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Eine Frage zu Einstein und seiner Relativitätstheorie

208 Beiträge ▪ Schlüsselwörter: Zeit, Einstein, Relativität ▪ Abonnieren: Feed E-Mail

Eine Frage zu Einstein und seiner Relativitätstheorie

22.12.2025 um 22:12
@nocheinPoet
Völlig richtig, ich habe zunächst nur beschrieben, aber eben auch die Unterschiede klar gemacht. Vielleicht war das ja schon trivial, aber ich denke allein diese Beschreibung ist für so manche ein guter Einstieg. Und Deine Ausführung sind alle mathematisch/psysikalisch korrekt, daran habe ich keinen Zweifel.
Ich habe mir aber gerade nochmal deine Einstiegsposts hier durchgelesen und Du kommst mMn. schnell mit "erschlagenden" Informationen. Ich beziehe mich auf Deine Post
Zitat von nocheinPoetnocheinPoet schrieb am 12.12.2025:Gut, ich setzte mich noch mal ein wenig in die Nesseln. :D
.

Ich bin kein Lehrer, hatte aber Physik Leistungskurs uns später im Vordiplom Physik als Nebenfach aber seis drum.

Vielleicht würde es helfen die Zeitdillatation ausführlicher herzuleiten? (verzeihe mir die Ascii-Notation)

Also:

Die Lichtgeschwindigkeit ist für alle gleich, Die Naturgesetze sind für alle gleich (egal, ob man sich bewegt oder stillsteht), Wir brauchen eine Art "Abstand" zwischen Ereignissen im Raum und in der Zeit, der für alle Beobachter gleich ist.

In der klassischen Physik: Abstand = Wurzel(Δx² + Δy² + Δz²)

In der Relativität: Zeit gehört auch dazu, aber nicht einfach addieren wie x, y, z. Grund: Zeit verhält sich anders als Raum, Zeit trägt per Konvention negativ zum Abstand bei.

ds²= −c²dt² + dx² + dy² + dz²

ds² misst quasi "wie weit auseinander zwei Ereignisse im Raum und in der Zeit sind".

Man nennt diese Formel: Minkowski-Metrik

Annahme: es gibt zwei Ereignisse: A: "Start", B: "Ankunft"

dann sagt ds² nicht, wie man von A nach B kommt, sondern was für eine Art Trennung A und B haben. Es misst nicht einen Weg, sondern die Struktur der Raum-Zeit selbst. Es sagt nicht: "Wie weit ist etwas geflogen?" sondern: "Welche Art von Verbindung ist zwischen zwei Ereignissen möglich?"
ds² wird für jedes beliebige Paar von Ereignissen berechnet Auch wenn: kein Licht ausgesendet wurde, kein Teilchen existiert, niemand etwas gemessen hat. Es ist eine Eigenschaft der Raum-Zeit selbst, nicht eines Objekts.

Das Vorzeichen von ds² sagt aus:

<0 zeitartig → langsames Objekt möglich
=0 lichtartig → nur Licht
>0 raumartig → keine Verbindung möglich

Warum steht da überall ein d vor den Variablen?

dx – "infinitesimal klein"

dx ist ein extrem kleiner Schritt, praktisch unendlich klein.

Man denkt an den Grenzwert, wenn Δx→0

Beispiel:

Stell dir vor, du gehst die Strecke von 2 m bis 5 m in unendlich kleine Schritte:

dx1,dx2,dx3,… Summe aller dxi ergibt 3m.

Warum das wichtig ist: In der Physik wollen wir kontinuierliche Bewegungen oder Abstände berechnen.

Die Minkowski-Metrik benutzt dx,dy,dz,dt weil wir den infinitesimalen Raum-Zeit-Abstand ds zwischen zwei Ereignissen definieren:

Später kann man ds ds über Integrale summieren, um größere Abstände zu finden:

s=∫ds

Interpretation von ds²

ds² hat zu tun mit der "Eigenzeit": Eigenzeit (τ) ist: die Zeit, die eine Uhr selbst misst, wenn sie sich mit dem Objekt mitbewegt.

Beispiele:

Uhr im Raumschiff
Uhr an deinem Handgelenk
Uhr eines Teilchens
Nicht die Zeit eines außenstehenden Beobachters.

Man definiert:

ds² = -c²dτ² also dτ = (1/c)Wurzel(-ds²)

Dadurch, dass da -ds² steht wird bei negativem ds² das ganze positiv und man kann die Wurzel ziehen.

Für ein Teilchen mit der Geschwindigkeit v gilt v²dt² = (dx²+dy²+dz²)

Einsetzen in die Mintrowski-Metrik:

ds²=−c²dt²+v²dt²=−c²dt²(1−v²/c²​)

und weil ds²=−c²dτ² (s.o.)

dτ=dt Wurzel(1−v²/c²)

Das ist exakt die Zeitdilatation!

Physikalische Bedeutung: ds ist der invariante Raum-Zeit-Abstand Für materielle Objekte (ds²<0): ds misst direkt die Eigenzeit. Die Eigenzeit ist:
für alle Beobachter gleich, messbar mit einer Uhr, unabhängig vom Koordinatensystem.


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Eine Frage zu Einstein und seiner Relativitätstheorie

22.12.2025 um 23:59
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Für mich die einfachste Erklärung ab 4:55 in dem Video: Ohne Bewegung vergeht die Zeit mit Lichtgeschwindigkeit. Relativ dazu vergeht die Zeit in Bewegung entsprechend langsamer.


