Raumzeit

Es ist heute bekannt, daß die Zeit keine lineare Konstante ist. Zeit kann in großen Schwerkraftfeldern langsamer ablaufen. Wobei dies aber warscheinlich die ablaufenden Prozesse wie chemische Reaktionen, Kernspaltungen oder ähnliches betrifft.

Könnte es demnach auch möglich sein, daß die Richtung des Zeitablaufes unter bestimmten Umständen umgekehrt sein könnte ?

Eine Art Paradoxon. Ein Ereignis in der Zukunft hätte Rückwirkungen auf die Vergangenheit und würde sogar in einer Art Kausalitätsschleife mit ihr interagieren ?

Hallo Meagan

(weiter geht's )

Unabhängig von den Effekten der Relativitätstheorie und der aus dieser Theorie kommenden Raumzeit, ist die Zeit theoretisch aus einem anderen Grund umkehrbar:
Die gängigen Naturgesetze sind zeitinvariant. Das heißt aus den Gesetzen selbst (z.B. Gravitation, Bewegung, Lichtabsorbtion und -emmision, Elektrizität ... und vieles vieles andere) wird keine Zeitrichtung vorgegeben. Man kann in den Gesetzen der Bewegung bspw. die Zeitrichtung umkehren und es funktioniert immer noch, widerspruchsfrei.

Aber, wir haben ja den (postulierten) zweiten Hauptsatz der Thermodynamik, in dem die Entropie nur zunehmen darf/kann und somit eine Zeitrichtung vorschreibt. Viele (alle?) Prozesse können theoretisch widerspruchsfrei umgekehrt werden, aber der umgekehrte Ablauf ist einfach viel unwahrscheinlicher.

Wäre es denn überhaupt denkar, einen Apparat zu bauen, in dem die Zeit steuerbar langsamer, oder gar rückwärts läuft ?

Ich vermute, daß das den Naturgesetzten wie wir sie kennen wiederspricht.

Nun, langsamer gehen könnte die Zeit schon laufen. Dazu gibt es zwei Methoden: Schwerkraftfelder und schnelle Bewegung. In einen starken Schwerkraftfeld geht die Zeit langsamer, dasselbe gilt für ein sehr schnell bewegendes Objekt.
Um das mit den Schwerkraftfeldern zu verdeutlichen: angenommen ich würde eine Uhr auf einen Neutronenstern legen, und eine andere weiter vom Neutronenstern entfernt, würde ich die Uhr auf den Neutronenstern deutlich langsamer gehen sehen.
Ein Apparat, der die Zeit langsamer laufen lassen könnte, müsste also im Grunde nur die Masse in deiner Umgebung erhöhen.(Sprich: leg dir einen Neutronenstern unter den Schreibtisch und die Zeit läuft dort langsamer). Ein Rückwärts gewandter Zeitablauf würde jedoch ein Schwerkraftfeld erfordern, das stärker als unendlich ist, ergo auch eine Masse die größer als unendlich ist.

Wenn man auf Arbeit immer hektisch umherrennt vergeht die Zeit für die sich bewegende Person auch langsamer, man schafft also mehr.
Leider ist der Effekt bei den erreichbaren Geschwindigkeiten so klein, dass man doch beruhigt an seinem Schreibtisch sitzen bleiben kann.

Wenn man auf Arbeit immer hektisch umherrennt vergeht die Zeit für die sich bewegende Person auch langsamer, man schafft also mehr.
Leider ist der Effekt bei den erreichbaren Geschwindigkeiten so klein, dass man doch beruhigt an seinem Schreibtisch sitzen bleiben kann.

Nein, man schaft weniger. Den die Zeitdilatation bedeutet ja, das für mich weniger Zeit vergeht als für die anderen. Wenn ich also schneller arbeiten will, muss ich mich so langsam wie möglich bewegen.

