Eine Frage an die Wissenschaftler

Peter0167 schrieb:Ein Raumschiff, welches mit 0,99999c von der Erde nach Alpha Centauri fliegt, würe für einen Beobachter auf der Erde nach ca. 4,34 Jahren ankommen. Für die Raumschiffbesatzung wäre der Flug jedoch nach knapp einer Stunde beendet.

Nehmen wir weiterhin an, dass es im Alpha Centauri System einen Planeten mit einer von der Erde aus sichtbaren Uhr gibt und sagen wir der Vereinfachung wegen, die Entfernung beträgt exakt 4LJ. Nun würde ein Beobachter auf der Erde beide Uhren vergleichen:

Erde: 01.01.2020 0:00 Uhr

Alpha Centauri: 01.01.2016 0:00 Uhr

In dem Moment fliegen die Raumfahrer los und kommen nach einer Stunde an, und stellen folgende Zeiten fest:

Alpha Centauri: 01.01.2016 1:00 Uhr

Armbanduhr: 01.01.2020 1:00 Uhr

Der Beobachter auf der Erde registriert die Ankunft des Raumschiffes am 01.01.2024 0:00 Uhr

Danach kehrt das Raumschiff zurück, und man stellt folgende Zeiten fest:

Erde: 01.01.2028 0:00 Uhr

Armbanduhr: 01.01.2020 2:00 Uhr

Wieso vergeht auf dem fernen Planeten während einer Reise-Etappe nur eine Stunde - 01.01.2016 0:00 Uhr --> 01.01.2016 1:00 Uhr - aber nach zwei Reise-Etappen sind auf der Erde gleich acht Jahre vergangen - 01.01.2020 0:00 Uhr --> 01.01.2028 0:00 Uhr???

Hätte der Reisende auf dem fernen Planeten mal auf die Uhr auf der Erde geschaut, hätte er eigentlich 01.01.2020 x:yz Uhr sehen müssen. Und die konkrete Uhrzeit x:yz koreliert mit der Differenz der Reisegeschwindigkeit von c. Bei exakt c Reisegeschwindigkeit (ohne Start und Landung mit unter c) wäre das Licht der Erd-Uhr zum Zeitpunkt 01.01.2020 0:00 Uhr zeitgleich mit dem Raumschiff auf dem fernen Planeten angekommen. Bei weniger als c dauert die Reise eben ein paar Stunden und Minuten länger, eben 4 Jahre, x Stunden und yz Minuten. Und die würde der Reisende dann zum Zeitpunkt seiner Landung erblicken, wenn er zur fernen Erde schaut. Auf dem Planeten würde die Uhr dann aber eben auch 01.01.2024 x:yz Uhr anzeigen. Sofort wieder zurückgeflogen sähe der Reisende direkt bei Ankunft auf der Erde auf der Erduhr 01.01.2028 2x:2yz Uhr und auf dem fernen Planeten 01.01.2024 2x:2yz Uhr. Er sähe also, daß während seiner zweietappigen Reise sowohl auf der Erde als auch auf dem fernen Planeten exakt 8 Jahre und 2 mal x Stunden und 2 mal yz Minuten vergangen sind.

Und selbstverständlich würde der Raumfahrer, wenn er beim Flug zum fernen Stern ständig auf die ferne Planetenuhr blickt, sehen können, daß die Uhr viel schneller tickt. Schließlich geht die Uhr während der Reisezeit von vier Jahren, x Stunden und yz Minuten um 8 Jahre, x Stunden und yz Minuten voran. Ja, in Eigenzeit sieht er die Uhr sogar binnen einer einzigen Stunde gut acht Jahre voranticken. Das ist extremst schnell, wie die beobachtete Uhr da tickt.

Dopplereffekt eben. Daß bewegte Uhren via Dopplereffekt schneller ticken können, wissen wir schließlich darüber, daß wir ferne Sterne mit blauverschobenem Licht sehen können.

Meine Rede.

perttivalkonen schrieb:???