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Eine Frage zu Einstein und seiner Relativitätstheorie

23.12.2025 um 19:01
Zitat von JosephConradJosephConrad schrieb:
Zitat von nocheinPoetnocheinPoet schrieb:
Zitat von JosephConradJosephConrad schrieb:
Zitat von nocheinPoetnocheinPoet schrieb:Solche Dinge verwirren vermutlich mehr, also sie hier denen helfen, die da noch im Nebel stehen.
Weiss ich nicht, klingt doch einfacher als Deine Erklärungen, die man nur als naturwissenschaftlicher Akademiker versteht. Ich fliege frontal auf einen Stern zu, der wird vor mir immer größer und ich bin nach 1,2 Monaten dort ... . Da ich so schnell war, habe ich in meinem Zeitsystem die Entfernung scheinbar mit 10facher Lichtgeschwindigkeit zurückgelegt. Erst wenn ich dort angehalten habe stelle ich fest, dass alles um mich herum leider ein Jahr älter ist und ich meine Uhr neu stellen muss.
Darum ging es doch, oder? Also mehr "Erklärung" finde ich hier nicht von Dir. Aber erstmal das hier, als "Erklärung", weil Du so schnell warst, hast Du in Deinem "Zeitsystem" die Entfernung scheinbar mit 10facher Lichtgeschwindigkeit zurückgelegt. Klar, wenn das mal nicht alles erklärt, da bleiben zur SRT und der Zeitdilatation ja nun ganz sicher keine Fragen mehr offen.
Völlig richtig, ich habe zunächst nur beschrieben, aber eben auch die Unterschiede klar gemacht. Vielleicht war das ja schon trivial, aber ich denke allein diese Beschreibung ist für so manche ein guter Einstieg. Und Deine Ausführung sind alle mathematisch/physikalisch korrekt, daran habe ich keinen Zweifel.
Ja, wie auch immer, die Frage und das Szenenbild war eigentlich recht klar, wurde ja nun mehrfach beschrieben. Und auch ich kann mal irren, sollte aber schon soweit passen.


Zitat von JosephConradJosephConrad schrieb:Ich habe mir aber gerade nochmal deine Einstiegsposts hier durchgelesen und Du kommst mMn. schnell mit "erschlagenden" Informationen.


Ich beziehe mich auf Deinen Post:
Zitat von nocheinPoetnocheinPoet schrieb am 12.12.2025:Gut, ich setzte mich noch mal ein wenig in die Nesseln. :D
Nein, und ich habe mir eben den Beitrag noch mal angesehen, ich fange ganz vorne an und gebe extra zwei Videos rein, die Grundlagen erklären.


Zitat von JosephConradJosephConrad schrieb:Ich bin kein Lehrer, hatte aber Physik Leistungskurs uns später im Vordiplom Physik als Nebenfach aber sei es drum.
Nette Info, beides ist aber auch nicht nötig, habe auch nur Physik auf der Realschule gehabt, der Rest ist von mir autodidaktisch gelernt.


Zitat von JosephConradJosephConrad schrieb:Vielleicht würde es helfen die Zeitdilatation ausführlicher herzuleiten?

Ach nun, was soll das, ich habe genau das getan, und nebenbei, meine Erklärung, ist genau das, was auch hier gefallen hat:
Zitat von JimtonicJimtonic schrieb:Für mich die einfachste Erklärung ab 4:55 in dem Video, ohne Bewegung vergeht die Zeit mit Lichtgeschwindigkeit. Relativ dazu vergeht die Zeit in Bewegung entsprechend langsamer.

Bei mir ist das die Aussage:
Zitat von nocheinPoetnocheinPoet schrieb am 12.12.2025:... alles bewegt sich immer mit \color{#f0e0d0}\mathrm{c} durch die Raumzeit,
Und dann kann man bei 6:53 im Video, genau die Gleichung von mir sehen, es wird ganz einfach mit Pythagoras berechnet, denn man kann es da unten noch mit der einfachen euklidischen Metrik erklären.



Hier meine Erklärung zum Vergleichen:
Zitat von nocheinPoetnocheinPoet schrieb am 12.12.2025:Wer nun echt das mit der SRT und der Zeitdilatation richtig verstehen will, der sollte eventuell mit dem Vierervektor anfangen, der ist nämlich konstant.


Bedeutet:

alles bewegt sich immer mit \color{#f0e0d0}\mathrm{c} durch die Raumzeit,

konkret für sich durch die Zeit.



Jede Bewegung im Raum kippt nun diesen Vektor \color{#f0e0d0}\mathrm{c = 1} und wir haben es hier nur mit Pythagoras zu tun.

\color{#f0e0d0}\mathrm{c^2=a^2+b^2}



Die Vierergeschwindigkeit setzt sich aus der Geschwindigkeit durch die Zeit \color{#f0e0d0}\mathrm{t} und durch die durch den Raum \color{#f0e0d0}\mathrm{r} zusammen und geometrisch addiert soll das \color{#f0e0d0}\mathrm{1} sein, also normiert.

\color{#f0e0d0}\mathrm{1=v_t^2+v_r^2}



Kennen wir die Geschwindigkeit einer \color{#f0e0d0}\mathrm{v} Uhr die in \color{#f0e0d0}\mathrm{S'} ruht, in \color{#f0e0d0}\mathrm{S}, können wir \color{#f0e0d0}\mathrm{v_t}​ ausrechnen, also die Geschwindigkeit durch die Zeit, welche die für uns in \color{#f0e0d0}\mathrm{S} bewegte Uhr noch hat.

\color{#f0e0d0}\mathrm{v_t^2= 1 - v_r^2}

\color{#f0e0d0}\mathrm{v_t = \sqrt{1 - v_r^2}}



... nehmen wir mal ein konkretes Beispiel zum Rechnen, die Uhr B (ruhend in \color{#f0e0d0}\mathrm{S'}) bewegt sich in \color{#f0e0d0}\mathrm{S} mit \color{#f0e0d0}\mathrm{v_r=0,8\hspace{1px}c} dann haben wir:

\color{#f0e0d0}\mathrm{v_t = \sqrt{1 - 0,8^2} = ... = 0,6}

Bedeutet, wenn die Uhr ruhend in \color{#f0e0d0}\mathrm{S} \color{#f0e0d0}\mathrm{1 s} zählt, hat die in \color{#f0e0d0}\mathrm{S} bewegte Uhr \color{#f0e0d0}\mathrm{B} genau \color{#f0e0d0}\mathrm{0,6 s} gezählt.
So, zur Klarstellung, ich habe das Zitat auseinander gezogen und mit Trennlinien verstehen, weil es sonst im Zitat hier zu unübersichtlich ist. Es ist aber verlinkt und jeder kann es ja auch original nachlesen.