Nachtrag: Um das zu verdeutlich: wenn ich sehr schnell bin, vergehen für mich in den 8 Stunden Welt(arbeits-)Zeit nur 7 Stunden Eigenzeit, ein gutes Argument falls du demnächst deinen Chef erklären musst, warum du nur still an deinen Platz sitzt.

sorry da hab ich wohl ein paar Sekunden zu kurz darüber nachgedacht. Natürlich gehen ruhende Uhren langsamer, wenn man sich bewegt hat man also weniger Zeit.
Ob man das seinem Arbeitgeber so klar machen kann? 

Ich bin da allerdings der Meinung, dass man nicht versuchen sollte die Zeit in einer für uns bekannten Darstellungsform (Uhr) zu verdeutlichen.
Die Zeiger der Uhr funktionieren über die uns bekannte Mechanik, und sind von Menschenhand hergestellt worden, weil wir die Zeit in eine für uns messbare bzw. fühlbare Einheit gemacht haben.
Zur der Aussage mit dem Neutronenstern unterm Tisch, mein ich, dass Masse und die damit verbundene Anziehungskraft, die Kraft unserer Muskeln beeinträchtigen würde, und wir dadurch "länger" für die ganzen Aktionen brauchen würden.

MfG

Ich bin da allerdings der Meinung, dass man nicht versuchen sollte die Zeit in einer für uns bekannten Darstellungsform (Uhr) zu verdeutlichen.
Die Zeiger der Uhr funktionieren über die uns bekannte Mechanik, und sind von Menschenhand hergestellt worden, weil wir die Zeit in eine für uns messbare bzw. fühlbare Einheit gemacht haben.
Zur der Aussage mit dem Neutronenstern unterm Tisch, mein ich, dass Masse und die damit verbundene Anziehungskraft, die Kraft unserer Muskeln beeinträchtigen würde, und wir dadurch "länger" für die ganzen Aktionen brauchen würden.

MfG

Du Vermenschlichst das ganze ja selbst. Eine Uhr wird immer aufgrund eines physikalischen Prinzips funktionieren. Es ist dafür unerheblich, ob ein Mensch , ein Marsianer oder Klingone das Ding gebaut hat.

Ob nun ein großes Schwerkraftfeld, oder eine schnelle Änderung der Geschwindigkeit den Effekt bewirkt konnte mir bisher noch niemand plausibel erklären. Es ist also auch möglich, daß G-Kräfte , die unabhängig von einer Gravitation sind, einen Effekt erzeugen (ZB. Raketenstarts, Jets die eine 6G Kurve fliegen etc.)

Alle Betrachtungen gehen von der Relativitätstheorie aus. Sie ist aber eben nur eine Theorie und kann somit auch falsch sein.

eine schnelle Änderung der Geschwindigkeit den Effekt bewirkt

Es ist nicht die Änderung der Geschwindigkeit, sondern die Geschwindigkeit an sich, welche  in der (A)RT zur Zeitdiletation führt.

Zitat

eine schnelle Änderung der Geschwindigkeit den Effekt bewirkt

Es ist nicht die Änderung der Geschwindigkeit, sondern die Geschwindigkeit an sich, welche  in der (A)RT zur Zeitdiletation führt.

Der Andromedanebel soll sich mit 1/3 Lichtgeschwindigkeit auf uns zubewegen. Heißt das dann, daß ein Andromedarianer sich uns gegenüber sehr langsam bewegt (weil er ja so schnell ist), oder muß ich davon ausgehen, daß wir uns (aus der Sicht des Andromedarianers) langsam bewegen ?

Ich denke ernsthaft, daß wegen genau diesen Phenomens es nötig sein wird neue Experimente zur Raumzeit zu machen. Ein Satelit mit einer Atomuhr sollte auf eine Umlaufbahn um die Sonne geschickt werden. Dann könnte man die Zeitsignale aus der Beschleunigungsstrecke mit denen des Umlaufes vergleichen.