Ja, als ich gestern aufwachte, schwirrten mir noch viel mehr Fragezeichen durch den Kopf als nur die drei. Ich hätte mal besser auf meinen Arzt hören sollen, die Glubschäuglein schließen und an der Matratze horchen sollen. Wird wohl am Restadrenalin vom Spiel der Eintracht gelegen haben :D

Eigentlich liegt mir der Relativitätskram überhaupt nicht, hatte mir sogar vorgenommen, mich dazu nicht mehr zu äußern, ... und dann kommt sowas hier.

Spoiler

Nun ja ich denke leichter zu verstehen ist es wirklich wenn man einfach die verbleibende Erde als stillstehend annimmt bzw. ganz langsam bewegend annimmt und man selber halt derjenige ist der sich mit c bewegt... und nicht etwa die Erde :D
Auf der stillstehenden Erde, auf die man zurückblickt vergeht die Zeit halt ganz schnell also im Zeitraffer, heißt in der einen Stunde in der man unterwegs ist sieht man die Uhren auf der Erde 4,3 Jahre ablaufen.

Das funktioniert übrigens auch wenn man sich nur im Kreis um die Erde bewegt, halt mit c, oder von mir aus in einem Beschleuniger der sich direkt auf der Erde befindet. Man muss dazu nicht weit weg fliegen.

Praktisch unmöglich da ja die Fliehkräfte viel zu groß wären aber zumindest mit einzelnen Protonen geht es...könnte man nun eine winzig kleine Uhr in diese Protonen einbauen (weiß nicht ob das schon geht) würde man halt sehen, dass bspw. nach 1 Stunde, auf dieser kleinen Uhr erst ein paar Minuten vergangen sind oder so.

Das Ganze kann man natürlich auch ganz ins extreme betrachten, nämlich dass man sich mit beliebiger Annährung an c in ein paar Minuten bzw. Stunden durch das gesamte Universum bewegen kann. So sagt es jedenfalls die Theorie.

Hi @perttivalkonen

perttivalkonen schrieb:Und selbstverständlich würde der Raumfahrer, wenn er beim Flug zum fernen Stern ständig auf die ferne Planetenuhr blickt, sehen können, daß die Uhr viel schneller tickt.

Diese Deine Aussage passt aber nicht ganz mit der Tatsache zusammen,
dass bewegte Uhren aus Sicht eines ruhenden Beobachters langsamer gehen.

Die Zeitdilatation fällt in allen Inertialsystemen symmetrisch aus:
Jeder misst, dass die Uhr des jeweils anderen langsamer läuft als seine eigene.

Vielleicht hab ich Dich da auch nur falsch verstanden - kommt ja öfters vor ... ;)

Ich denke mal, dass meine bisherigen Ausführungen hier soweit stimmen, aber sie werden ja geflissentlich ignoriert ;-)

perttivalkonen schrieb:Ja, in Eigenzeit sieht er die Uhr sogar binnen einer einzigen Stunde gut acht Jahre voranticken. Das ist extremst schnell, wie die beobachtete Uhr da tickt.

Nein, bzw. lediglich beim Beschleunigungs- bzw. Bremsvorgang

@Weide

Weide schrieb:Nein, bzw. lediglich beim Beschleunigungs- bzw. Bremsvorgang

Man könnte das ganze Gedankenexperiment auch ohne (positive bzw. negative) Beschleunigungsphasen durchführen.

Was ist dann mit "Zeitraffer"?

perttivalkonen schrieb:Dopplereffekt eben. Daß bewegte Uhren via Dopplereffekt schneller ticken können, wissen wir schließlich darüber, daß wir ferne Sterne mit blauverschobenem Licht sehen können.

Ferne Sterne entfernen sich in der Regel von uns und sind daher rotverschoben.

knopper schrieb:Auf der stillstehenden Erde, auf die man zurückblickt vergeht die Zeit halt ganz schnell also im Zeitraffer, heißt in der einen Stunde in der man unterwegs ist sieht man die Uhren auf der Erde 4,3 Jahre ablaufen.

