SI-Definition einer Sekunde

Bernhard

Registriertes Mitglied
Hallo zusammen,

das Nachbarthema "kosmologische Rotverschiebung" läßt mir momentan keine Ruhe. Deswegen öffne ich dieses Thema, um die Meinungsverschiedenheiten zwischen Klaus und 'Ich' einmal etwas fundamentaler zu durchleuchten.

Wir alle wissen, dass die Definition (Link) einer SI-Sekunde als "Uhr" Cäsiumatome verwendet. Ferner ist bekannt, dass es auf der Erde mittlerweile mehrere Cäsiumatomuhren gibt, mit denen sich also die Zeit in echten SI-Sekunden messen läßt. Nun ist mir heute aufgefallen, dass ich mir auch schon einmal überlegt habe, ob bei dieser Definition nicht auch noch der Standort der Atomuhr festgelegt werden müsste, da es gemäß ART (und auch verschiedener Experimente) ja schließlich ein Unterschied ist, welche Gravitationskraft auf diese Uhr wirkt. Und genau da liegt wohl der "Hase im Pfeffer".

Jetzt ist es an der Zeit Meinungen zu diesem Thema einzuholen. Gemäß ART - denke ich - macht es keinen Sinn den Definitionstext der SI-Sekunde zu erweitern (also z.B. der Zusatz, dass sich die Cäsiumatome ruhend in Greenwich befinden müssen :)). Ob Klaus das genau so sieht, bin ich mir schon nicht mehr so sicher. Auf jeden Fall kann das jetzt hier einmal ausdiskutiert werden. Zum Schluß bedanke ich mich schon mal bei 'Ich' für die Erkenntnis, dass die Definition der SI-Sekunde tatsächlich vollständig ist. Sollte ich mit dieser Erkenntnis falsch liegen, bitte ich natürlich um Korrektur.
Viel Spaß beim Knobeln....
 

Schmidts Katze

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Hallo zusammen,

das Nachbarthema "kosmologische Rotverschiebung" läßt mir momentan keine Ruhe. Deswegen öffne ich dieses Thema, um die Meinungsverschiedenheiten zwischen Klaus und 'Ich' einmal etwas fundamentaler zu durchleuchten.

Wir alle wissen, dass die Definition (Link) einer SI-Sekunde als "Uhr" Cäsiumatome verwendet. Ferner ist bekannt, dass es auf der Erde mittlerweile mehrere Cäsiumatomuhren gibt, mit denen sich also die Zeit in echten SI-Sekunden messen läßt. Nun ist mir heute aufgefallen, dass ich mir auch schon einmal überlegt habe, ob bei dieser Definition nicht auch noch der Standort der Atomuhr festgelegt werden müsste, da es gemäß ART (und auch verschiedener Experimente) ja schließlich ein Unterschied ist, welche Gravitationskraft auf diese Uhr wirkt. Und genau da liegt wohl der "Hase im Pfeffer".

Jetzt ist es an der Zeit Meinungen zu diesem Thema einzuholen. Gemäß ART - denke ich - macht es keinen Sinn den Definitionstext der SI-Sekunde zu erweitern (also z.B. der Zusatz, dass sich die Cäsiumatome ruhend in Greenwich befinden müssen :)). Ob Klaus das genau so sieht, bin ich mir schon nicht mehr so sicher. Auf jeden Fall kann das jetzt hier einmal ausdiskutiert werden. Zum Schluß bedanke ich mich schon mal bei 'Ich' für die Erkenntnis, dass die Definition der SI-Sekunde tatsächlich vollständig ist. Sollte ich mit dieser Erkenntnis falsch liegen, bitte ich natürlich um Korrektur.
Viel Spaß beim Knobeln....

Hallo Bernhard,

eine Uhr kann natürlich immer nur die Zeit in ihrem Bezugssystem messen, egal ob du ein Pendel oder Cäsium-Atome verwendest.

Mit Pendel wird das wohl nicht auffallen, aber wenn du 2 Cäsiumuhren auf dem Mt. Everest und im Jordantal aufbaust, wirst du sehen, daß zwischen 2 Ereignissen auf dem Berg weniger Zeit vergeht als im Tal.