Im Video schreibt er die Gleichung:

\color{#f0e0d0}\mathrm{t = \sqrt{c^2 - v^2}}


Meine zum Vergleich:

\color{#f0e0d0}\mathrm{v_t = \sqrt{1 - v_r^2}}


Ich habe es hier noch einfacher gemacht, weil ich die Lichtgeschwindigkeit normiert habe:

\color{#f0e0d0}\mathrm{c = 1}

Damit hab ich ein konkretes Beispiel erklärt und so einfach wie nur möglich vorgerechnet. Einfach mal im Kopf behalten, ich komme noch weiter unten darauf zurück.


Zitat von JosephConradJosephConrad schrieb:Die Lichtgeschwindigkeit ist für alle gleich, Die Naturgesetze sind für alle gleich (egal, ob man sich bewegt oder stillsteht),
Du beginnst richtig mit Lichtgeschwindigkeit und Naturgesetze sind für alle gleich. Das erklärt aber nichts genaues für jene, die keinen Hintergrund haben. Was ist die konkrete Bedeutung dieser Aussage, jeder wird Licht in seinem Ruhesystem immer mit konstant c der Lichtgeschwindigkeit messen. Und auch das wird für viele so einfach nicht reichen.

Darum mal so, wenn Peter in einer Rakete an Karl vorbeifliegt und den Scheinwerfer nach vorne hin an hat, dann misst Peter, wie sich das Licht aus dem Scheinwerfer mit Lichtgeschwindigkeit von ihm entfernt.

Und nun kommt das "seltsame", auch Karl misst die Geschwindigkeit des Lichts aus dem Scheinwerfer von Peter nur mit Lichtgeschwindigkeit.


Das ist elementar wichtig:

Wir kennen, dass sich Geschwindigkeiten addieren, Peter fliegt mit 100 km/h und wirft einen Ball in Flugrichtung mit 20 km/h, dann misst Karl den Ball mit 120 km/h. Weil die Geschwindigkeit von Peter sich auf die vom Ball addiert.

Bei Licht ist das anders, da addiert sich keine Geschwindigkeit auf.

Die Wirkung ist beachtlich, egal wie lange Peter auch beschleunigt, egal wie schnell er für Karl auch wird, das Licht aus seinem Scheinwerfer wird sich für ihn immer nur mit Lichtgeschwindigkeit entfernen.

Stellen wir uns das mal genauer vor, Karl wirft einen Ball mit 20 km/h und Peter rennt nun dem Ball nach, mit 15 km/h, wie Karl misst. Normal würden wir dann davon ausgehen, dass der Ball sich nun von Peter nur noch mit 5 km/h entfernt, weil er selbst rennt ja schon mit 15 km/h hinterher.

Das ist bei Licht anders, wenn das kein Ball sondern ein Photon ist, kann Peter rennen wie er will, er wird immer nur 20 km/h messen.


Zitat von JosephConradJosephConrad schrieb:Wir brauchen eine Art "Abstand" zwischen Ereignissen im Raum und in der Zeit, der für alle Beobachter gleich ist.
Nun weiter, Du sprichst von einer Art "Abstand" zwischen Ereignissen in Raum und Zeit, der für alle gleich sein soll. Wir sollten schon erklären, dass ein Ereignis ein Punkt in einem Koordinatensystem ist. Du setzt hier schon viel voraus und gehst viel weiter als ich.


Sagst aber:
Zitat von JosephConradJosephConrad schrieb:Vielleicht würde es helfen die Zeitdilatation ausführlicher herzuleiten?
Meine Herleitung kannst Du ja nachlesen, findest Du ja zu "akademisch" und zu kompliziert. So was aber auch, aber nun gut, schauen wir uns Deine ausführlichere Herleitung mal weiter an.


Zitat von JosephConradJosephConrad schrieb:In der klassischen Physik: Abstand = Wurzel (Δx² + Δy² + Δz²)
Ja, aber zu viel, man könnte ja mindestens z rauslassen. Und wer keine Ahnung hat, weiß mit "Δ" nichts anzufangen, ist ein Dreieck, nett und nun?

Also wie wollen den Abstand zuerst mal nur auf der x-Achse zwischen zwei Punkten \color{#f0e0d0}\mathrm{P_1} und \color{#f0e0d0}\mathrm{P_2} wissen.


Das sind die Koordinaten \color{#f0e0d0}\mathrm{x_1} und \color{#f0e0d0}\mathrm{x_2} und dann rechnet man:

\color{#f0e0d0}\mathrm{\Delta x = x_2 - x_1}


Muss man für x, y und z machen, die Gleichung ist dann das:

\color{#f0e0d0}\mathrm{d = \sqrt {\Delta x^2 + \Delta y^2 + \Delta z^2} = \sqrt {(x_2 - x_1)^2 + (y_2 - y_1)^2 + (z_2 - z_1)^2}}

Das sind die Grundlagen und das ist "ausführlich" für jene, die davon gar keine Ahnung haben. Der Weg, den Du hier aber gehst, der ist sehr komplex und wohl auch "akademisch". Ich ergänze das nur und zeige, was da eigentlich für eine ausführliche Erklärung so fehlt, aber schauen wir mal weiter ...


Zitat von JosephConradJosephConrad schrieb:In der Relativität: Zeit gehört auch dazu, aber nicht einfach addieren wie x, y, z.


Grund:

Zeit verhält sich anders als Raum, Zeit trägt per Konvention negativ zum Abstand bei.

ds²= −c²dt² + dx² + dy² + dz²

ds² misst quasi "wie weit auseinander zwei Ereignisse im Raum und in der Zeit sind".

Man nennt diese Formel: Minkowski-Metrik
Das ist dann schon echt der Knaller, hier erschlägst Du jeden ohne Ahnung mit einer Gleichung und einer "Begründung", die nur Fragezeichen stehenlässt. Erstmal zum "Grund", Zeit verhält sich eben anders und einfach so "per Konvention" trägt sie nun negativ zum Abstand bei?

Ja, ist so, aber nicht per Konvention, ergibt sich so aus der Metrik der Raumzeit. Und dann diese Gleichung von Dir, erschlägt doch jeden. Dann hast Du hier kein Δx mehr drin, sondern schreibst nun dx. Warum bleibst Du nicht bei dem, was Du davor "erklärt" hast, oder sagen wir mal, gezeigt?