Hallo Meagan,


beide sehen sich "langsamer". In der (A)RT gibt es ja kein ausgezeichnetes Bezugssystem, das "richtig" geht. Durch dieses immanente "Grundproblem" kommt es zu den ganzen unintuitiven Phänomenen dieser Theorie. Aber nur dadurch kann sie in sich schlüssig "alles" beschreiben.
_{(irgendwo kommt bestimmt auch 42 vor ...)}



Deinen Experimentvorschlag verstehe ich nicht.

Mahlzeit!

...Deinen Experimentvorschlag verstehe ich nicht.

Ich auch nicht. Allerdings wurde in einem Experiment bereits eine Uhr mit einer Rakete auf Reisen geschickt und eine Uhr blieb auf der Erde. Anschließend verglich man die Uhren und stellte die erwartete Zeitdifferenz fest. Natürlich wurde vor dem Start sichergestellt, daß die Uhren die gleiche Ganggenauigkeit hatten:
http://de.wikipedia.org/wiki/Zeitdilatation#Experimentelle_Nachweise
So theoretisch ist diese Theorie also schon lange nicht mehr.

Zum Thema Relativitätstheorie immer wieder sehr zu empfehlen:http://www.einstein-online.info/
Meiner Meinung nach das Beste, was es im deutschsprachigen Raum dazu gibt. Aber nicht denken, daß es genügt einmal durchzulesen um das alles zu begreifen. Da muß man durchaus ein paarmal drüber schlafen. Und nochmal lesen...

Der Andromedanebel soll sich mit 1/3 Lichtgeschwindigkeit auf uns zubewegen...

Wo hast du denn das gelesen? Das wären ja ca. 100.000 km/s! Ich kenne nur einen Wert um die 114 km/s:
http://de.wikipedia.org/wiki/Andromedanebel


Gruß
Peter

Moin,

von welcher Geschwindigkeit sprecht ihr? Von der relativen Geschwindigkeit zum Sonnensystem oder von der relativen Geschwindigkeit zur Milchstrasse. Da besteht ja ein grosser Unterschied: Unsere Milchstrasse bewegt sich mit etwa 90 km/sec in Richtung Zentrum der unserer lokalen Galaxien-Gruppe zu, und der *Andromeda-Nebel* mit etwa 35 km/sec. Für uns sieht es so aus als wenn der *Andromeda-Nebel* sich mit 266 km/sec auf uns zubewegt - die Differenz (143 km/sec) ist die Bewegung des Sonnensystems in der Milchstrasse relativ zur Verbindungslinie Andromeda-Nebel
/Milchstrasse.

Jerry


PS: eigentlich darf man ja nicht mehr *Andromeda-Nebel* sagen sondern es muss richtig heissen: *Andromeda Galaxie* oder *M 31*.

Ich habe mich halt ein wenig bei der Geschwindigkeit vertan. Dabei glaube ich immer noch einmal einen solchen Wert von 1/3 Lichtgeschwindigkeit von Andromeda gehört zu haben.

beide sehen sich "langsamer". In der (A)RT gibt es ja kein ausgezeichnetes Bezugssystem, das "richtig" geht.

Dann könnte man aber auch genauso sagen, daß sich alles um die Erde dreht. (Wenn man die Erde als absolutes Bezugssystem benutzen könnte) Die Sonne dreht sich um die Erde und die Planeten haben etwas extreme Elypsenbahnen. (Bis auf die inneren Planeten, die sind nur Sonnenmonde) Ist alles Ansichtssache vom Standpunkt des Beobachters.

Jeder wird mir zustimmen, daß das Unfug ist. Aber genauso wenig kann man dann sagen, daß, weil es kein absolutes Bezugssystem gibt, die Geschwindigkeit der Zeit für Objekte differiert, nur weil sie in irgendwelche Richtungen "schnell" fliegen.