Soweit ich weiß, wird diese Zeitdifferenz auch im GPS-System mitberechnet, sonst würde es gar nicht funktionieren.

Grüße
SK
 

Infinity

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eine Uhr kann natürlich immer nur die Zeit in ihrem Bezugssystem messen, egal ob du ein Pendel oder Cäsium-Atome verwendest.
Man muss beachten, dass die Gravitation unendliche Reichweite hat, demnach gibt es überall im Universum verschiedene Gravitationsstärken.
Das heißt, überall müsste doch die Zeit (Cäsium-Atome) verschieden schnell verlaufen, auch wenn nur minimale Abweichungen.

Soweit ich weiß, wird diese Zeitdifferenz auch im GPS-System mitberechnet, sonst würde es gar nicht funktionieren.
Und diese Differenz muss permanent korrigiert werden.
Alle Satelliten drehen sich in Ellipsen um die Erde, wobei natürlich Zeitunteschiede entstehen.

Gruß!
infiniti
 

SRMeister

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Hallo Bernhard,
Hallo Schmidts Katze,

genau so sehe ich das auch.

Jetzt mal ein Gedankenexperiment. Ich gehe in das Jordantal. Nur hat die Erde eine extreme Masse und damit geht dann die Zeit im Tal sehr langsam, ich meine wirklich erheblich langsamer. Dann gehe ich auf den Mt. Everest und dort vergeht die Zeit, sagen wir mal, doppelt zu schnell, relativ zum Jordantal.
Worauf ich hinauswollte ist, dass es immer irgendwo einen Punkt gibt, an dem die Zeit schneller vergeht, als dort wo man sich gerade befindet.
Es gibt auch immer einen Punkt an dem die Zeit langsamer vergeht als dort wo ich jetzt bin.

Ich bin auf der Erde, normal :), der Punkt an dem die Zeit relativ zu meiner am langsamsten vergeht, ist die Singularität im schwarzen Loch. Das ist klar und einleuchtend.
Wo jedoch ist der Punkt, an dem die Zeit relativ zu meiner Zeit am schnellsten vergeht?
Das heisst, an welchem Punkt müsste ich mich befinden, dass alle anderen Cäsium Atomuhren "nachgehen" nur meine geht richtig :)

An Lagrangepunkten ist zwar keine Gravitation spürbar, jedoch befindet man sich immer noch im Gravitationsfeld der Galaxie. Die Naheliegendste Lösung wäre wohl der Raum zwischen den Galaxien (Big Void) . Die krasseste Lösung ist: Der Raum ausserhalb des Universums.

Meinungen?
 

SRMeister

Registriertes Mitglied
Hallo infiniti,
unsere Beiträge haben sich ja nichtnur zeitlich sondern auch inhaltlich etwas überschnitten. :)

Du sagst ja, dass die Gravitation "unendliche Reichweite hat" das ist richtig. Nur gibt es einen Ort in unserem Universum, an dem die Gravitation unendlich gering ist?
Ist unser Universum "genau bis zum Rand" mit Materie gefüllt oder gibt es einen Bereich wo (sogut wie) nix ist außer die Voids. Würde das Universum nicht beschleunigt expandieren, sondern irgendwann gleich groß bleiben oder wieder schrumpfen, so könnte man diesen Bereich doch mit einem "schnellen" Raumschiff erreichen???
Keine Ahnung !!!
 

SRMeister

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Du hast Bernhards Frage und Idee nicht einmal ansatzweise verstanden.

Voids halt, was sonst?? Aber wo?