Ich mach mal eben was:

\color{#f0e0d0}\mathrm{ds^2 = -c^2dt^2 + dr^2}


Wenn wir nun noch vorgeben, dass die Lichtgeschwindigkeit c = 1 ist, schaust es so aus:

\color{#f0e0d0}\mathrm{ds^2 = -dt^2 + dr^2}

Besser, aber jeder der den Pythagoras kennt, fragt ganz sicher, ja was soll das Minuszeichen da vor dem \color{#f0e0d0}\mathrm{dt^2}?

Und nun nur zu sagen, ja ist weil "Zeit trägt per Konvention negativ zum Abstand bei", wird nicht helfen.


Nehmen wir mal meine Gleichung (und die aus dem Video) nochmal zum Vergleich:

\color{#f0e0d0}\mathrm{v_t = \sqrt{1 - v_r^2}}


Und ist doch schon was anderes, nebenbei, \color{#f0e0d0}\mathrm{v_t} ist der Kehrwert des Gammafaktors:

\color{#f0e0d0}\mathrm{\gamma = \frac {1}{v_t} = \frac {1}{\sqrt{1-v_r^2}} = v_t^{-1}}

Nun könnte wer fragen, ja warum geht das hier denn nun so ohne das Minuszeichen?

Die Erklärung wäre, \color{#f0e0d0}\mathrm{v_t} entspricht nicht der Koordinatenzeit-Komponente \color{#f0e0d0}\mathrm{\gamma}, sondern der Ableitung der Eigenzeit nach der Koordinatenzeit, also \color{#f0e0d0}\mathrm{\frac{\Delta \tau}{\Delta t} = 1}. Aber auch das will verstanden wissen und dafür müsste ich noch weiter ausholen. Und es ist ja so hier auch erstmal nicht nötig.

Aber mal weiter.


Zitat von JosephConradJosephConrad schrieb:ds² misst quasi "wie weit auseinander zwei Ereignisse im Raum und in der Zeit sind".

Man nennt diese Formel: Minkowski-Metrik
Nicht wirklich ganz, eine Formel ist nicht dasselbe wie ein mathematisches Objekt (Tensorfeld).

Streng genommen ist die Metrik das Tensorfeld \color{#f0e0d0}\mathrm{\bm{g}}, und \color{#f0e0d0}\mathrm{\Delta s^2} ist das Linienelement, das aus der Metrik und Koordinatendifferenzialen gebildet wird. Aber lassen wir das einfach mal unter den Tisch fallen, ich weiß, es kommt vor, dass die Formel auch mal Metrik genannt wird, auch wenn es nicht ganz richtig ist.

Man kann sagen mit einer durch das Linienelement \color{#f0e0d0}\mathrm{ds^2 = c^2 dt^2 - (dx^2 + dy^2 + dz^2)} definierten Metrik, wäre das ein flacher Raum, der nicht gekrümmt ist, also ohne Gravitation. Und in so einem Minkowski-Raum, also mit der Minkowski-Metrik, lässt sich die Spezielle Relativitätstheorie (SRT) dann recht einfach auch grafisch darstellen.

Und nun sagst Du, ds² misst "quasi" wie weit auseinander zwei Ereignisse im Raum und in der Zeit sind. Das ist schon schwierig, weil normal kennt man ja den Pythagoras und da zieht man dann noch die Wurzel.

Somit ist der Term \color{#f0e0d0}\mathrm{ds^2} schwer richtig zu greifen, also wenn man das erklären will.

\color{#f0e0d0}\mathrm{\sqrt {-ds^2}} Eigenzeit \color{#f0e0d0}\mathrm{\tau}
\color{#f0e0d0}\mathrm{\sqrt {+ds^2}} Raumartiger Abstand \color{#f0e0d0}\mathrm{\sigma}

Gut, bis hier hast Du nichts vorgerechnet, wir schauen mal weiter.


Zitat von JosephConradJosephConrad schrieb:Annahme: es gibt zwei Ereignisse: A: "Start", B: "Ankunft" dann sagt ds² nicht, wie man von A nach B kommt, sondern was für eine Art Trennung A und B haben. Es misst nicht einen Weg, sondern die Struktur der Raum-Zeit selbst.
Ich glaube nicht, dass nun wer hier was damit anfangen kann, wenn Du sagst, es misst die Struktur der Raumzeit selbst. Wie wird die Struktur gemessen? Hä? ;)

Erstmal macht es Sinn, zu erklären, ein Ereignis ist nur ein Punkt in einem Koordinatensystem. Zwischen zwei Punkten gibt es einen Abstand, ein Koordinatensystem sollte schon zwei Achsen haben. Den Abstand zwischen zwei solcher Punkte, von mir aus auch A und B habe ich oben über den Pythagoras berechnet. Hier reicht erstmal wirklich die euklidische Metrik aus.

\color{#f0e0d0}\mathrm{v_t = \sqrt{1 - v_r^2}}

Du wirst hier so schnell keinem eben mal die Minkowski-Metrik erklären können, da wird wohl fast jeder aussteigen, und wer nicht aussteigt kennt die eh und weiß wohl auch, was die Zeitdilatation ist. Darum so einfach es eben geht, einfach bei der euklidischen Metrik bleiben, so wie der das da am Anfang im Video zeigt.


Zitat von JosephConradJosephConrad schrieb:Es sagt nicht: "Wie weit ist etwas geflogen?" sondern: "Welche Art von Verbindung ist zwischen zwei Ereignissen möglich?" ds² wird für jedes beliebige Paar von Ereignissen berechnet Auch wenn: kein Licht ausgesendet wurde, kein Teilchen existiert, niemand etwas gemessen hat. Es ist eine Eigenschaft der Raum-Zeit selbst, nicht eines Objekts.
Oh man, es erklärt nichts, ich mag das erstmal nicht auch noch aufarbeiten, eventuell schieb ich das noch einmal nach.


Zitat von JosephConradJosephConrad schrieb:Das Vorzeichen von ds² sagt aus:

< 0 zeitartig → langsames Objekt möglich
= 0 lichtartig → nur Licht
> 0 raumartig → keine Verbindung möglich
Ja, aber bitte, es geht um die Zeitdilatation, dass ist SRT, wer soll hier an der Stelle nun damit etwas anfangen können?

