt zwar auf den ersten Blick wie ein Forentroll, aber er ist es nicht und er hat seine lichten Momente, z.B. wenn er von der "Lügnerin Wikipetra" spricht.

Die Validität und Seriosität der Wikipedia-Seiten kann man durchaus mit Recht in Frage stellen. Alternativ können Sie daher auch eines Lexikons bedienen, um die gewünschten Informationen über Myonen zu erhalten.

[Todoroff]

Gast10
Die Lichtgeschwindigkeit ist per definitionem konstant, wenn die Bewegung des Lichts als Maß für alles andere dient.
Relativ wozu soll c konstant sein?
Das einzig Konstante ist Ihre Dummheit (Gegenteil von Weisheit)!
Wie begründen Sie die Unmöglichkeit der Konstanz von c?
"Die Lichtgeschwindigkeit ist per definitionem konstant" ist eine Idiotenbehauptung, vergleichbar mit: Wasser ist eckig!

Licht erschaffte Gott am ersten Schöpfungstag, Sonne, Mond und Sterne erst am vierten.

[KatnissEverdeen]

Weitere Antwort eines Physik-Professors:

Hallo XXX,

es freut mich, dass Sie sich so intensiv mit der Relativitätstheorie beschäftigen. Sie stellen eine sehr gute Frage. Neugierig sein, Fragen stellen und selbst versuchen, die Antworten zu finden und das Problem zu verstehen, ist das Wichtigste in der Wissenschaft. Sie haben völlig recht: Wenn sich das Raumschiff auf den Lichtblitz zubewegt, legt das Licht pro Zeitintervall eine kürzere Strecke zurück, und deshalb muss das Zeitintervall im Raumschiff kürzer werden, um wieder die Lichtgeschwindigkeit zu erhalten. Wenn sich das Raumschiff dagegen vom Lichtblitz fortbewegt, ist es genau umgekehrt: Sowohl die Strecke als auch das Zeitintervall werden länger. Das hat aber nichts mit der Zeitdilatation zu tun. In diesem Fall wird das Zeitintervall in dem Bezugssystem S am gleichen Ort gemessen, beispielsweise zwei Lichtblitze werden am selben Ort nacheinander ausgelöst. Das Raumschiff misst die beiden Lichtblitze natürlich nicht am gleichen Ort, da es sich ja fortbewegt. Ohne Relativitätstheorie würde das Zeitintervall gleich bleiben. Die RT sagt aber, dass die Uhren im Raumschiff anders gehen müssen als in S, um auf eine konstante Lichtgeschwindigkeit zu kommen. Aus der entsprechenden Mathematik folgt, dass der zeitliche Abstand der beiden Lichtblitze im Raumschiff länger geworden ist. Das nennt man Zeitdilatation. Lägenkontraktion dagegen misst die Länge eines Stabes zur gleichen Zeit. Wenn in S zwei Ereignisse zur gleichen Zeit stattfinden, finden diese Ereignisse in R zu unterschiedlichen Zeiten statt. Eine Längenmessung in R bedeutet aber: Miss den Anfang und das Ende des Stabes zur gleichen Zeit mit den Uhren und Maßstäben in R. Gleichzeitig in S bedeutet nicht gleichzeitig in R. Die entsprechende Mathe liefert kleinere Längen in R. Die Sprache der Physik ist die Mathematik. Das gilt ganz besonders für die Relativitätstheorie und die Quantenmechanik. Beide Gebiete verlassen unsere Anschauung, dennoch macht die Mathematik präzise Vorhersagen für entsprechende Messungen. Wenn Sie ihr Problem mathematisch mit der Lorentztransformation formuliert sehen wollen, geben Sie mir Bescheid. Oder Sie schauen sich das Youtube Video meines Kollegen Haye Hinrichsen an: http://www.youtube.com/watch?v=Y9RwRRkMH_E Ich wünsche Ihnen noch viel Freude mit der Wissenschaft.

Beste Grüße,

XXX

[KatnissEverdeen]

Meine Reaktion auf die letzte E-Mail:


Sehr geehrter Herr XXX,

ich danke Ihnen vielmals für Ihre ausführliche Antwort. Besteht die Möglichkeit, dass ich mich für Ihr freundliches Engagement erkenntlich zeigen kann? Denn gewiss haben Sie Besseres und vor allem Wichtigeres zu erledigen, als sich mit meinen Fragen auseinanderzusetzen.