Wieso habe ich seine Idee nicht verstanden? Kannst du mir das bitte erklären?
Er hat doch selbst schon gesagt dass die Definition einer Sekunde ausreichend geklärt ist.
Dass es keine "ausgezeichnete" Position und damit ausgezeichnete Sekundendauer gibt ist klar.
Der Sinn hinter meiner Hinterfragung war, herauszufinden, ob man vielleicht eine Position definieren kann, beüglich derer alle anderen Uhren nachgehen (langsamer gehen).
Diese Position könnte man dann beispielsweise benutzen, um eine Sekunde zu definieren, wo die Gravitationswirkung Null ist und man könnte somit alle anderen Uhren in bezug auf diese Uhr definieren, beispielsweise mit einer Aussage "Die Uhren auf der Erde auf der Höhe vom Meeresspiegel, gehen in Bezug auf diese Uhr 1% langsamer" oder "Die Uhren im Mittelpunkt eines schwarzen Loches gehen unendlich viel langsamer" usw...
Naja.....
Das wäre zumindest meine Interpretation zu Bernhard seiner Frage, ob man den Standort einer Uhr mit definieren müsste, oder könnte.(Man muss es natürlich nicht-die Def. ist ausreichend-wie erwähnt) Dieser Standort müsste nur nicht Greenwich sein(das ginge auch) sondern eben die o.g. theoretische Position.
Der Unterschied wäre, dass es -mit Greenwich- positive und negative Werte geben würde. Wie bei Grad Celsius. Wenn man stattdessen den (einen) Maximalwert nimmt, gibt es nur Werte ohne Vorzeichen, wie bei Grad Kelvin.
 
Zuletzt bearbeitet:

SRMeister

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Alle Bezugssysteme sind gleichberechtigt, und unsere Zeit ist in unserem Bezugssystem die richtige.

Ja das ist richtig! Das wollte ich doch auch garnicht in Frage stellen.

Die Frage die ich stelle ist die, nach einem Bezugssystem, in dem die Gravitation nicht vorhanden ist, bzw. Null ist. (ART)

Das ist doch das gleiche in der SRT, wo mit zunehmender Relativgeschwindigkeit die Masse zunimmt. Die Masse ist Minimal, wenn die Relativgeschwindigkeit Null ist.
Und bei der ART ist es so, dass die Uhrzeit am schnellsten dort vergeht, wo das Gravitationsfeld Null ist.

Oder nochmal anders ausgedrückt:
Beschleunigt man einen Körper, erhöht sich seine Masse (gegen unendlich) RELATIV zu einem ruhenden Beobachter.
Aber es erhöht sich nicht nur die relative Masse, sondern die relative Zeit vergeht auch anders. Somit hängen Masse und Zeit meiner Meinung nach eng zusammen. (Wie auch immer)
An einem (hypothetischen Ort) an dem es keinen Einfluss der Gravitation gibt, verläuft die Zeit anders, und die Masse/Trägheit eines sich dort befindlichen Körpers ändert sich ebenfalls.
Nur am Rande bemerkt sind das Machs Gedanken. Er war der Meinung, dass Masse/Trägheit erst durch das komplexe Zusammenwirken der Gravitation des ganzen Universums zustande kommt.

Aber es geht hier ja um die Zeit. Einen Extremwert zu finden ist meiner Meinung nach eben wichtig. Das wollte ich nur sagen mit meinen vorangegangenen Postings.
 
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FrankSpecht

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Moin,
Die Frage die ich stelle ist die, nach einem Bezugssystem, in dem die Gravitation nicht vorhanden ist, bzw. Null ist. (ART)
Dieses Bezugssystem gibt es realiter nicht! Gäbe es solch ein Bezugssystem, dann gäbe es auch (mindestens) einen bevorzugten Ort im Universum. Gäbe es diesen, dann wären unsere (mainstream) Ideen der Kosmologie ad absurdum geführt. Bäh, das wollen wir nicht!

Einen Extremwert zu finden ist meiner Meinung nach eben wichtig.
Diesen Extremwert kennt man: es ist die Lichtgeschwindigkeit im gravitationsfreien Raum ;)

Auf der Erde hat man zum Zwecke der Vereinheitlichung des Zeitbegriffs (z.B. aus wirtschaftlichen und physikalischen Gründen) die UTC (>>Coordinated Universal Time) eingeführt. Als ehemals praktizierender Hobbyastronom habe ich die UTC sehr zu schätzen gelernt.
 