Wollte ich das richtig erklären, würde ich einen eigenen Beitrag aufmachen, ich werde das hier auch nicht jetzt erklären, der Beitrag ist ja so schon wieder ein Roman geworden. Weißt Du, ich habe den Eindruck, Du hast Dir da nun hier und da und dort was aus dem Netz gesucht, und alles mal in einen Topf geworfen und durchgerührt, es fällt mir sehr schwer zu glauben, dass Du das alles so selbst verstanden hast. Bei Deiner Erklärung fehlt der Faden, ein Aufbau, eine Struktur. Komme ich gleich noch mal drauf zurück.


Zitat von JosephConradJosephConrad schrieb:Das Vorzeichen von ds² sagt aus:

Warum steht da überall ein d vor den Variablen?

dx – "infinitesimal klein"

dx ist ein extrem kleiner Schritt, praktisch unendlich klein.

Man denkt an den Grenzwert, wenn Δx → 0

Beispiel:

Stell dir vor, du gehst die Strecke von 2 m bis 5 m in unendlich kleine Schritte:

dx1, dx2, dx3,… Summe aller dxi ergibt 3 m.
Kann doch nicht Dein Ernst sein, das Δ und das d hättest Du mal ganz oben am Anfang erklären sollen, eventuell einfach über "d" für Differenz? Wer kann hier was mit "Grenzwert" anfangen, geht doch um Zeitdilatation?


Zitat von JosephConradJosephConrad schrieb:Warum das wichtig ist:

In der Physik wollen wir kontinuierliche Bewegungen oder Abstände berechnen. Die Minkowski-Metrik benutzt dx, dy, dz, dt weil wir den infinitesimalen Raum-Zeit-Abstand ds zwischen zwei Ereignissen definieren: ...
Ja wie nun? Das is wichtig, weil wir in der Physik kontinuierliche Bewegungen oder Abstände berechnen wollen? Und ds ist nun der infinitesimalen Raumzeitabstand?


Dir ist doch aber klar, dass Du vorhin geschrieben hast:
Zitat von JosephConradJosephConrad schrieb:Das Vorzeichen von ds² sagt aus: < 0 zeitartig → langsames Objekt möglich.
Nun schreibst Du hier ds und benennst das als infinitesimalen Raumzeitabstand, aber du hast schon (richtig) geschrieben, dass ds² < 0 sein kann, dann ist der negativ. Dann ist √ (ds²) bei (ds < 0) schon etwas imaginär oder?

Wie willst Du nun ds und ds² denn verstanden wissen und wie untereinander abgrenzen?


Zitat von JosephConradJosephConrad schrieb:Später kann man ds ds über Integrale summieren, um größere Abstände zu finden: s =∫ds
Also ds ds und nun noch eben mal über Integrale summieren, klar, kann jeder hier, alle die nach der Zeitdilatation fragen, summieren locker so über Integrale. ;)


Zitat von JosephConradJosephConrad schrieb:Interpretation von ds²:

ds² hat zu tun mit der "Eigenzeit": Eigenzeit (τ) ist: die Zeit, die eine Uhr selbst misst, wenn sie sich mit dem Objekt mit bewegt.
Ja hat schon was damit zu tun, und auch mit dem räumlichen Abstand, etwas hiervon und davon, und ja, die Eigenzeit ist die Zeit, welche eine Uhr selbst misst, also die Differenz, wenn man dieselbe Uhr zweimal abliest.


Zitat von JosephConradJosephConrad schrieb:Beispiele:

Uhr im Raumschiff
Uhr an deinem Handgelenk
Uhr eines Teilchens
Nicht die Zeit eines außenstehenden Beobachters.


Man definiert:

ds² = -c²dτ² also dτ = (1/c) Wurzel (-ds²)
Nun hast Du so viel geschrieben und so "ausführlich" was erklärt, und nun definierst Du einfach nur so was? Also warum ist das nun so, was hat das mit der Zeitdilatation zu tun, wie erklärt sich hier nun genau was?


Zitat von JosephConradJosephConrad schrieb:Dadurch, dass da -ds² steht wird bei negativem ds² das ganze positiv und man kann die Wurzel ziehen.
Ja, aber warum, warum kann ds² überhaupt negativ sein, und haben sich die Physiker da gedacht, ja ist doch Mist, imaginäre Eigenzeit ist doof, also schreiben mir mal ein Minus davor, damit dass dann wieder positiv wird, läuft ... :D


Zitat von JosephConradJosephConrad schrieb:Für ein Teilchen mit der Geschwindigkeit v gilt v²dt² = (dx² + dy² + dz²)
Warum gilt das so? Warum nun v²dt²? Und was ist mit c?


Zitat von JosephConradJosephConrad schrieb:Einsetzen in die Mintrowski [sic!]-Metrik:

ds² = −c²dt² + v²dt² = −c²dt² (1 − v²/c²​)

und weil ds²= −c² dτ² (s.o.)

dτ = dt Wurzel (1−v²/c²)

Das ist exakt die Zeitdilatation!
So, so, damit ist dann ja alles ganz sicher für jeden hier nun wirklich geklärt. :D

Ich hatte ja nun \color{#f0e0d0}\mathrm{v_t = \sqrt{1 - v_r^2}} abgeleitet, kannst ja mein Zitat oben nachlesen, ist doch recht kurz und einfach, im Vergleich zu Deiner ausführlichen Erklärung der Zeitdilatation.


Zitat von JosephConradJosephConrad schrieb:Physikalische Bedeutung:

ds ist der invariante Raum-Zeit-Abstand Für materielle Objekte (ds² < 0): ds misst direkt die Eigenzeit. Die Eigenzeit ist: für alle Beobachter gleich, messbar mit einer Uhr, unabhängig vom Koordinatensystem.
Das ist ja nicht falsch, aber es hilft hier doch keinem weiter, ich gehe auch schwer davon aus, dass Du vieles hier von dem, was Du geschrieben hast, nicht selbst wirklich verstehst und nachvollzogen hast.



So, mal deutlich und ehrlich Worte:

Mir gefällt Dein Beitrag!

Echt jetzt, hast Du nicht mit gerechnet was? Und wirklich, meine Anerkennung, Du hast Dir Zeit genommen, hier versucht etwas zu erklären, was nicht trivial ist, das ist doch schon wirklich was, machen hier inzwischen nur noch wenig User. Also alleine das verdient ehrliche Anerkennung, sehr gut.