Um die Zeit zu krümmen benötigt man eine Kraft. Darüber sind wir uns ja weitestgehend einig. Ein Satelit, der sich um die Erde bewegt hat eine 0 Gravitation. Also wird eine Uhr an Bord dieses Satelliten mit einer anderen Geschwindigkeit laufen, als eine Uhr auf der Erde bei 1G Gravitation.

Würde man einen Sateliten mit 2 G beschleunigen, müßte bei diesen die Zeit langsamer laufen als auf der Erde. In der Nähe eines schwarzen Loch's könnte die Zeit fast zum Stillstand kommen. Die absolute Geschwindigkeit kann keinen Einfluß haben. (wegen des fehlenden absoluten Bezugssystems) Lediglich die Kräfte aus Delta V (Veränderung der Geschwindigkeit oder Beschleunigung) haben auf diesen Effekt einen Einfluß.

Dann könnte man aber auch genauso sagen, daß sich alles um die Erde dreht. (Wenn man die Erde als absolutes Bezugssystem benutzen könnte) Die Sonne dreht sich um die Erde und die Planeten haben etwas extreme Elypsenbahnen.

Genau das geht, genau das hat man damals gemacht. Man kann die Bewegungen der Planten und Sonne aus einer "Erde im Mittelpunkt" schlüssig und konsistent beschreiben. Das ist nur eine Koordinatentransformation und eben deutlich schwieriger als mit der Sonne im Zentrum, aber prinzipiell möglich (man hat's ja auch ein paar Jahrhunderte gemacht).

Jeder wird mir zustimmen, daß das Unfug ist. Aber genauso wenig kann man dann sagen, daß, weil es kein absolutes Bezugssystem gibt, die Geschwindigkeit der Zeit für Objekte differiert, nur weil sie in irgendwelche Richtungen "schnell" fliegen.

Jeder wird dir zustimmen? Die (A)RT ist wahrscheinlich die am besten geprüfte und bestätigte Theorie bisher, egal wie unintuitiv sie ist.

Um die Zeit zu krümmen benötigt man eine Kraft. Darüber sind wir uns ja weitestgehend einig. Ein Satelit, der sich um die Erde bewegt hat eine 0 Gravitation. Also wird eine Uhr an Bord dieses Satelliten mit einer anderen Geschwindigkeit laufen, als eine Uhr auf der Erde bei 1G Gravitation.

Wir brauchen keine Kraft. In der ART wird die Raumzeit gekrümmt, weil die Masse (und keine Kraft) das macht. Die von dir beschriebene "Kraft" (aka Gravitation) kann eigentlich nur zwischen massebehafteten Objekten definiert werden, welche der Raumzeit folgen.

Würde man einen Sateliten mit 2 G beschleunigen, müßte bei diesen die Zeit langsamer laufen als auf der Erde. ...
 Lediglich die Kräfte aus Delta V (Veränderung der Geschwindigkeit oder Beschleunigung) haben auf diesen Effekt einen Einfluß.

Ich sage noch mal: es ist nicht die Beschleunigung und es ist nicht eine Kraft, die diese Effekte erzeugt. Praktisch alle Schlussfolgerungen der ART beruhen auf der Annahme der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit unabhängig vom Bezugssystem.
Warum soll denn eine Kraft die Zeit verlangsamen? Das stellst du auch nur in den Raum.

Versuch nicht das "alleine" zurecht zu denken, sondern studier die verschiedenen Quellen, in denen die RT und die ART abgeleitet werden, um Einsteins Gedankenexperimente und -gänge nachzuvollziehen. Es ist unintuitiv und unsere typischen Vorstellungen funktionieren einfach nicht.

Am Rande etwas zur "Erde als Mittelpunkt":

Das ist nicht so aus der Mode wie man meinen könnte, gerade in der Astronomie. Um Himmelsbeobachtungen zu planen und zu beschreiben, benutzt man den Standort des Teleskops auf der rotierenden Erdoberfläche als "Mittelpunkt". Man beschreibt Planeten- und Sternenaufgänge von der Erde aus gesehen, man beschreibt die Winkelhöhe eines Sterns gegenüber dem lokalen mit der Oberfläche rotierenden Horizontsystem. Jeder Astronom weiß, dass sich die Sterne nicht um die Erde bewegen, trotzdem rechnet man da so, als wäre es so, da das hier einfacher ist.