Nein, beim Wegfliegen sieht man auf die Erde rückblickend mitnichten einen Schnelldurchlauf, sondern eine Verlangsamung. Würde man mit exakt c von der Erde wegfliegen, so würden ja ständig die selben Photonen neben einem herfliegen*¹, die zeitgleich mit der Rakete von der Erde los sind. Man sähe also stets die Start-Uhrzeit im Rückspiegel. Je langsamer man fliegt, desto mehr Photonen seit Start fliegen dann auch an einem vorbei. Und wenn der Reisende eine Strecke von exakt 4 Lichtjahren in exakt 4 Jahren und 1 Stunde geschafft hat*², dann kommt zu diesem Zeitpunkt eben auch gerade Licht am Zielplaneten an, welches exakt 4 Jahre zuvor von der Erde los ist, also von einer Stunde nach dem Raketenstart.

Wenn Du hingegen auf die Erde zufliegst, dann siehst Du während der 4 Jahre und 1 Stunde Reisezeit für 4 Lichtjahre Strecke auf der Erde 8 Jahre und 1 Stunde Zeit vergehen. Und wegen Deiner Eigenzeit siehst Du die Erduhr nicht nur rund doppelt so schnell ticken, sondern extrem rasant schnell.

*¹ Licht erreicht einen Beobachter natürlich stets lichtschnell, die Photonen können für den Beobachter nicht "mit gleicher Geschwindigkeit neben einem her fliegen". Aber für einen fernen Beobachter sieht das eben anders aus - wenn man Photonen von der Seite sehen könnte.
*²Auch das wieder die Reisezeit für einen fernen Beobachter, der Reisende erlebt ja weit weniger Eigenzeit als rd. 4 Jahre.

delta.m schrieb:Diese Deine Aussage passt aber nicht ganz mit der Tatsache zusammen,
dass bewegte Uhren aus Sicht eines ruhenden Beobachters langsamer gehen.

Schau Dir nen blauverschobenen Stern an. Das ist ne Tatsache. Ich schrieb extra vom Dopplereffekt.

@delta.m

Ich fürchte, das können wir uns auch in einem Gedankenexperiment nur schlecht vorstellen - jedenfalls nicht im Bezugssystem des Reisenden. Ohne Beschleunigungs- und Bremsphasen und bei Reise mit c existiert weder Raum noch Zeit.

delta.m schrieb:Man könnte das ganze Gedankenexperiment auch ohne (positive bzw. negative) Beschleunigungsphasen durchführen.

Was ist dann mit "Zeitraffer"?

Der Beschleunigungs,- bzw. Bremsvorgang lässt sich hierbei ja nicht ausklammern, wenn der Reisende sein Zielort in dem Gedankenexperiment erreichen und eine Differenz beim Uhrenabgleich aufgrund des relativistischen Effekts feststellen soll.

@Libertin

Libertin schrieb:Der Beschleunigungs,- bzw. Bremsvorgang lässt sich hierbei ja nicht ausklammern, wenn der Reisende sein Zielort in dem Gedankenexperiment erreichen und eine Differenz beim Uhrenabgleich aufgrund des relativistischen Effekts feststellen soll.

Mag sein, aber man kann doch das ganze auch ohne Beschleunigung durchführen.
Die Frage ist, gibt es dann einen "Zeitraffer"?

@perttivalkonen

perttivalkonen schrieb:Schau Dir nen blauverschobenen Stern an. Das ist ne Tatsache. Ich schrieb extra vom Dopplereffekt.

Dann ist das Licht der Uhr halt blauverschoben und tickt aber trotzdem "langsamer".

Weide schrieb:Ferne Sterne entfernen sich in der Regel von uns und sind daher rotverschoben.

Och echt jetzt? In der Regel war der Graben nur 50cm tief, und dennoch ist die Kuh ersoffen.

Ferne Sterne sind nur deswegen regelhaft rotverschoben, weil mit zunehmender Distanz die Raumexpansion die Eigenbewegung der Objekte nivelliert. Aber innerhalb von ein paar Lichtjahren, selbst von einer Million davon, ist dieser Effekt noch nicht so stark. Hier dominiert die Eigenbewegung der Objekte und führt dadurch relativ gleichverteilt zu Rot- wie Blauverschiebung beim Betrachter.