In Ihrer letzten E-Mail nahmen Sie Bezug auf die Mathematik der speziellen Relativitätstheorie. In Einsteins Buch "Über die spezielle und die allgemeine Relativitätstheorie" entdeckte ich, so glaubte ich zumindest, die mathematischen Formeln zur Berechnung der Zeitdilatation und der Längenkontraktion:

t' = (t - vx/c²)/√(1 - v²/c²) für die Zeitdilatation

x' = (x - vt)/√(1 - v²/c²) für die Längenkontraktion

Die Variablen habe ich nun durch konkrete Zahlen ersetzt, wobei ich folgende Resultate erhielt:

gegebene Daten:

t = 1s
v = 150 000km/s (halbe Lichtgeschwindigkeit)
c = 300 000km/s
x = 300 000km

Für einen vorwärts fahrenden Zug (+v) gilt:

t' = (t - vx/c²)/√(1 - v²/c²)
= (1 - 150000*300000/300000²)/√( 1 - 150000²/300000²)
= 0,5/0,87
= 0,6s

Während im Ruhesystem eine Sekunde verstrichen ist, sind im vorwärts fahrenden Zug erst 0,6 Sekunden vergangen.

Für den Weg gilt:

x' = (x - vt)/√(1 - v²/c²)
= (300000 - 150000*1)/√(1 - 150000²/300000²)
= 150000/0,87
= 172 413,79km

Für einen vorwärts fahrenden Zug verkürzt sich der Weg auf 172 413,79km.

Für einen rückwärts fahrenden Zug (-v) gilt:

t' = (t + vx/c²)/√(1 - v²/c²)
= (1 + 150000*300000/300000²)/√(1 - 150000²/300000²)
= 1,5/0,87
= 1,7s

Während im ruhenden System eine Sekunde verstrichen ist, sind im rückwärts fahrenden Zug bereits 1,7 Sekunden vergangen.

Für den Weg gilt:

x' = (x + vt)/√(1 - v²/c²)
= (300000 + 150000*1)/√(1 - 150000²/300000²)
= 450000/0,87
= 517 241,38km

Der Weg des rückwärts fahrenden Zuges verlängert sich demnach auf 517 241,38km.

Da es gemäß der speziellen Relativitätstheorie aber lediglich eine Zeitdilatation und eine Längenkontraktion gibt, nicht aber eine Zeitkontraktion und eine Längendilatation, muss mir bei der mathematischen Betrachtung des Falles (mindestens) ein Fehler unterlaufen sein.

Nun habe ich bereits mit einem ehemaligen Mitschüler, der damals Physik als Leistungskurs wählte, über die Problematik gesprochen. Er teilte mir mit, dass ich zur Berechnung der speziellrelativistischen Zeitdilatation und Längenkontraktion die nachstehenden Formeln benutzen müsse:

t' = t * √(1 - v²/c²) für die Zeitdilatation
l' = l * √(1 - v²/c²) für die Längenkontraktion

Und in er Tat verschwindiet hier ja die Richtungsabhängigkeit der Zeitdilatation und der Längenkontraktion aufgrund der quadrierten Geschwindigkeit. Dennoch brächte ich gern in Erfahrung, welchen Fehler ich zuvor gemacht habe.

Ich kann Ihnen nur abermals von Herzen danken.

Mit freundlichen Grüßen

Ihre XXX

Dessen Antwort:

Hallo XXX,

Sie haben keinen Fehler gemacht. Einstein's Formeln beziehen sich aber nicht direkt auf die Zeitdilation und Längenkontraktion, obwohl man diese damit berechnen kann. Sie bedeuten:

Das Labor S misst für ein Ereignis, beispielsweise der Lichtblitz löst einen Detektor aus, den Ort x und die Zeit t.
Der fahrende Zug Z hat eigene Maßstäbe und Uhren für die Längen- und Zeitmessung. Z misst x' und t' für das gleiche Ereignis.
Einstein's Formeln geben den Zusammenhang zwischen x,t und x',t' für das gleiche Ereignis.

In ihrem Beispiel wurde zur Zeit t=t'=0 am Ort x=x'=0 ein Lichtblitz ausgelöst. Nach einer Sekunde misst S den Blitz am Ort x=300000km. Für v>0 eilt der Zug dem Blitz hinterher. Deshalb misst er den Detektor am Ort x'=172Tkm. Einstein sagt nun,
dass die Uhren von Z die Zeit t'=0,6 s anzeigen. x' / t' gibt die Lichtgeschwindigkeit c.

Im anderen Fall v<0 fährt der Zug dem Lichtblitz fort. Deshalb sind Weg und Zeit länger. Also kein Fehler!

Zur Zeitdilatation: S löst einen Blitz bei x=x'=0 und t=t'=0 aus und einen folgenden bei x=0 und t=1s. Dann zeigt die Formel von Einstein t' = t/ Sqrt(1-v^2/c^2)=1.15 s, also Zeitstreckung unabhängig vom Vorzeichen von v.

Die Formeln (Lorentztransformation) beziehen sich immer auf ein Ereignis.

Meine Aufgabe und mein Hobby als Prof ist es, interessierten jungen Leuten die Physik beizubringen. Deshalb
zeigen Sie sich erkenntlich, wenn Sie Begeisterung für die Physik entwickeln. Sie können mich auch gern einmal besuchen.

