Hallo, liebe Astro-Profis,
als nur mit Standard-Physik-Wissen ausgestatteter Mitvierziger versuche ich momentan die Zusammenhänge der SRT und ART zu begreifen. Allerdings komme ich immer wieder in arge Nöte, wenn es um die Definitionen der Begrifflichkeiten in den diversen Publikationen (z.B. in Buchform oder Internet) geht. Ich bitte also, wenn sich jmd. mit einem Laien wie mir abgeben möchte, um ein paar Klarstellungen zu Begriffen wie "Geschwindigkeit" oder "Entfernung" bzw. "beobachten" z.B. in folgendem interessanten Wikipaedia-Artikel zur Lorentzkontraktion:
"Die Lorentzkontraktion (benannt nach Hendrik Antoon Lorentz) oder relativistische Längenkontraktion ist ein Phänomen der speziellen Relativitätstheorie. Für einen Beobachter sind Objekte umso kürzer, je schneller sie sich relativ zu ihm bewegen.
Die Lorentzkontraktion besagt, dass eine Länge von verschiedenen Beobachtern unterschiedlich gemessen wird. Man betrachte zum Beispiel ein Raumschiff, das an der Erde mit einer konstanten Geschwindigkeit v vorbeifliegt. Der auf der Erde befindliche Beobachter wird im Folgenden als ruhender Beobachter bezeichnet, der Beobachter im Raumschiff als Reisender. Diese Begriffe sind allerdings nur als bequeme Bezeichnungen zu verstehen; aus Sicht des Reisenden ist der „ruhende“ Beobachter bewegt, während der Reisende selbst in seinem Raumschiff ruht. Der Reisende misst andere Entfernungen als der ruhende Beobachter:
l = lo x Wurzel aus v2/c2
Dabei bezeichnet l die Länge des Raumschiffs die der ruhende Beobachter misst, v ist die Geschwindigkeit des Raumschiffs, c ist die Lichtgeschwindigkeit, l0 ist die Länge des Raumschiffes die der mitreisende Beobachter misst. ...
Diese Kontraktion verkürzt also für den Reisenden Entfernungen, die er mit einem Raumschiff zurückzulegen hat. Für den ruhenden Beobachter bewegt sich das Raumschiff. Für ihn ändern sich die von dem Reisenden zurückzulegenden Entfernungen nicht, der Effekt der Längenkontraktion beschränkt sich für ihn auf das relativ zu ihm bewegte System, das Raumschiff. Das Raumschiff ist für den ruhenden Beobachter verkürzt."
FRAGE: Wenn für den Beobachter das Raumschiff "verkürzt erscheint"(!), müsste es doch - bei gleichbleibender, "zurückzulegender" Entfernung aus seiner Sicht für die gleiche Strecke (z.B. Erde/Mond) LÄNGER brauchen: Raumschiff kleiner, Weg gleich = andere, reiseverlängernde Relation Weg/Raumschifflänge, oder aber das Raumschiff wird defacto schneller als aus Sicht des Beobachters gemessen, was aber dem in Wiki gleich folgenden Postulat zufolge ja nicht sein kann:
"Da für den Reisenden die zurückgelegte Strecke kürzer, der Betrag der Relativgeschwindigkeit v (Reisegeschwindigkeit) jedoch für beide Beobachter gleich ist, benötigt der Reisende aus seiner Sicht auch weniger Zeit, um diese Entfernung zurückzulegen, als aus Sicht des ruhenden Beobachters."
Natürlich wird jetzt argumentiert:
"Dies ist kein Widerspruch, da aufgrund der Zeitdilatation die Uhr des Reisenden aus Sicht des ruhenden Beobachters in der Tat langsamer läuft. Beide Beobachter stimmen also in ihrer Beobachtung überein, dass der Reisende weniger Zeit benötigt, als für die vom ruhenden Beobachter bestimmte Entfernung nötig wäre. Nur den Grund für diesen Unterschied geben sie unterschiedlich an: Der ruhende Beobachter schreibt den Effekt der durch die Zeitdilatation verlangsamten Eigenzeit des Reisenden zu, während der Reisende selbst die durch Lorentz-Kontraktion verkürzte Reisestrecke dafür verantwortlich macht."