Warum soll denn eine Kraft die Zeit verlangsamen? Das stellst du auch nur in den Raum.

Ist denn die Gravitation keine Kraft ? Ich setze Beschleunigung  mit künstlicher "Gravitation" gleich. Damit man diese erhält braucht man einen Motor(Raketenmotor), der eine Antriebskraft erzeugt. Warum soll das nicht gehen ?

In Einsteins RT wurde auch viel hineininterpretiert. Die Kernaussage ist doch, daß in Materie eine ungeheuere Menge Energie gespeichert worden ist. Das ist ja auch der Grundgedanke bei der Entwicklung der Atombome gewesen.

Zur Raumzeit sagt Wikipedia das:
http://de.wikipedia.org/wiki/Relativit%C3%A4tstheorie#Relativit.C3.A4t_von_Raum_und_Zeit

Unterpunkt : Uhren im Gravitationsfeld

Ich frage noch mal: Warum soll eine Kraft die Zeit verlangsamen? In der RT ist es die Geschwindigkeit, in der ART die Krümmung der Raumzeit durch Masse. In der ART verformt/krümmt eine Masse die Raumzeit in ihrer Umgebung. Etwas, was sich durch diesen Bereich hindurch bewegt und einer sog. Geodäte (kürzeste Verbindung zwischen 2 Punkten) folgen möchte, folgt der gekrümmten Raumzeit. Dadurch beeinflussen sich zwei Körper in Abhängigkeit ihrer Massen gegenseitig ... das ist das was wir als "Gravitation" kennen. Der Hintergrund ist aber die Krümmung der Raumzeit durch Masse.

Ich zitiere mal aus Peters Quelle http://www.einstein-online.info/de/einsteiger/allgRT/index.html:

Stattdessen ist die Raumzeit dynamisch, wird durch die in ihr enthaltene Materie verzerrt und beeinflusst ihrerseits, wie sich die Materie bewegt. Diese Wechselwirkung zwischen Raumzeitstruktur und Materie ist Einsteins geometrische, relativistische Theorie der Schwerkraft.

http://www.einstein-online.info/de/einsteiger/allgRT/geomGravitation/index.html

Die Schlüsselidee von Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie besteht darin, Gravitation nicht als Kraft zu betrachten, sondern als eine Eigenschaft der Geometrie von Raum und Zeit.
...
In Newtons Theorie sorgt die Gravitationskraft dafür, dass Teilchen von ihren geraden Bahnen abweichen. In Einsteins Theorie ist Gravitation eine Verzerrung der Raumzeit. Teilchen folgen nach wie vor den geradestmöglichen Bahnen in dieser Raumzeit, doch aufgrund der Verzerrung werden sie, selbst auf diesen geradestmöglichen Bahnen, relativ zueinander beschleunigt - gerade so, als wären sie unter dem Einfluss dessen, was bei Newton die Gravitationskraft ist.

Der Kernaussage der ART ist nicht E= m^c und der gigantische Energieinhalt. Sie ist ein kosmolgisches Modell, welches u.a. die Gravitation vollkommen neu beschreibt.

Der Kernaussage der ART ist nicht E= m^c ...

In der Tat!

Upps ... hehe ...neben dem Rechtschreibefehler war natürlich E=mc² gemeint .

E=mc2

Wobei c = 299 792 458 m/s ist. Die Konstante Lichtgeschwindigkeit im Vakuum.

Einsteins Gleichung ein Teilchenexperiment ? Elementarteilchen bewegen sich mit Lichtgeschwindigkeit. Zumindestens Photonen und Elektronen.

Da die Teilchen eine Masse besitzen, besitzen sie auch eine Bewegungsenergie, wenn sie, wie zB. ein Elektron um einen Atomkern jagen.