Beste Grüße,

XXX

[Gast10]

Leugnen Sie, dass atomare, biologische, chemische und andere Prozesse innerhalb eines Systems umso langsamer ablaufen, je höher die Geschwindigkeit des besagten Systems ist?

"Innerhalb eines Systems" und "langsamer" kann alles Mögliche bedeuten.
Wenn Sie z.B. danach fragen, ob jemand, der sich auf Nimmerwiedersehen Richtung Alpha Centauri schießen lässt, langsamer altert als sein zurückgebliebener Bruder, dann ist zu präzisieren, was Sie damit meinen.
Wenn Sie von einer die Erde umkreisenden "Cäsium-Uhr" sprechen, deren vor und nach dem Flug mit einer auf dem Flughafen zurückgebliebenen Uhr verglichen wird: Ich hatte nie ein Bedürnis, Solches zu beobachten, aber die behaupteten Ergebnisse dieses Experimentes überraschen mich nicht. Ich habe keinen Grund, sie anzuzweifeln, stelle jedoch fest, dass sie für ein Weltbild so irrelevant sind, wie man es sich nur vorstellen kann, und mache mir deshalb auch nur ganz am Rande Gedanken darüber.

Sollten Sie dies nämlich bestreiten, müssten Sie erklären, wie es möglich ist, dass 300 000km/s - 100 000km/s = 300 000km/s gelten kann.

Diese Aussage ist und bleibt mathematisch falsch.

Die Relativitätstheoretiker gehen von einer realen Längenkontraktion aus. Das ist vollkommen korrekt.

Manche gehen davon aus, manche nicht, manche wollen sich keine Gedanken darüber machen. Mit der bislang als einzige im Raum stehenden beobachterunabhängigen Definition einer Länge gibt es keine Längenkontraktionen! Definiert man einen genormten Stab als einen Meter lang, dann ist es logisch ausgeschlossen, dass dieser kürzer als einen Meter wird.

Alternativ können Sie daher auch eines Lexikons bedienen, um die gewünschten Informationen über Myonen zu erhalten.

Ich wünsche mir keine Informationen über Myonen, das können Sie mir glauben. Niemand weiß, was Myonen sind. Aber:

Oben habe ich ein Modell für ein Myon präsentiert und durchgerechnet, dass nach diesem Modell das mit 2,999*10^8 m/s auf die Erde fallende Myon die gesamte Troposphäre durchdringen kann und das auf der Erde ruhende nach 2*10^{-6} s zerfällt. Längenkontraktion oder Zeitdilatation brauchte ich nicht einmal zu erwähnen. Wo sehen Sie einen Fehler oder welche Frage bleibt offen? Wenn nichts daran falsch ist, ist durch diese Rechnung die (eigentlich von vornherein ziemlich offensichtliche) Tatsache BEWIESEN, dass die Beobachtungen an Myonen (und damit auch andere Beobachtungen im Umfeld der SRT) keine Längenkontraktion oder Zeitdilatation implizieren.

Herr Todoroff

Relativ wozu soll c konstant sein?

Meine Hypothese (und, wie ich meine, die einzige die "Konstanz von c" ermöglichende Hypothese) ist:
- Alle Längenangaben sind als Anteile an einem Urmeter zu verstehen.
- Alle von irgendeinem Beobachter gemachten Geschwindigkeitsangaben sind als von ihm beobachteter Anteil der betreffenden Geschwindigkeit an der Lichtgeschwindigkeit zu verstehen. "Jemand bewegt sich mit 150000 km/s" HEIßT letztlich, so meine Hypothese, er bewegt sich aus der Sicht des dies Feststellenden halb so schnell wie das Licht. "Jemand bewegt sich mit 6 km/h" heißt, er bewegt sich mit einem Fünfzigtausendstel der Lichtgeschwindigkeit. Alle Geschwindigkeitsangaben ungleich der Lichtgeschwindigkeit sind demnach vom Bezugssystem abhängig, die Geschwindigkeitsangabe 300000 km/s hat dagegen, egal aus welchem Bezugssystem sie getroffen wird, dieselbe objektive Bedeutung, nämlich eine Bewegung mit einfacher Lichtgeschwindigkeit, eine Bewegung genauso schnell wie das Licht, die also weder von gleichgerichteten Lichtereignissen eingeholt werden kann noch selber solche einholen kann.
Der Gang des Lichts dient als absoluter Maßstab.

Wie begründen Sie die Unmöglichkeit der Konstanz von c?

Wie meinen Sie die Frage? Ich begründe die Möglichkeit der Konstanz von c.

Licht erschaffte Gott am ersten Schöpfungstag.

Richtig. Wenn das nicht so wäre, wäre meine Hypothese, dass sich physikalisches Geschehen, Bewegungen usw. am Gang des Lichts orientieren, nicht sinnvoll.