Und weil ich das anerkenne, hab ich Dir nun so eine lange Antwort geschrieben, nicht um Dich lächerlich zu machen, nicht um Deinen Beitrag zu zerfetzten, nein, dass ist ganz aufrichtig und ehrlich konstruktive Kritik. Keine Erklärung ist perfekt, und auch ich mache Fehler und auch ich schreibe mal zu viel, oder zu wenig.

Du hast Dir ja echt Mühe gegeben, dass wo überall zusammengesucht, also ich gehe mal davon aus, Du hast nicht nur eine Quelle genutzt, die könnte man noch angeben, und ich gehe davon aus, dass Dein Werk auch Dein Werk ist, und so nicht von einer KI geschrieben wurde. Weil eine KI versteht den Hintergrund, das hier wirkt mehr wie ein Puzzle, wo Du Dir aber echt doch Mühe gegeben hast.

Eventuell erkennst Du nun aber - denk mal drüber nach ;) - wie aufwändig solche Erklärungen sind, und wie schwierig es ist, dass wirklich richtig und einfach zu erklären.


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Eine Frage zu Einstein und seiner Relativitätstheorie

23.12.2025 um 21:32
@nocheinPoet
Freut mich, dass Dir meine Erklärung gefällt. Sie hat weniger als 50 Zeilen, man könnte natürlich die Erklärung des Differentiales weglassen. Aber wer das nicht kennt, dem sei es kurz erwähnt. Und man könnte die einzelnen Schritte bestimmt noch besser strukturieren. Danach hätte ich dann noch Beispiele für die drei Ereignisstypen genannt.

Klar, dass Du die Erklärhoheit für dich beanspruchst, aber: ich vermag ehrlich nicht zu erkennen, dass Deine Erklärungen leichter zu verstehen sind, mit Links zu mehreren Videos, Epstein und großen Tabellen. Aber gut. Sollen die Mitlesenden selbst sehen, was sie verstehen.


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Eine Frage zu Einstein und seiner Relativitätstheorie

24.12.2025 um 13:58
Zitat von JosephConradJosephConrad schrieb:Sollen die Mitlesenden selbst sehen, was sie verstehen.
Das Thema ist halt ein Hammer. Schon erstaunlich was da passiert. Aber damit kommt man klar. Wirklich schwierig wird es wenn man der Sache auf den Grund gehen und wissen will warum es passiert.
Nach Betrachtung so einiger Erklärvideos im Netz befürchte ich dass da auch viel Unsinn veröffentlicht ist.


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Eine Frage zu Einstein und seiner Relativitätstheorie

24.12.2025 um 15:01
Zitat von Lupo54Lupo54 schrieb:Nach Betrachtung so einiger Erklärvideos im Netz befürchte ich dass da auch viel Unsinn veröffentlicht ist.
Der gute Fall:
Für jedes ernste Thema gibt es mindestens ein schlechtes Video voller Unsinn.

Der schlechte Fall:
Sturgeons Gesetz (90% von allem ist Mist.)

Die Wahrheit:
Irgendwo dazwischen. Über diese Wahrheit gibt es aber bestimmt mehr als schlechtes Video voller Unsinn.

Vielleicht ... hat die Menschheit das Intrnet bekommen, das es verdient. Die Implikationen erscheinen mir erschreckend.

Grüße
Omega Minus


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Eine Frage zu Einstein und seiner Relativitätstheorie

24.12.2025 um 17:32
Ich muss eben mal etwas richtigstellen, habe nämlich zwei Fehler gemacht:
Zitat von nocheinPoetnocheinPoet schrieb am 12.12.2025:Die Vierergeschwindigkeit setzt sich aus der Geschwindigkeit durch die Zeit \color{#f0e0d0}\mathrm{v_t} und durch die durch den Raum \color{#f0e0d0}\mathrm{v_r} zusammen und geometrisch addiert soll das \color{#f0e0d0}\mathrm{1} sein, also normiert.

\color{#f0e0d0}\mathrm{1 = v_t^2 + v_r^2}
Das fehlt erstmal das Wurzelzeichen in der Gleichung, richtig wäre also das:

\color{#f0e0d0}\mathrm{1 = \sqrt{v_t^2 + v_r^2}}

Habe ich auch hier dann mit dem Fehler zitiert gehabt.

Der andere Fehler, ist, dass ich hier von "Vierergeschwindigkeit" geschrieben habe, das ist aber so einfach nicht richtig, diese ist nämlich etwas anders definiert. Das hier von mir ist eine gewisse Vereinfachung, um bei einer euklidischen Metrik bleiben zu können, und es ist mathematisch so richtig. Falsch ist hier nur, den Spaß als "die Vierergeschwindigkeit" vorzustellen und zu bezeichnen.

Ich schreibe das hier für den Fall, dass das sonst ver falsch übernehmen könnte und das wo so dann erklärt und auf wen trifft, der das ganz genau weiß.

Was nun dann genau die Vierergeschwindigkeit ist, warum es so ist, spare ich mir hier mal, wer es wissen will, findest das im Netz und kann sonst ja auch fragen. Denke das ist hier eh für fast alle doch zu viel Mathematik und Physik.


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Eine Frage zu Einstein und seiner Relativitätstheorie

24.12.2025 um 19:05
Zitat von JosephConradJosephConrad schrieb:Freut mich, dass Dir meine Erklärung gefällt. Sie hat weniger als 50 Zeilen, man könnte natürlich die Erklärung des Differentiales weglassen.
Es freut mich, dass es Dich freut, ich will mal hoffen, dass ich Dir dann am diesen festlichen Tage, nun nicht etwas trübe, wenn ich das mal ins richtige Licht rücke.


Ich schriebe recht deutlich:
Zitat von nocheinPoetnocheinPoet schrieb:Mir gefällt Dein Beitrag!

Echt jetzt, hast Du nicht mit gerechnet was? Und wirklich, meine Anerkennung, Du hast Dir Zeit genommen, hier versucht etwas zu erklären, was nicht trivial ist, das ist doch schon wirklich was, machen hier inzwischen nur noch wenig User. Also alleine das verdient ehrliche Anerkennung, sehr gut.

