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Zwillingsparadoxon, lagen alle Autoren falsch ?


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22 Antworten in diesem Thema

#1 Tarantoga

Tarantoga

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Geschrieben 18 Juni 2006 - 09:27

Ich habe hier mal wieder ein schön kontroverses Thema, bei dem es an eine der beliebtesten Grundfesten der SC-FI geht, es geht um das beliebte Zwillingsparadoxon und seine Folgen.Ihr alle kennt diese ganzen SC-FI Geschichten, in denen Raumfahrer mit Geschwindigkeiten knapp unter c unterwegs sind und in der Zwischenzeit durch die Zeitstreckung auf der Erde viele Jahre vergehen.Die Autoren glauben immer das würde sich aus der Realitätstheorie ergeben.Aber das ist meiner Meinung nach nicht der Fall.Laut RT ist es ja völlig gleichgültig von welchem Standpunkt ich ein System beobachte.Das heißt, aus der Sicht des Raumfahrers ist es die Erde, die sich mit beinahe Lichtgeschwindigkeit bewegt und also vergeht aus SEINER Sicht auf der Erde die Zeit viel langsamer als auf dem Schiff.Aus der Sicht der Erde vergeht die Zeit auf dem Raumschiff langsamer als auf der Erde. Wenn ich das richtig sehe müsste sich der Effekt völlig aufheben, und ein Raumfahrer der, sagen wir mal aus seiner Sicht 10 Jahre unterwegs war, war dies auch aus Sicht der Erde, völlig egal wie schnell er flog. Mache ich da einen Denkfehler oder lagen die ganzen Autoren tatsächlich alle falsch ?

#2 Jakob

Jakob

    Temponaut

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Geschrieben 18 Juni 2006 - 09:53

So wahnsinnig firm bin ich da nicht, aber meiner Meinung nach kann man Bewegung nicht über die relativen Punkte im Raum definieren, die Dinge zueinander einnehmen, sondern über ihre kinetische Energie. D.h. wenn sich etwas sehr schnell bewegt, hat es sehr viel kinetische Energie - die bei einem Aufprall z.B. Explosiv freigesetzt wird. Irgendwie kommt da auch noch die Masseträgheit ins Spiel, die Tendenz von Dingen also, in ihrem Energiezustand zu verharren, wenn sie nicht von außen angestupst werden ...Jedenfalls denke ich, dass sich auf diese Weise durchaus bestimmen ließe, was sich schnell bewegt und was nicht. Ist aber nur geraten.
"If the ideology you read is invisible to you, it usually means that it’s your ideology, by and large."

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#3 yiyippeeyippeeyay

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Geschrieben 18 Juni 2006 - 09:55

Hey, Tarantoga, da hast du mal wieder die Gerüchteküche besucht. Fakt ist, dass das "Paradoxon" eines der Dinge an der Relativitätstheorie ist, die schon bewiesen wurde. Mehr dazu im entspr. Wikipedia-Eintrag - ich wünsch dir (und mir) viel Spaß beim Lesen! :rofl1:

/KB

Yay! SF-Dialog Ende März...
Senator: Und dies ist nun die Epoche der Laser?

Farmer: [..] Die Anzahl der Menschen auf der Erde, die voller Hass/Frustration/Gewalt sind, ist zuletzt furchterregend schnell gewachsen. Dazu kommt die riesige Gefahr, dass das hier in die Hände nur einer Gruppierung oder Nation fällt... (Schulterzucken.) Das hier ist zuviel Macht für eine Person oder Gruppe, in der Hoffnung dass sie vernünftig damit umgehen. Ich durfte nicht warten. Darum hab ich es jetzt in die Welt verstreut und kündige es so breit wie möglich an.

Senator: (erblasst, stockt) Wir werden das nicht überleben.

Farmer: Ich hoffe Sie irren sich, Senator! Ich hatte eben nur eine Sache sicher kapiert - dass wir weniger Chancen dazu morgen haben würden als heute.

(Leiter eines US-Congress-Kommittees vs. Erfinder des effektivsten Handlasers, den es je gab, grob übersetzt aus der 1. KG aus Best of Frank Herbert 1965-1970, im Sphere-Verlag, Sn. 38 & 39, by Herbert sr.)


#4 Tarantoga

Tarantoga

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Geschrieben 18 Juni 2006 - 10:14

Hey, Tarantoga, da hast du mal wieder die Gerüchteküche besucht. Fakt ist, dass das "Paradoxon" eines der Dinge an der Relativitätstheorie ist, die schon bewiesen wurde. Mehr dazu im entspr. Wikipedia-Eintrag - ich wünsch dir (und mir) viel Spaß beim Lesen! :rofl1:

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Hallo.