Also nochmal:
Wenn aus "Sicht" des Erdbewohners das Raumschiff "verkürzt erscheint", ist das letztenendes doch eine Art optische Täuschung oder Verzerrung, die bei Annäherung an Lichtgeschwindigkeit theoretisch ja sogar zum optischen "Selbstüberholen" des gesichteten, auf einen Betrachter zurasenden Raumschiffs durch seine Rückseite führen könnte, egal durch welche Art irdischer Messung (ob mit Augen oder externen Geräten) die "Erscheinung" zustandekommt. Soweit so gut. Diese Verzerrung in der Wahrnehmung ist doch aber eigentlich nur ein vernachlässigbarer optischer, und letztlich wieder ausgleichbarer "Defekt": Spätestens beim Anhalten des Raumschiffs "hat" es - aus Sicht der Erdbewohner - wieder seine ursprünglichen Maße.
Die Zeitverschiebung jedoch erscheint mir quasi "irreparabel". Wenn - wie ja oft zu lesen ist - der Reisende in Relation langsamer altert als der Ruhende, dann ist bei Rückkehr des Gereisten sein zurückgebliebener Gefährte älter als er. Dieser Fakt erscheint mir keineswegs gleichwertig in der Gewichtung "Zeitdilatation" contra "Lorentz-Kontraktion". Denn die unterschiedlich wahrgenommenen "Meter" gleichen sich wieder an, die biologisch "verstellten" Uhren ticken (z.B. bei Zwillingen) dann jedoch nicht mehr gleich wie früher, es sei denn der Erdbewohner macht nun eine ähnliche Reise (Rollentausch). Welchen Faktor habe ich dabei übersehen?
Und: Welche "Uhr" belegt die relative Alterung des Nichtgereisten gegenüber demjenigen, eine im gleichen Zeitraum größere Entfernung zurückgelegt Habenden, wenn doch die Inertialsysteme untereinander eigentlich nicht vergleichbar sind? Kommt somit überhaupt die "gleiche" Person zurück, die irgendwann abgeflogen ist?
Wird also letztlich bei der Beurteilung (ständig tauchen in SRT-Artikeln so subjektiv behaftete Begriffe wie "wahrnehmen", "sehen", "erscheinen" auf) der beschriebenen Effekte nicht das Bewußtsein zu einem nicht namentlich genannten, weil wissenschaftlich wohl nur schwer zu definierenden bzw. integrierenden, aber ENTSCHEIDENDEN Faktor, ja letztlich zum Gradmesser der astronomischen Wahrheit?
Kommt jetzt jeder Flug (ja jede relative Bewegung) einer Zeitreise gleich, wenn auch nur im praktisch nicht meßbaren Bereich? Bedeutet hier also relativ schnellere Bewegung im Ergebnis das gleiche wie "Abkühlen" (langsamere Atombewegungen) des Körpers im Vgl. zum Daheimgebliebenen/"Nichtgekühlten"?) Wie manifestiert sich ein evtl. bestehender Unterschied in der "Art" des Alterns/Nichtalterns biologisch?
Und noch eine Frage - so dumm sie auch erscheinen mag - hätte ich:
Was ist - aus astronomischer Sicht - überhaupt "Zeit"? Was legt sie fest? Atombewegungen in einem bestimmten Aggregatszustand(Cäsium-Uhr)? Gibt es "Gleichzeitigkeit" nach Einstein überhaupt noch? Wenn nicht, wie will man "Relationen" ohne fixen (zeitlichen/räumlichen) Bezugspunkt/Maßstab überhaupt noch erfassen bzw. aussagekräftig (!) "messen"?
Ich weiß: Fragen über Fragen, bin halt nur Laie...
Sollte jemand die Muße haben, würde ich mich über etwas "Nachhilfe" sehr freuen, da man Büchern leider keine tiefergehenden (Rück-)Fragen stellen kann...