Und weil ich das anerkenne, hab ich Dir nun so eine lange Antwort geschrieben, nicht um Dich lächerlich zu machen, nicht um Deinen Beitrag zu zerfetzten, nein, dass ist ganz aufrichtig und ehrlich konstruktive Kritik. Keine Erklärung ist perfekt, und auch ich mache Fehler und auch ich schreibe mal zu viel, oder zu wenig.
Also mir gefällt, dass Du einen Beitrag geschrieben hast, die eben dafür die Zeit genommen und Dir auch Mühe gegen hast. Deine "Erklärung" gefällt mir hingegen weniger. Warum hab ich Dir aber echt ganz lange aufgezeigt, Stück für Stück.

Und das Problem ist nicht die "Erklärung des Differentiales", Du baust es nicht richtig aufeinander auf, "erklärst" Dinge erst weiter unten, die Du oben schon verwendest. Dann gehst Du auch noch kurz aus Wind und schreibst was zum Integral. Ein Rechenbeispiel wäre auch noch gut gewesen. Und was die 50 Zeilen angeht, ich komme noch mal darauf zurück.


Zitat von JosephConradJosephConrad schrieb:Aber wer das nicht kennt, dem sei es kurz erwähnt. Und man könnte die einzelnen Schritte bestimmt noch besser strukturieren. Danach hätte ich dann noch Beispiele für die drei Ereignistypen genannt.
Ja, mehr Struktur wäre hilfreich. Mit den kleinen Dingen beginnen und dann darauf aufbauen. Die Differenz, die Du ja nutzt, gleich am Anfang erklären, die Notation dazu und das mit den beiden Punkten, und Koordinatensystem. Auf Metrik würde ich, wenn überhaupt, erst ganz zum Ende zu sprechen kommen.

Schau mal, ich habe hier ja mehrere Erklärungen gegeben und das sogar dann in einen eigenen Thread gezogen.

Der ganze Spaß beginnt damit, dass jeder die Geschwindigkeit vom Licht mit c misst, ganz egal ob er dem Lichtsignal nun hinterher beschleunigt oder nicht. Was sich ändert ist nur die Frequenz mit der wir das Photon dann messen, nie die Geschwindigkeit.

Das muss man einfach schlucken, @paxito hat hier da schon geschrieben, er schluckt es, versteht aber nicht, warum das so ist und damit ist er nicht alleine. Weil das allen Erfahrungen aus dem Alltag widerspricht.

Und aus der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit folgt zwingen die Relativität der Gleichzeitigkeit (RdG). Hatte ich auch ein paar mal erklärt.

Zeitdilatation und Lorentzkontraktion ergeben sich aus der RdG, zwingend, die ganze Minkowski-Metrik ergibt sich so.


Zitat von JosephConradJosephConrad schrieb:Klar, dass Du die Erklärungshoheit für dich beanspruchst, aber:

Ich vermag ehrlich nicht zu erkennen, dass Deine Erklärungen leichter zu verstehen sind, mit Links zu mehreren Videos, Epstein und großen Tabellen.
Keine Ahnung, was Du mir da immer drehen willst mit "Erklärungshoheit", ist doch Unfug, ich beanspruche so etwas nicht. Und ich erkläre die Dinge redundant, mehrfach, auf vielen Wegen, wir sind nicht alle gleich, der eine mag ein Video, kann es in Ruhe ansehen, der andere kommt mit den Beispielen von Epstein besser klar. Und einer will eine Grafik, ein Minkowski-Diagramm, mit allen Ereignissen und ganz genau und groß.

Und was das leichter zu verstehen angeht, doch, da bin ich schon überzeugt von meinem Weg. Weil Pythagoras kennt doch nun fast jeder und wenn ich das euklidisch erklären kann und nur die Pythagoras Gleichung umstellen muss um den Lorentzfaktor zu bekommen, dann ist das recht sicher einfacher.



Vergleichen wir mal:
Zitat von JosephConradJosephConrad schrieb:Für ein Teilchen mit der Geschwindigkeit v gilt v²dt² = (dx² + dy² + dz²)


Einsetzen in die Minkowski-Metrik:

ds² = −c²dt² + v²dt² = −c²dt² (1 − v²/c²​)

und weil ds²= −c² dτ² (s.o.)

dτ = dt Wurzel (1−v²/c²)

Das ist exakt die Zeitdilatation!
Meiner Meinung ist die Gleichungen oben von Dir, auch dann noch mit dy² und dz² zu komplex. Warum gilt das so? Warum nun v²dt²? Und was ist mit c? Auch das Einsetzen dann in die "Minkowski-Metrik", wo Du dann auch noch dy² und dz² wortlos unter den Tisch fallen lässt. Und dann schreibst Du weiter: "und weil ds²= −c² dτ² (s.o.) dτ = dt Wurzel (1−v²/c²)", wo soll wer oben was genau sehen?



Der andere Weg, den ich zeige, und auch der aus dem Video:

Alles bewegt sich immer mit \color{#f0e0d0}\mathrm{v = c} durch die Raumzeit. Jede "Bewegung" im Raum kippt nun diesen Vektor \color{#f0e0d0}\mathrm{c = 1}.


  1. Wir haben es mit Pythagoras zu tun:

    \color{#f0e0d0}\mathrm{c^2 = a^2 + b^2}


    Die Geschwindigkeit \color{#f0e0d0}\mathrm{v = 1 = c} setzt sich aus der Geschwindigkeit durch die Zeit \color{#f0e0d0}\mathrm{v_t} und durch den Raum \color{#f0e0d0}\mathrm{v_r} zusammen.

    \color{#f0e0d0}\mathrm{v^2 = v_t\hspace{0.1px}^2 + v_r\hspace{0.1px}^2}

    \color{#f0e0d0}\mathrm{1 = v_t\hspace{0.1px}^2 + v_r\hspace{0.1px}^2 \hspace{15px} (v = 1 \hspace{5px}\Longrightarrow \hspace{5px} v^2 = 1)}



  2. Lösen wir die Gleichung nach \color{#f0e0d0}\mathrm{v_t} auf:

    \color{#f0e0d0}\mathrm{v_t = \sqrt{1 - v_r\hspace{0.1px}^2}}



  3. Rechenbeispiel:

    Uhr B bewegt sich in \color{#f0e0d0}\mathrm{S} mit \color{#f0e0d0}\mathrm{v_r = 0,8\hspace{1px}c} und wir beobachten sie 1 s lang.