Gelesen habe ich diesen Eintrag schon, muss aber sagen das er mich nicht überzeugt hat.
Besonders was diese " Beschleunigungsphase" angeht.
Auch hier ist es ja eigentlich egal von wo aus ich das System betrachte.
Aus der Sicht des Reisenden kann man ja sagen das die Erde eben einer Beschleunigung unterliegt, womit sich die beiden Graphen in dem Diagramm austauschen würden.

Das mit den Uhren ist schon überzeugender :

"
1971 war es endlich soweit. Die Atomuhren waren schon so genau, dass man die Zeitdilatation bei einem ganz gewöhnlichen Transatlantikflug messen konnte. Und dafür wurden für zwei Flüge jeweils vier Sitze reserviert. Zwei für insgesamt vier Atomuhren und zwei, für die Forscher Richard Keating vom US Naval Observatory und Joseph C. Hafele von der Washington University in St. Louis.

Bevor die zwei Forscher die vierzig Stunden langen Flüge antraten, synchronisierten sie ihre Reise-Atomuhren mit Atomuhren in ihrem Institut. Jetzt müssen wir uns das ganze hier mal anschauen: Die Erde dreht sich ja. Das Institut befindet sich wohl auf der Erde. Also geht die Atomuhr schon mal langsamer, als eine Uhr auf dem Nord- oder Südpol. Wenn sie nun mit dem Flugzeug Richtung Osten fliegen, dann sind sie schneller als die Atomuhr, da sie ja in Richtung der Erdrotation sich bewegen. Wenn sie nach Westen fliegen, sind sie langsamer, als die Atomuhr im Institut, da sie ja entgegen der Erdrotation sich bewegen.

Und siehe da: Die zwei Forscher haben tatsächlich einen Zeitunterschied gemessen! Beim Ostflug ging die Uhr, die geflogen ist, um 59 Milliardstel Sekunden nach, relativ zu der Uhr im Institut. Und beim Westflug ging die Uhr um 273 Milliardstel Sekunden vor. Und somit wurde die Spezielle Relativitätstheorie mit einer Genauigkeit von 8% bestätigt."

Quelle

Ich bin mir aber nicht sicher ob das wirklich irgendwas bewiesen hat.
Könnte es nicht sein das der Effekt dadurch hervorgerufen wurde das die Gravitation in der Höhe etwas geringer ist ?
Oder Beeinflussung durch Strahlung, Erdmagentfeld ?
Wenn ich das richtig sehe ist die Wirkung von Magnetfeld und Erdgavitation davon anhängig in welche Richtung ich mich bewege.
Aber ich bin ehrlich, um das berrechnen zu können müsste ich Pysiker sein.

Bearbeitet von Tarantoga, 18 Juni 2006 - 10:15.


#5 yiyippeeyippeeyay

yiyippeeyippeeyay

    Interstellargestein

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Geschrieben 18 Juni 2006 - 10:52

Ich hoffe, dass die Tester Höhenunterschiede in der Anziehungskraft der Erde (am Meeresspiegel = g) berücksichtigt hatten; es wäre ziemlich anfängerhaft das nicht zu tun, da man es ja auch relativ einfach ausrechnen kann.Was die Beschleunigung angeht, ist gerade das meines Wissens der wesentliche Unterschied zwischen der Speziellen und Allgemeinen RT - Letztere berücksichtigt sie, Erstere NICHT. Der Reisende wird auf jeden Fall Beschleunigungen am Anfang und am Ende eines geradlinigen Fluges erleben; wenn er auf relative Geschwindigkeit Null abbremst und auf derselben Linie wieder zurückkehrt, sogar mindestens 4 Mal. Es ist wie wenn 2 Zwillinge vor einem Lift eines 90-stöckigen Hochhauses stehen, und nur einer hineingeht, und zum 90. Stock fährt: Der Zurückgebliebene verspürt NUR g, der Liftfahrende g + x (zumindest einen Teil der Fahrt). Das ist erfahrbar, von mir und dir, und wäre daher ein klarer Unterschied der "Beschleunigungsgeschichte" der Inertialsysteme der Zwillinge.P.S. (Edit): Uups, gerade lese ich im Wikipedia-Artikel weiter, dass die unterschiedliche Beschleunigung nicht der springende Punkt sei um das Paradoxon zu erklären... Hm, also ich vertiefe mich jetzt erst mal in den Artikel und die Minkowski-Diagramme.

Bearbeitet von yiyippeeyippeeyay, 18 Juni 2006 - 12:42.

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Yay! SF-Dialog Ende März...
Senator: Und dies ist nun die Epoche der Laser?