Zeitlose Grüße von
Unbedarft
als nur mit Standard-Physik-Wissen ausgestatteter Mitvierziger versuche ich momentan die Zusammenhänge der SRT und ART zu begreifen. Allerdings komme ich immer wieder in arge Nöte, wenn es um die Definitionen der Begrifflichkeiten in den diversen Publikationen (z.B. in Buchform oder Internet) geht. Ich bitte also, wenn sich jmd. mit einem Laien wie mir abgeben möchte, um ein paar Klarstellungen zu Begriffen wie "Geschwindigkeit" oder "Entfernung" bzw. "beobachten" z.B. in folgendem interessanten Wikipaedia-Artikel zur Lorentzkontraktion:
"Die Lorentzkontraktion (benannt nach Hendrik Antoon Lorentz) oder relativistische Längenkontraktion ist ein Phänomen der speziellen Relativitätstheorie. Für einen Beobachter sind Objekte umso kürzer, je schneller sie sich relativ zu ihm bewegen.
Die Lorentzkontraktion besagt, dass eine Länge von verschiedenen Beobachtern unterschiedlich gemessen wird. Man betrachte zum Beispiel ein Raumschiff, das an der Erde mit einer konstanten Geschwindigkeit v vorbeifliegt. Der auf der Erde befindliche Beobachter wird im Folgenden als ruhender Beobachter bezeichnet, der Beobachter im Raumschiff als Reisender. Diese Begriffe sind allerdings nur als bequeme Bezeichnungen zu verstehen; aus Sicht des Reisenden ist der „ruhende“ Beobachter bewegt, während der Reisende selbst in seinem Raumschiff ruht. Der Reisende misst andere Entfernungen als der ruhende Beobachter:
l = lo x Wurzel aus v2/c2
Dabei bezeichnet l die Länge des Raumschiffs die der ruhende Beobachter misst, v ist die Geschwindigkeit des Raumschiffs, c ist die Lichtgeschwindigkeit, l0 ist die Länge des Raumschiffes die der mitreisende Beobachter misst. ...
Diese Kontraktion verkürzt also für den Reisenden Entfernungen, die er mit einem Raumschiff zurückzulegen hat. Für den ruhenden Beobachter bewegt sich das Raumschiff. Für ihn ändern sich die von dem Reisenden zurückzulegenden Entfernungen nicht, der Effekt der Längenkontraktion beschränkt sich für ihn auf das relativ zu ihm bewegte System, das Raumschiff. Das Raumschiff ist für den ruhenden Beobachter verkürzt."
FRAGE: Wenn für den Beobachter das Raumschiff "verkürzt erscheint"(!), müsste es doch - bei gleichbleibender, "zurückzulegender" Entfernung aus seiner Sicht für die gleiche Strecke (z.B. Erde/Mond) LÄNGER brauchen: Raumschiff kleiner, Weg gleich = andere, reiseverlängernde Relation Weg/Raumschifflänge, oder aber das Raumschiff wird defacto schneller als aus Sicht des Beobachters gemessen, was aber dem in Wiki gleich folgenden Postulat zufolge ja nicht sein kann:
"Da für den Reisenden die zurückgelegte Strecke kürzer, der Betrag der Relativgeschwindigkeit v (Reisegeschwindigkeit) jedoch für beide Beobachter gleich ist, benötigt der Reisende aus seiner Sicht auch weniger Zeit, um diese Entfernung zurückzulegen, als aus Sicht des ruhenden Beobachters."
Natürlich wird jetzt argumentiert:
"Dies ist kein Widerspruch, da aufgrund der Zeitdilatation die Uhr des Reisenden aus Sicht des ruhenden Beobachters in der Tat langsamer läuft. Beide Beobachter stimmen also in ihrer Beobachtung überein, dass der Reisende weniger Zeit benötigt, als für die vom ruhenden Beobachter bestimmte Entfernung nötig wäre. Nur den Grund für diesen Unterschied geben sie unterschiedlich an: Der ruhende Beobachter schreibt den Effekt der durch die Zeitdilatation verlangsamten Eigenzeit des Reisenden zu, während der Reisende selbst die durch Lorentz-Kontraktion verkürzte Reisestrecke dafür verantwortlich macht."