Weide schrieb:Nein, bzw. lediglich beim Beschleunigungs- bzw. Bremsvorgang

Nope, während der Reise selbst. Beim Starten bzw. Landen werden die Zeitraffer- bzw. Zeitlupeneffekte nur geändert.

delta.m schrieb:Dann ist das Licht der Uhr halt blauverschoben und tickt aber trotzdem "langsamer".

Hä? Das Licht ist doch schon ne Uhr. Jede Wellenlänge ein Ticktack. Blauverschobenes Licht ist die schneller tickende Uhr. Mehr Ticktacks als normal. Dopplereffekt eben.

Dabei ist das Licht nicht blauverschoben, sondern es kommt blauverschoben an beim Betrachter.

delta.m schrieb:Mag sein, aber man kann doch das ganze auch ohne Beschleunigung durchführen.
Die Frage ist, gibt es dann einen "Zeitraffer"?

Bei konstanter gleicher "Geschwindigkeit" zweier Bezugssysteme jedenfalls nicht, da "bewegte" Uhren aus Sicht eines "ruhenden" Beobachters stets langsamer laufen. Ich denke aber auch, daß sich sowas wie ein Zeitraffereffekt aus sich Sicht des Reisenden in Abbremsphasen z.B. schwer vorstellen lässt.

@perttivalkonen

perttivalkonen schrieb:Hä? Das Licht ist doch schon ne Uhr. Jede Wellenlänge ein Ticktack. Blauverschobenes Licht ist die schneller tickende Uhr. Mehr Ticktacks als normal. Dopplereffekt eben.

Dabei ist das Licht nicht blauverschoben, sondern es kommt blauverschoben an beim Betrachter.

Ok, also können wir diese Aussage:

delta.m schrieb:Die Zeitdilatation fällt in allen Inertialsystemen symmetrisch aus:
Jeder misst, dass die Uhr des jeweils anderen langsamer läuft als seine eigene.

Deiner Meinung nach für dieses Gedankenexperiment nicht verwenden bzw. sie ist nicht relevant???

Weide schrieb:und bei Reise mit c

h3nk3r85 schrieb:Wir reisen jetzt zum diesen Planeten mit einem Raumschiff aber nicht mit Lichtgeschwindigkeit

Die Relativitätstheorie spielt hier also wenn überhaupt nur eine untergeordnete Rolle.

delta.m schrieb:Ok, also können wir diese Aussage:

Vielleicht hilft der Wiki-Artikel zum Zwillingsparadoxon dabei Perttis Darstellung besser nachvollziehen zu können?

Zunächst bewegen sich die Zwillinge voneinander weg, sodass die Lichtstrahlen durch den Dopplereffekt rotverschoben sind. Diese Lichtstrahlen sind im Diagramm rot dargestellt. Nach der Hälfte der Reise bewegen sich die Zwillinge aufeinander zu, sodass die Lichtstrahlen blauverschoben werden, daher sind diese Lichtstrahlen im Bild blau dargestellt. Aufgrund des Relativitätsprinzips messen beide Beobachter die gleichen Zeitintervalle von jeweils 2 Jahren zwischen den roten Signalen, und jeweils einem halben Jahr zwischen den blauen Signalen, was im Bild sofort klar wird.

Quelle: Wikipedia: Zwillingsparadoxon#Austausch von Lichtsignalen

Original anzeigen (0,2 MB)

Wege jährlich ausgesandter Lichtsignale. Links Signale, die der irdische Zwilling aussendet und rechts die des Reisenden.

hm...aber was das Zwillingsparadoxon angeht, so habe ich das auch nie verstanden...so rein intuitiv ist es doch logisch, dass der Zwilling auf der Erde nach x Jahren älter ist oder nicht?
Denn er bewegt sich ja schließlich nicht mit Lichtgeschwindigkeit :D ...sondern der andere. Aber gut anscheinend ist es doch nicht so einfach.