Farmer: [..] Die Anzahl der Menschen auf der Erde, die voller Hass/Frustration/Gewalt sind, ist zuletzt furchterregend schnell gewachsen. Dazu kommt die riesige Gefahr, dass das hier in die Hände nur einer Gruppierung oder Nation fällt... (Schulterzucken.) Das hier ist zuviel Macht für eine Person oder Gruppe, in der Hoffnung dass sie vernünftig damit umgehen. Ich durfte nicht warten. Darum hab ich es jetzt in die Welt verstreut und kündige es so breit wie möglich an.

Senator: (erblasst, stockt) Wir werden das nicht überleben.

Farmer: Ich hoffe Sie irren sich, Senator! Ich hatte eben nur eine Sache sicher kapiert - dass wir weniger Chancen dazu morgen haben würden als heute.

(Leiter eines US-Congress-Kommittees vs. Erfinder des effektivsten Handlasers, den es je gab, grob übersetzt aus der 1. KG aus Best of Frank Herbert 1965-1970, im Sphere-Verlag, Sn. 38 & 39, by Herbert sr.)


#6 Tarantoga

Tarantoga

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Geschrieben 18 Juni 2006 - 12:45

Ich hbe inzwischen Kopfschmerzen davon, ich denke ich mach erst mal ne Pause :coool:

#7 rockmysoul67

rockmysoul67

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Geschrieben 18 Juni 2006 - 13:23

Tolles Thema! Gefällt mir, eine Diskussion über ein Wissenschaftsaspekt aus der SF. :coool:

Das heißt, aus der Sicht des Raumfahrers ist es die Erde, die sich mit beinahe Lichtgeschwindigkeit bewegt und also vergeht aus SEINER Sicht auf der Erde die Zeit viel langsamer als auf dem Schiff. Aus der Sicht der Erde vergeht die Zeit auf dem Raumschiff langsamer als auf der Erde.

Hmm, ich sehe das so: Der Raumfahrer beobachtet gar nicht die Zeit auf der Erde, noch beobachtet die Erde die Zeit, die im Raumschiff herrscht. Der Raumfahrer beobachtet nur seine eigene Zeit, sprich er schaut auf die Uhr und für ihn vergeht die Zeit ganz normal. Ich habe mal gelesen, dass wenn ein Raumschiff ganz gemächlich mit halber Lichtgeschwindigkeit durchs All düsen würde, dann ist der "Zeitschub" pro dreissig Tage einen Tag. Anders gesagt: Nach einer einmonätigen Reise (30 Tage) würde ein Astronaut bei der Rückkehr an einem (nach seinem Gefühl) Dienstag feststellen, dass es auf der Erde Mittwoch wäre. Zwei Gedanken: Halbe Lichtgeschwindigkeit ist natürlich s e h r s c h n e l l. Wenn wir Menschen irgendwann so schnell reisen können, erscheint eine Astronautenmannschaft nicht wirklich jünger (à la der Enkel ist so alt wie der sternenreisende Grossvater). Nach 365 Tage wäre ein Astronaut nur zirka einen Monat "zu jung". Mit halber Lichtgeschwindigkeit wären Reisen zu den nächsten Sternen möglich. Der nächste Stern wäre Proxima Centauri mit 4.22 Lichtjahre Distanz. (39,900,000,000,000 km) Die beiden anderen Sterne dieses Dreisternensystems wären 4.35 Lichtjahre entfernt. Eine Hinreise von, sagen wir, zehn Jahre, Verbleib fünf Jahre, Rückreise zehn Jahre: Und unsere Astronauten wären nur 243 Tage und ein paar Stunden "zu jung". ;) Edit: Jetzt hatte ich so schön gerechnet, nur um es dann falsch zu schreiben. Es sind 243 Tage, nicht 143. Und - Auflösung - ich habe nur 20 Jahre Reisen mit halber Lichtgeschwindigkeit gerechnet.

Bearbeitet von rockmysoul67, 18 Juni 2006 - 13:36.


#8 Tarantoga

Tarantoga

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Geschrieben 18 Juni 2006 - 14:15

Hmm, ich sehe das so: Der Raumfahrer beobachtet gar nicht die Zeit auf der Erde, noch beobachtet die Erde die Zeit, die im Raumschiff herrscht. Der Raumfahrer beobachtet nur seine eigene Zeit, sprich er schaut auf die Uhr und für ihn vergeht die Zeit ganz normal.