SRMeister

Registriertes Mitglied
Hallo FrankSpecht!
Moin,
Dieses Bezugssystem gibt es realiter nicht! Gäbe es solch ein Bezugssystem, dann gäbe es auch (mindestens) einen bevorzugten Ort im Universum. Gäbe es diesen, dann wären unsere (mainstream) Ideen der Kosmologie ad absurdum geführt. Bäh, das wollen wir nicht!
....
Diesen Extremwert kennt man: es ist die Lichtgeschwindigkeit im gravitationsfreien Raum ;)

Widersprichst du dir da nicht selber?
Auf der einen Seite verneinst du die Existenz eines gravitationsfreien Raumes und dann beziehst du dich auf ihn?

Ich bitte um eine genauere Antwort :)

Noch eine Überlegung am Rande: Man hört ja immer, dass die Zeit erst mit dem Universum entstanden ist. Ist das so gemeint, dass es ohne Gravitation auch keine Zeit gibt? Das wäre dann doch der von mir gesuchte Extremwert. Nur befindet sich dieser nicht in unserem Universum :)
 

Bernhard

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Noch eine Überlegung am Rande: Man hört ja immer, dass die Zeit erst mit dem Universum entstanden ist. Ist das so gemeint, dass es ohne Gravitation auch keine Zeit gibt?

Hallo SRMeister,

Nein. Der völlig materiefreie Raum ist gemäß Relativitätstheorie einfach ein Minkowskiraum und dort gibt es bekanntlich die gleiche Definition der Sekunde, wie in jedem anderen Ort des Universums, wenn man einmal von den Singularitäten in schwarzen Löchern absieht. Meiner Meinung nach ist der von dir zitierte Satz irreführend und lediglich eine reißerische These, um die Kosmologie ins Gespräch zu bringen.

Das wäre dann doch der von mir gesuchte Extremwert. Nur befindet sich dieser nicht in unserem Universum :)

Theoretisch sollte es so einen Extremwert schon geben, doch ich bezweifle, dass dieser relativ zur Erde ruht ;). Für mich sieht diese Suche nach solch einem Extremwert nach wie vor nach einem (sinnlosen) Versuch aus, die alte Newtonsche Vorstellung einer absoluten Zeitdefinition über diverse Hintertürchen doch noch irgendwie zu retten. Wie bereits oben gesagt, vermute ich, dass der Klaus in dem Nachbarthema "kosmologische Rotverschiebung" noch viel tiefer in diese Falle getappt ist :rolleyes:.

Nebenbei: Ich habe mal irgendwo gelesen, dass sich über die GPS-Sender die Zeit noch genauer messen läßt, als mit den Atomuhren auf der Erde. Vielleicht wandert also die "Herstellung" der UTC einmal irgendwann in den Weltraum. Für mich stellt sich in diesem Zusammenhang noch die Frage, ob die Uhren in den GPS-Sendern tatsächlich den Gangunterschied zur UTC elektronisch ausgleichen. Irgendwie muss das ja wohl stattfinden, denn sonst würden diese Uhren ja ständig falsch laufen.
 
Zuletzt bearbeitet:

SRMeister

Registriertes Mitglied
Theoretisch sollte es so einen Extremwert schon geben, doch ich bezweifle, dass dieser relativ zur Erde ruht ;).
Du meinst : relativ zur Erde ruht oder in einer gleichförmigen Bewegung verharrt?
Also du möchtest sagen, dass die SRT hier auch eine Rolle spielt?

Für mich sieht diese Suche nach solch einem Extremwert nach wie vor nach einem (sinnlosen) Versuch aus, die alte Newtonsche Vorstellung einer absoluten Zeitdefinition über diverse Hintertürchen doch noch irgendwie zu retten.

Ja du hast recht, das ist wohl die Suche nach einer "absoluten" Zeit. Aber die ART verneint das doch nicht, schließlich ist die Gravitation in diesem Sinne auch absolut. Oder täusche ich mich da?
Denn, selbst an einem Ort, an dem sich Gravitationskräfte aufheben (zb. Mittelpunkt der Erde, Lagrangepunkte) ist immernoch ein "verstecktes" /überlagertes Gravitationsfeld vorhanden. Das ist überall im Universum der Fall, nur an einem Ort stärker, an einem anderen Ort schwächer (Big Voids).
Ein ähnliches Beispiel ist die Temperatur. Praktisch kann 0°K nie erreicht werden, aber theoretisch diskutiert man darüber.