In diesem Zusammenhang vermisse ich aber die leichte und die schwere Kernkraft , die elektromagnetische Wechselwirkung und die Gravitation in der Gleichung. Das e=mc2 ist zu einfach formuliert.

Ich frage noch mal: Warum soll eine Kraft die Zeit verlangsamen?

nicht die Kraft verlangsamt die Zeit. Das habe ich nie behauptet. Die Gravitation verändert die Zeit. Eine Beschleunigung ist ein künstliches Äquivalent zur Gravitation. Zum beschleunigen benötigt man Energie. Der Begriff "Kraft" ist in diesem Zusammenhang unglücklich gewählt.

Elektronen und andere Elementarteilchen bewegen sich nicht mit Lichtgeschwindigkeit. Das ist Photonen vorbehalten.

E=mc² hat auch nichts mit schwacher und starker Kernkraft oder elektromagnetische Wechselwirkung zu tun. Diese Begriffe kommen aus der Quantenmechanik. Die Energie-Massen-Äquivalenz kommt aus der ART. ART und QM sind bisher nicht vereinbar und die eine geht auch nicht in die andere über. Man kann auch nicht einfach die Begriffe vermischen.
E=mc² hat nicht den Anspruch die gesamten Energie eines Systems zu beschreiben. Wieso ist dann E=mc² zu einfach geschrieben?

Nach der SRT ist die Gesamtenergie eines Teilchens:
[tex]\Large E=\gamma m c^2[/tex]

wobei [tex]\Large \gamma=\frac{1}{\sqrt{1-v^2/c^2}}[/tex] ist. Die Kinetische Energie ist dann [tex]\Large E_{kin}=(\gamma-1) m c^2[/tex]

Hier bei Wikipedia gibt es ein schönes Bild, was den Energieanstieg verdeutlicht:

Auf der x-Achse ist ß=v/c und auf der y-Achse die kinetische Energie für 1(?) kg Ruhemasse aufgetragen.

Wenn Elektronen sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen würden, dann wäre ihre Energie unendlich groß und die ganzen Teilchenbeschleuniger hätten keine Probleme mehr den Weltuntergang herbeizuführen.

Hallo Meagan,

lies dir doch mal diesen kurzen Wiki-Text zum Äquivalenzprinzip in der ART durch: http://de.wikipedia.org/wiki/Allgemeine_Relativit%C3%A4tstheorie#.C3.84quivalenzprinzip

Nimmt man nur noch die Effekte der Raumzeitkrümmung und der Geschwindigkeit auf Zeit, Längen, etc. hinzu, wird's etwas komplizierter.

Wenn wir sagen, dass jeder Körper der Raumzeitstruktur auf Geodäten folgt, kann sich während der Flugphase sowohl der örtliche Krümmungsgrad, als auch die Geschwindigkeit ändern. Dies bedeutet, dass deine Zeit- und Längenwahrnehmung des restlichen Universums sich ständig verändert.

Fällst du mit deinem Raumschiff, sagen wir mal, auf einen Neutronenstern zu, wirst du immer schneller. D.h. dass für einen äußeren Beobachter die Zeit in deinem Raumschiff langsamer zu vergehen scheint. Aus deiner Perspektive laufen die Uhren aber für den äußeren Beobachter langsamer.

Zugleich wird aber auch die Krümmung der Raumzeit immer größer, je näher du dem Neutronenstern kommst. Dies führt ebenfalls dazu, dass für den äußeren Beobachter deine Zeit langsamer abzulaufen scheint und umgekehrt.

Ähnliches ließe sich sagen, wenn du in deinem Raumschiff sitzt und beschleunigst. Mit jedem infinitesimalen Geschwindigkeitszuwachses, wechselst du dein Bezugssystem, wobei du natürlich wieder darauf achten musst, wie groß die Krümmung der Raumzeit in deiner Umgebung ist.