Hallo rockmysoul67 . Diese Überlegung erscheint ja nur im ersten Moment korrekt. Was mir so aufstößt ist das Prinzip der Relativität. Es ist absolut zulässig das System aus der Sicht des Raumschiffes zu betrachten, wobei es eben die Erde ist die sich relativ zum Raumschiff bewegt. Wenn das aber so ist hat der Reisende ebenfalls den Eindruck das die Zeit auf der Erde langsamer vergeht. Die Leute auf der Erde haben hingegen den Eindruck das die Zeit auf dem Raumschiff langsamer vergeht als ihre eigene. Aber Beides zusammen geht doch eigentlich nicht :coool: Muss es aber wenn die Relativitästheorie korrekt ist.

#9 rockmysoul67

rockmysoul67

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Geschrieben 18 Juni 2006 - 14:27

Richard Keating und Joseph C. Hafele

Sind diese Herren somit die ersten offiziellen Zeitreisende? ("offiziell", weil Piloten ja auch unbewusst durch die Zeit reisen)

#10 rockmysoul67

rockmysoul67

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Geschrieben 18 Juni 2006 - 14:45

den Eindruck das die Zeit ... langsamer vergeht

Ist es denn während der Reise überhaupt möglich, auf der Erde die Zeit des Raumschiffes - oder im Raumschiff die Zeit auf der Erde - zu messen?

(Vielleicht ist es mir auch ein bissel zu warm, um deinen Vergleich gründlich durchzudenken, aber auf die Schnelle möchte ich sagen, dass der "Eindruck" immer ist, dass die Zeit "normal" vergeht, wo auch immer man sich befindet.)

Erst wenn das Raumschiff wieder sicher auf dem irdischen Boden steht (oder meinetwegen sich langsam im Orbit dreht), kann man die Uhren vergleichen. Dann sieht man: Aha, die Zeit im Schiff verging langsamer als auf die Erde.
Natürlich kann dann ein hochverehrter Professor sagen: Die Zeit im Raum ist relativ (ähem), also verging die Zeit der Erde schneller als auf dem Schiff.

#11 rockmysoul67

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Geschrieben 18 Juni 2006 - 15:04

Hmmm, es ist schon ein Knacknuss. Raumschiff <--------Distanz/Geschwindigkeit--------> Erde.Die Entfernung zum anderen sieht für beide gleich aus. Ich glaub, ich hab's: Die Zeit innerhalb des Raumschiffes vergeht anders als gewohnt, weil das Schiff sich so schnell bewegt. Es geht um die Geschwindigkeit im Raum (den Raum um das Raumschiff, also das All), nicht um die Distanz zum Start oder Ziel. Die Zeit der Erde bleibt dagegen konstant, weil die Erde sich im All nur langsam bewegt.Das Problem könnte darin liegen, dass man normalerweise etwas sagt wie: "Je schneller das Raumschiff sich von der Erde entfernt, je langsamer die Zeit auf dem Raumschiff im Vergleich zur Erde vergeht." Dies ist nicht falsch, aber präziser wäre: "Je schneller das Schiff durch das All fliegt ...". Wir sind einfach gedanklich zu stark auf die Erde fixiert.

Bearbeitet von rockmysoul67, 18 Juni 2006 - 15:19.


#12 Tarantoga

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Geschrieben 18 Juni 2006 - 18:22

Ich glaub, ich hab's: Die Zeit innerhalb des Raumschiffes vergeht anders als gewohnt, weil das Schiff sich so schnell bewegt. Es geht um die Geschwindigkeit im Raum (den Raum um das Raumschiff, also das All), nicht um die Distanz zum Start oder Ziel. Die Zeit der Erde bleibt dagegen konstant, weil die Erde sich im All nur langsam bewegt.

Du meinst das Raumschiff bewegt sich praktisch im Verhältnis zum Äther schneller als die Erde? :coool: Es ist wirklich eine extreme Nuss, die mir echt keine Ruhe mehr läßt. Da dachte ich ich hätte das Prinzip verstanden und dann so was....

#13 Matthias

Matthias

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Geschrieben 18 Juni 2006 - 18:58

Ui, schwieriges Problem. Damit müssen sich Physikstudenten am Ende ihres Grundstudiums rumschlagen.Zunächst mal darf man die Allgemeine RT nicht mit der Speziellen RT verwechseln. Die Gravitationseffekte sind ART-Wissenschaftlich nennt man das Problem Zeitdilatation, populär bekannt als "bewegte Uhren gehen langsamer". Ganz so einfach ist es aber nicht, das ist etwas irreführend.Auf jeden Fall lächerlich hier von "Meinung" zu sprechen. Es handelt sich um Naturgesetzte :coool:
Lieblingsautoren: Alastair Reynolds, R.C. Wilson, G. Benford

#14 Gast_Guest_*

Gast_Guest_*
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Geschrieben 19 Juni 2006 - 08:36

Wissenschaftlich nennt man das Problem Zeitdilatation, populär bekannt als "bewegte Uhren gehen langsamer". Ganz so einfach ist es aber nicht, das ist etwas irreführend.