So wie ich es jetzt verstanden habe, kann man auch theoretisch keinen Ort finden, an dem das Gravitationsfeld wirklich null ist. OK Damit gebe ich mich zufrieden. Dann erübrigt sich auch meine Suche nach der absolut am schnellsten vergehenden Uhrzeit (relativ zu unserer).

Bis Dann,
SRM
 

Klaus

Registriertes Mitglied
Ferner ist bekannt, dass es auf der Erde mittlerweile mehrere Cäsiumatomuhren gibt, mit denen sich also die Zeit in echten SI-Sekunden messen läßt.
In den letzten Jahren hat sich bzgl. der Genauigkeit der Atomuhren ja einiges getan. Da drängt es sich eigentlich förmlich auf, zwei von den neueren Typen mal auf unterschiedlicher Höhe zu parken und die Abweichung zyklisch zu vergleichen.

Nun ist mir heute aufgefallen, dass ich mir auch schon einmal überlegt habe, ob bei dieser Definition nicht auch noch der Standort der Atomuhr festgelegt werden müsste, da es gemäß ART (und auch verschiedener Experimente) ja schließlich ein Unterschied ist, welche Gravitationskraft auf diese Uhr wirkt.
Wozu der Standort? Solange Atome stets 1:1 mit dem Raum mitgedehnt werden und sowohl Lichtgeschwindigkeit als auch Feinstrukturkonstante gleich bleiben, gibt da doch keine weitere Ortsabhängigkeit, als die, daß die gemessene Sekunde als solche jeweils nur für das System gilt, in welchem sie gemessen wird?

Gemäß ART - denke ich - macht es keinen Sinn den Definitionstext der SI-Sekunde zu erweitern (also z.B. der Zusatz, dass sich die Cäsiumatome ruhend in Greenwich befinden müssen :)). Ob Klaus das genau so sieht, bin ich mir schon nicht mehr so sicher.
Warum sollte der anderer Meinung sein?

Für mich sieht diese Suche nach solch einem Extremwert nach wie vor nach einem (sinnlosen) Versuch aus, die alte Newtonsche Vorstellung einer absoluten Zeitdefinition über diverse Hintertürchen doch noch irgendwie zu retten. Wie bereits oben gesagt, vermute ich, dass der Klaus in dem Nachbarthema "kosmologische Rotverschiebung" noch viel tiefer in diese Falle getappt ist.
Glaubst Du das, weil da ich da was von unterschiedlich schnellem Zeitverlauf auf unterschiedlichem Gravitationspotential statt gravitativer Rotverschiebung geschrieben hatte oder wegen meiner These, daß das gesamte Universum global gravitativ gedehnt sei und die abnehmende Dehnung der Raumzeit die kosmologische Rotverschiebung anteilig mitverursacht? Was ist Dir unklar? Die ausschließlich lokale Gültigkeit der Sekunde oder aber, daß Licht im Gravitationsfeld seine Frequenz gegenüber dem Sender nicht ändert?
 

Bernhard

Registriertes Mitglied
Was ist Dir unklar?

Hallo Klaus,

ein wichtiger Aufhänger für dieses Thema ist die Diskussion der Frequenzmessung im Thema "kosmolog. Rotverschiebung". Wenn ich dich dort richtig verstanden habe, möchtest du gerne den Gangunterschied der zwei Uhren auf unterschiedlichem Gravitationspotential quasi herausrechnen, bzw. berücksichtigen und damit sagen, dass die gravitative Rotverschiebung nur ein "Scheineffekt" ist und letztlich als realer Effekt gar nicht existiert. Meiner Meinung nach greift man damit aber in letzter Konsequenz die Definition der Sekunde an, bzw. stellt diese Definition zumindest in Frage.
MfG

Bernhard
 
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