Also nochmal:
Wenn aus "Sicht" des Erdbewohners das Raumschiff "verkürzt erscheint", ist das letztenendes doch eine Art optische Täuschung oder Verzerrung, die bei Annäherung an Lichtgeschwindigkeit theoretisch ja sogar zum optischen "Selbstüberholen" des gesichteten, auf einen Betrachter zurasenden Raumschiffs durch seine Rückseite führen könnte, egal durch welche Art irdischer Messung (ob mit Augen oder externen Geräten) die "Erscheinung" zustandekommt. Soweit so gut. Diese Verzerrung in der Wahrnehmung ist doch aber eigentlich nur ein vernachlässigbarer optischer, und letztlich wieder ausgleichbarer "Defekt": Spätestens beim Anhalten des Raumschiffs "hat" es - aus Sicht der Erdbewohner - wieder seine ursprünglichen Maße.
Die Zeitverschiebung jedoch erscheint mir quasi "irreparabel". Wenn - wie ja oft zu lesen ist - der Reisende in Relation langsamer altert als der Ruhende, dann ist bei Rückkehr des Gereisten sein zurückgebliebener Gefährte älter als er. Dieser Fakt erscheint mir keineswegs gleichwertig in der Gewichtung "Zeitdilatation" contra "Lorentz-Kontraktion". Denn die unterschiedlich wahrgenommenen "Meter" gleichen sich wieder an, die biologisch "verstellten" Uhren ticken (z.B. bei Zwillingen) dann jedoch nicht mehr gleich wie früher, es sei denn der Erdbewohner macht nun eine ähnliche Reise (Rollentausch). Welchen Faktor habe ich dabei übersehen?
Und: Welche "Uhr" belegt die relative Alterung des Nichtgereisten gegenüber demjenigen, eine im gleichen Zeitraum größere Entfernung zurückgelegt Habenden, wenn doch die Inertialsysteme untereinander eigentlich nicht vergleichbar sind? Kommt somit überhaupt die "gleiche" Person zurück, die irgendwann abgeflogen ist?
Wird also letztlich bei der Beurteilung (ständig tauchen in SRT-Artikeln so subjektiv behaftete Begriffe wie "wahrnehmen", "sehen", "erscheinen" auf) der beschriebenen Effekte nicht das Bewußtsein zu einem nicht namentlich genannten, weil wissenschaftlich wohl nur schwer zu definierenden bzw. integrierenden, aber ENTSCHEIDENDEN Faktor, ja letztlich zum Gradmesser der astronomischen Wahrheit?
Kommt jetzt jeder Flug (ja jede relative Bewegung) einer Zeitreise gleich, wenn auch nur im praktisch nicht meßbaren Bereich? Bedeutet hier also relativ schnellere Bewegung im Ergebnis das gleiche wie "Abkühlen" (langsamere Atombewegungen) des Körpers im Vgl. zum Daheimgebliebenen/"Nichtgekühlten"?) Wie manifestiert sich ein evtl. bestehender Unterschied in der "Art" des Alterns/Nichtalterns biologisch?
Und noch eine Frage - so dumm sie auch erscheinen mag - hätte ich:
Was ist - aus astronomischer Sicht - überhaupt "Zeit"? Was legt sie fest? Atombewegungen in einem bestimmten Aggregatszustand(Cäsium-Uhr)? Gibt es "Gleichzeitigkeit" nach Einstein überhaupt noch? Wenn nicht, wie will man "Relationen" ohne fixen (zeitlichen/räumlichen) Bezugspunkt/Maßstab überhaupt noch erfassen bzw. aussagekräftig (!) "messen"?
Ich weiß: Fragen über Fragen, bin halt nur Laie...
Sollte jemand die Muße haben, würde ich mich über etwas "Nachhilfe" sehr freuen, da man Büchern leider keine tiefergehenden (Rück-)Fragen stellen kann...
Zeitlose Grüße von
Unbedarft