Auf jeden Fall lächerlich hier von "Meinung" zu sprechen. Es handelt sich um Naturgesetzte  :)

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Das es wirklich so ist glaube ich schon , aber ganz ehrlich, ich verstehe es nicht.
Kannst du das irgendwie verständlich erklären ?

#15 Torben Kneesch

Torben Kneesch

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Geschrieben 19 Juni 2006 - 16:40

Auf englisch ist das sehr schoen hier erklaert: http://math.ucr.edu/...in_paradox.html Aber tatsaechlich sind die beiden Bezugssysteme durch die Beschleunigung der Rakete nicht mehr gleichberechtigt.

#16 Chronotis

Chronotis

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Geschrieben 22 Juni 2006 - 11:12

Als Physiker muss ich natürlich mal versuchen, ein paar Fragen zu klären. Ich habe mir auch nochmal den Wikipedia-Artikel angeschaut, und muss sagen, dass ich ihn sehr gut geschrieben finde.Man kann sicher nicht alles auf Anhieb verstehen, aber bei der speziellen Relativitätstheorie sind die eigentlichen Rechnungen (auch in der Herleitung der Formeln) mit Mittelstufenmathematik zu bewältigen.Das wirkliche Verständnis ist natürlich etwas ganz anderes, und ich würde vermuten, dass praktisch kein Physikers diese Dinge auf einer intuitiven Basis versteht.Jetzt aber zum Zwilligsparadoxon:Die allgemeine Relativitätstheorie kann man wirklich außen vor lassen, aber man muss sich genau die Vorraussetzungen der Speziellen anschauen: Die Zeitdilation gilt in der einfachen Form nur für Inertialsysteme, also Bezugsrahmen (Raumschiff, Erde,...) die sich mit konstanter Geschwindigkeit relativ zueinander bewegen.Betrachtet man z.B. nur den Hinflug ist das gegeben, und sowohl der Reisende als auch der Daheimgebliebene würden bei einem Uhrenvergleich (z.B. durch Radiosignale, ausgesendet in festen Intervallen) jeweils die Zeit im anderen System langsamer ablaufen sehen. Von der Erde aus gesehen kann auch der Rückflug in diesem Bezugsrahmen gesehen werden, so dass am Ende beim Uhrenvergleich am Ausgangspunkt der Reisende tatsächlich weniger schnell gealtert ist.Vom Raumschiff aus gesehen muss aber zwischen Hin- und Rückflug das Koordinatensystem gewechselt werden, denn dass sich die Erde später auf den Reisenden zubewegt liegt ja daran, dass er seine Vorwärtsrichtung neu definiert hat.Bei der Umkehr bleibt er nicht im ursprünglichen Inertialsystem, und darf deshalb nicht einfach die Zeitdilation von beiden Wegen gleich behandeln.Soviel zu dem entscheidenden Begriff der relativen Bezugssysteme. Wie immer in der Physik muss man halt penibel darauf achten, unter welchen Vorraussetzungen die Gesetze gelten.Nochmal kurz zur gleichberechtigten Sichtweise, wenn man nur den Hinflug betrachtet:Dass beide die Verlangsamung beim anderen messen können, liegt nur daran, dass es kein absolutes Bezugssystem gibt, und die Gleichzeitigkeit an verschiedenen Orten und bei verschiedenen Geschwindigkeiten nur mithilfe von Licht- oder Radiosignalen sinnvoll definiert werden kann. Da sich diese mit Lichtgeschwindigkeit bewegen, addiert sich dazu nicht die Geschwindigkeit des Raumschiffs (bzw. der Erde), und man kommt auf den seltsamen Effekt der Zeitdilatation.Um die gesamte spezielle Relativitätstheorie herzuleiten braucht man dazu nur zwei Postulate:1. Alle Inertialsysteme sind gleichberechtigt (es gelten immer die gleichen physikalischen Gesetze)2. Die Lichtgeschwindigkeit ist konstant (unabhängig von der Geschwindigkeit eines Senders/Empfängers)

#17 shoogar

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Geschrieben 23 September 2006 - 19:04

Ich bin alles andere als ein Physiker oder Mathematiker, glaubte aber bisher, ein intuitives Gefühl für die Zeitdilatation bei Raumflügen zu haben. Wahrscheinlich habe ich zuviel SF gelesen. :rofl1: Meine Bauch-Antwort zur Fragestellung des Threads: Reisende in Raumschiffen bleiben auf Rundreisen jünger, weil sie stärker beschleunigt werden als Menschen auf der Erde. In den letzten Tagen habe ich versucht, die Theorie zu verstehen. Ich habe mir die genannten Artikel durchgelesen... Zwillings-Paradoxon bei Wikipedia Zwillings-Paradoxon bei John Baez ...und einen Teil kapiert, sowie die mathematischen Zusammenhänge überflogen. Die Erklärungen der Minkowski-Diagramme bei Wikipedia finde ich übrigens sehr viel verständlicher im Hinblick auf das Problem. @Chronotis Ich verstehe die Erklärungen zum Wechsel des Koordinatensystems bei der Umkehr und zur Unmöglichkeit der Addition der Reisegeschwindigkeit zu c (der Messdaten) bei Messungen über die gesamte "Teststrecke", sowie die Postulate. Soweit ist alles in Ordnung. :P In meinem intuitiven Verständnis der Welt gibt es keinen Unterschied zwischen Inertialsystemen, Beschleunigung und Gravitation. Ich versuche mal, es zu ordnen: In einem Minkowski-Diagramm wird der Raum auf eine Dimension beschränkt (x-Achse), die Zeit t (y-Achse) sollte als Lichtgeschwindigkeit c=1 angesehen werden, und der Weg eines Lichtpartikels ist eine Winkelhalbierende zwischen t und c, wobei die Steigung dieses Wegs negativ ist. Dem kann ich folgen. Energie und Masse werden anscheinend zur Verständlichkeit der Diagramme nicht berücksichtigt. Aus e=mc^2 lässt sich allerdings ableiten, dass man anstatt c auch Wurzel(e/m) einsetzen kann. Die Winkelhalbierende der Minkowski-Diagramme - und damit auch das Messkriterium für alle "Tests"- ist also auch eine Funktion des Verhältnisses von Energie zur Masse. Anders gesagt, ich kann folgendes Testergebnis voraussagen: je energiereicher ein Objekt ist, oder je weniger Masse es hat, desto langsamer läuft die Zeit dieses Objekts. Die Vernunft sagt allerdings, dass das Ergebnis vom Abstand der betrachteten Objekte zueinander abhängt. Wenn sich ein größeres Objekt in der Nähe eines kleineren Objekts befindet, wird das kleinere beeinflusst. :thumb: Hier meine Fragen: Existieren Atome länger als Planeten? Haben Pendeluhren mehr bewegte Masse als Atomuhren? Bleiben Objekte mit Abstand und Beschleunigung relativ zur Erde jünger? Kann man durch ständiges Hüpfen langsamer altern? Bleibt ein Pilot in einem Raumschiff mit weniger Masse bei gleicher Triebwerkleistung jünger? Ist Licht zeitlos, und stellt Licht das optimale Verhältnis von Energie zu Masse dar? Müssen größere Raumschiffe schneller fliegen, um zum gleichen Zeitpunkt am Zielort anzukommen? Geraten Partikel in schwarzen Löchern durch die Beschleunigung in eine unendliche Zukunft? #### Nachträglich gefragt: Ist das Alter des begreifbaren Teils unseres Universums lediglich ein Verhältnis zur Masse und Energie des Inhalts? Ist das Spiel vorbei, wenn das Universum alle Energie und Materie in schwarze Löcher versenkt hat? Wenn ja, entsteht dadurch ein "Überdruck" jenseits der schwarzen Löcher? Wird dieses von überall empfangene Sein in unendlicher Zukunft unmittelbar aufprallen? Wenn ja, worauf?

Bearbeitet von shoogar, 23 September 2006 - 19:58.


#18 Chronotis

Chronotis

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Geschrieben 27 September 2006 - 12:08

Hallo shoogar, freut mich, dass du so interessiert bist und dich nicht mit einfachen ANtworten zufrieden gibts. Ich werde mal versuchen auf deine Fragen einzugehen.

Ich bin alles andere als ein Physiker oder Mathematiker, glaubte aber bisher, ein intuitives Gefühl für die Zeitdilatation bei Raumflügen zu haben. Wahrscheinlich habe ich zuviel SF gelesen. :D Meine Bauch-Antwort zur Fragestellung des Threads: Reisende in Raumschiffen bleiben auf Rundreisen jünger, weil sie stärker beschleunigt werden als Menschen auf der Erde.

Leider sind Bauchgefuehl und Intuition bei der Relativitaetstheorie nicht immer hilfreich, da die effekte klar ausserhalb unserer alltaeglichen Erfahrung liegen. Die Beschleunigung allein ist so direkt eben nicht ausschlaggebend.

@Chronotis Ich verstehe die Erklärungen zum Wechsel des Koordinatensystems bei der Umkehr und zur Unmöglichkeit der Addition der Reisegeschwindigkeit zu c (der Messdaten) bei Messungen über die gesamte "Teststrecke", sowie die Postulate.

Sehr gut! :)

In meinem intuitiven Verständnis der Welt gibt es keinen Unterschied zwischen Inertialsystemen, Beschleunigung und Gravitation.

Achtung, dass ist so nicht richtig. Beschleunigung und Gravitation sind laut der Allgemeinen Relativitaetstheorie (ART) zwar aequivalent. Aber wenn man dann fuer jeden unterschiedlich beschleunigten Beobachter ein Bezugssystem einfuehrt, geschieht die Umrechnung von einem ins andere nicht mehr wie bei gleichfoermig bewegten Inertialsystemen. Genau hier kommen die komplexen geometrischen Formeln ins Spiel, die nichts anderes als die Raumkruemmung in 4 Dimensionen sind.

Ich versuche mal, es zu ordnen: In einem Minkowski-Diagramm wird der Raum auf eine Dimension beschränkt (x-Achse), die Zeit t (y-Achse) sollte als Lichtgeschwindigkeit c=1 angesehen werden,[...]

Also erstmal ist es einfach eine Zeitachse, die Multiplikation mit c dient nur der Angleichung der Einheiten.

und der Weg eines Lichtpartikels ist eine Winkelhalbierende zwischen t und c, wobei die Steigung dieses Wegs negativ ist.

Wieso negativ, die ist positiv. Aber egal, ich glaube, du hast es verstanden.

Energie und Masse werden anscheinend zur Verständlichkeit der Diagramme nicht berücksichtigt. Aus e=mc^2 lässt sich allerdings ableiten, dass man anstatt c auch Wurzel(e/m) einsetzen kann. Die Winkelhalbierende der Minkowski-Diagramme - und damit auch das Messkriterium für alle "Tests"- ist also auch eine Funktion des Verhältnisses von Energie zur Masse.

Da c konstant ist, muss das Verhaeltnis aber immer gleich sein! Jedes Objekt mit einer sogenannten Ruhemasse m hat eine Energie e=mc^2, und wenn man dieses Objekt beschleunigt, dann wird seine Masse, so wie man sie beim Berechnungen von Gravitationswechselwirkungen oder Traegheit beruecksichtigen muss (Nicht die Ruhemasse!), auch groesser.

Anders gesagt, ich kann folgendes Testergebnis voraussagen: je energiereicher ein Objekt ist, oder je weniger Masse es hat, desto langsamer läuft die Zeit dieses Objekts.

Also ich glaube du bescheibst einfach die Effekte, die man an den Minkowski-Diagrammen ablesen kann. Z.B., dass fuer Teilchen, die sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen (also masselos sind) keine Zeit vergeht und alles gleichzeitig geschieht. Ein anderer Effekt, der aus der ART kommt, ist aber die Auswirkung der Gravitation auf die Zeit. In der Naehe grosser Massen vergeht daher die Zeit tatsaechlich langsamer relativ zu weiter entfernteren Objekten. Aber das Verhaeltnis von Masse und Energie ist natuerlich trotzdem c.

Die Vernunft sagt allerdings, dass das Ergebnis vom Abstand der betrachteten Objekte zueinander abhängt. Wenn sich ein größeres Objekt in der Nähe eines kleineren Objekts befindet, wird das kleinere beeinflusst.

Das gilt zwar fuer die gerade erwaehnten Gravitationsfelder, aber hat nichts mit der speziellen Relativitaetstheorie zu tun. So eine allgemeine Aussage zur Beeinflussung laesst sich ohne klar definierte Wechselwirkungen nicht machen.

Existieren Atome länger als Planeten?

Beides sind keine Elementarteilchen und koennen, unabhaengig von ihrer Masse, zerfallen, verschmelzen oder aufgrund einer Hyperraumumgehungsstrasse gesprengt werden. :D

Haben Pendeluhren mehr bewegte Masse als Atomuhren? Bleiben Objekte mit Abstand und Beschleunigung relativ zur Erde jünger? Kann man durch ständiges Hüpfen langsamer altern? Bleibt ein Pilot in einem Raumschiff mit weniger Masse bei gleicher Triebwerkleistung jünger?

Wenn ueberhaupt messbar wuerde hier die ART eine Rolle spielen, da, von aussen gesehn, die Zeit in starken Gravitationsfeldern langsamer vergeht.

Ist Licht zeitlos, und stellt Licht das optimale Verhältnis von Energie zu Masse dar?

Ja, Licht ist zeitlos. Aber wie gesagt ist das Verhaeltnis von Energie und Masse immer gleich. Die Ruhemassen sind aber unterschiedlich und Photonen (Lichtteilchen) haben keine Ruhemasse und damit auch keine Ruheenergie, existieren also im Ruhezustand nicht. Deshalb muessen sie sich immer mit Lichtgeschwindigkeit bewegen.

Müssen größere Raumschiffe schneller fliegen, um zum gleichen Zeitpunkt am Zielort anzukommen?

Unabhaengig von Masse etc. kommt es ja bei allen relativen Zeitunterschieden auf das Bezugssystem an. Von Start oder Ziel gesehen ergibt sich aus der Geschwindigkeit natuerlich eine eindeutige Ankunftszeit, unabhaengig davon, was die Uhren in den RAumschiffen anzeigen.

Geraten Partikel in schwarzen Löchern durch die Beschleunigung in eine unendliche Zukunft?

Wiederum beschreibst du einen ART-Effekt, denn an einem Ereignishorizint muesste die Zeit tatsaechlich unendlich langsam vergehen, aber wieder nur von ausserhalb betrachtet.

#### Nachträglich gefragt: Ist das Alter des begreifbaren Teils unseres Universums lediglich ein Verhältnis zur Masse und Energie des Inhalts? Ist das Spiel vorbei, wenn das Universum alle Energie und Materie in schwarze Löcher versenkt hat? Wenn ja, entsteht dadurch ein "Überdruck" jenseits der schwarzen Löcher? Wird dieses von überall empfangene Sein in unendlicher Zukunft unmittelbar aufprallen? Wenn ja, worauf?

Sorry, hier wirds mir zu schwammig. Ich hoffe ich konnte deine Ausgangsfrage nach dem Energie-Masse-Verhaeltnis (immer gleich!) klaeren. Gruss, Chronotis Edit: Warum funktionieren die quotes

...

nicht? - - - Holger antwortet (18:49, 27.09.2006):

Edit: Warum funktionieren die quotes "quote"..."/quote" nicht?

Weil Du die Grenze an zulässigen Quotes überschritten hast (Glückwunsch!). :) Ich habe diese Grenze nun heraufgesetzt. Sollte alles korrekt angezeigt werden.

Bearbeitet von Holger, 27 September 2006 - 17:49.


#19 Morn

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Geschrieben 27 September 2006 - 16:02

Einige Links zu Wikipedia-Artikeln, die vielleicht helfen koennten: Masse relativistische Masse Aequivalenz von Masse und Energie Zeitdilatation Experimente zur allgemeinen Relativitaetstheorie

#20 shoogar

shoogar

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Geschrieben 27 September 2006 - 20:16

Hallo Chronotis, Hallo Morn, Danke für die Antworten, die einige Missverständnisse geklärt haben. ... und für die Links. Es wird einige Zeit dauern, das alles zu verstehen...

Sorry, hier wirds mir zu schwammig. Ich hoffe ich konnte deine Ausgangsfrage nach dem Energie-Masse-Verhaeltnis (immer gleich!) klaeren.

Die schwammigen Teile hatte ich ohne Überlegung eingefügt. Möglicherweise liegt das an einem abends stärker werdenden Gravitationsfeld, denn die eben gelesenen Antworten haben mich zwar sofort erreicht, sind aber noch nicht ganz angekommen. :)

#21 Tarantoga

Tarantoga

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Geschrieben 27 September 2006 - 21:37

Hallo Leute.Danke für die ausführlichen Antworten zum Thema.Ich muss aber leider zugeben das mich das echt überfordert, ich glaube jetzt einfach mal das es so ist und nehme noch ein oder zwei Aspirin zum Abschluß..

#22 Chronotis

Chronotis

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Geschrieben 28 September 2006 - 08:59

Es freut mich, dass ich in Zeiten von Dauerstress und Rezession etwas gegen Schlaflosigkeit und Absatzprobleme der deutschen Pharmaindustrie tun konnte. :)

#23 Tarantoga

Tarantoga

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Geschrieben 07 März 2009 - 14:52

Betrachtet man z.B. nur den Hinflug ist das gegeben, und sowohl der Reisende als auch der Daheimgebliebene würden bei einem Uhrenvergleich (z.B. durch Radiosignale, ausgesendet in festen Intervallen) jeweils die Zeit im anderen System langsamer ablaufen sehen.

<_< :) :) :) :) Verdammt., das hatte ich ganz überlesen. Und weil ich fürchte du hast damit sogar recht nochmals : :blink: :blink: :blink: :blink: Das ist doch komplett irrsinnig !


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