    \color{#f0e0d0}\mathrm{v_t = \sqrt{1 - 0.64} = 0,6}

    Wenn im System \color{#f0e0d0}\mathrm{S} auf der ruhenden Uhr \color{#f0e0d0}\mathrm{1\hspace{1px}s} vergangen ist, dann auf der bewegten Uhr B nur \color{#f0e0d0}\mathrm{0,6\hspace{1px}s}.


Und mit \color{#f0e0d0}\mathrm{v_t} haben wir sogar den Kehrwert vom Lorentzfaktor \color{#f0e0d0}\mathrm{\gamma = v_t\hspace{0.1px}^{-1}} gefunden.


Das ist meine Erklärung hier, ohne den Fehler und ein klein wenig angepasst. Und ich will schon behaupten, dass ist nun extrem einfach erklärt, nur über den Pythagoras, ohne Minkowski-Metrik. So wie im Video, es gibt wohl kaum einen einfacheren Weg hier den Lorentzfaktor Gamma \color{#f0e0d0}\mathrm{\gamma} abzuleiten. Das sind im Grunde nur fünf ganz einfache Gleichungen, eine davon der Pythagoras.


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Eine Frage zu Einstein und seiner Relativitätstheorie

24.12.2025 um 20:18
Ein Kunmpel von mir gab Mathenachhilfe, insbesondere für die Oberstufe. Seine klassische Frage war:
"Was ist 1/5 + 1/7?"
Mehr als die Hälfte der Nahchileschüleraspiranten konnten sie nicht korrekt beantworten. Wie soll man den Grenzwert eines Differenzenquotienten verstehen, wenn Kenntnisse über Bruchrechnung fehlen?

Es gibt auch Leute, die haben schon F = m * a nicht verstanden ... das ist halt die Bildungssituation. Nein, ich bewerte die Situation nicht, ich habe sehr wahrscheinlich auch viele Dinge in Geschichte oder Erdkunde vergessen, die andere für relevant halten.

Ohen Konvertierung in Dezimalzahlen, was ist größer, 1/5 + 1/7 oder 1/3?

Grüße
Omega Minus


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24.12.2025 um 21:04
Zitat von nocheinPoetnocheinPoet schrieb:Und was das leichter zu verstehen angeht, doch, da bin ich schon überzeugt von meinem Weg.
Bestimmt hast Du recht, aber wenn ich mir die u.g. Erklärung aus diesem Thread so anschaue, so fällt die Minkowski Metrik quasi vom Himmel, bei der wie Du sagst, das Minuszeichen der Schlüssel ist. Lässt sich vielleicht damit begründen, dass das ja für Fortgeschrittene sein soll.
Zitat von nocheinPoetnocheinPoet schrieb am 20.12.2025:Um zum Zwillingsparadoxon zu kommen, interpretieren wir das Szenario relativistisch:

Wir verwenden Lichtsekunden (Ls) als Distanz-Einheit (mit c = 1 Ls/s), wobei Du als "ruhender" Zwilling giltst und eine Koordinatenzeit von 20 s erlebst (entsprechend den beiden 10 Ls Abschnitten). Dein Freund als "reisender" Zwilling bewegt sich relativ zu Dir mit einer Geschwindigkeit, die aus dem 30-Grad-Winkel abgeleitet wird.


Ableitung von β = v/c über den Winkel:

Basierend auf der geometrischen Analogie zum Szenario (Winkel 30° zwischen den Laufrichtungen, Drehung um 60° für die Rückkehr) setzen wir β = sin(30°) = 1/2 = 0,5.
Das ergibt sich aus der Zerlegung, die "seitliche" Komponente entspricht sin (30°), was in der relativistischen Interpretation die dimensionslose Geschwindigkeit β liefert (analog zur klassischen Seitwärtsverschiebung).


Berechnung von Gamma (γ):

γ = 1 / √(1 - β²) = 1 / √(1 - (0,5)²) = 1 / √(1 - 0,25) = 1 / √(0,75) = 1 / (√3 / 2) = 2 / √3 ≈ 1,1547. (Exakt: γ = 2 / √3.)


Eigenzeit für den reisenden Zwilling (τ):

Im Zwillingsparadoxon erlebt der Reisende aufgrund der Zeitdilatation τ = t / γ, wobei t = 20 s die Koordinatenzeit ist.

τ = 20 / (2 / √3) = 20 × (√3 / 2) = 10 √3 ≈ 17,3205 s.


Meine 17,333 s sind eine leichte Rundung exakt stimmt 10 √3. Der "Rückstand" ≈ 2,68 Ls beträgt (20 - 10 √3).


Geschwindigkeit v:

v = β × c = 0,5 c (also die Hälfte der Lichtgeschwindigkeit).


Die Berechnung bestätigt das "Paradoxon":

Für Dich vergehen 20 s, für deinen Freund ≈ 17,32 s aufgrund der relativistischen Zeitdilatation. Der nächste Abschnitt ist dann für Fortgeschrittene, oder jene, die es genauer wissen wollen.


Noch eine wichtige Erklärung, dass ist eine Analogie, sie bricht mit der Metrik, die Metrik auf dem Parkplatz ist euklidisch, es ist keine Minkowski-Metrik. Darum zeigt das Messrad von Deinem Freund nun auch 20 m an, auf dem Parkplatz im Raum ist das richtig, aber nicht bei einer Minkowski-Metrik weil da nicht c² = a² + b² = 10² = 5² + 8,666².

Da haben wir dann nämlich ds² = dt² - dx² also ds² = dt² - dx² = τ² = dt² - dx² = 10² - 5² = 100 - 25 = 75.

Also τ = √ 75 = 5 √3 ≈ 8,66 (Eigenzeit pro Abschnitt).


Für die gesamte Reise (hin + zurück, symmetrisch):

τ_gesamt = 2 · 5 √3 = 10√3 ≈ 17,32, während dt_gesamt = 20.


Das Minuszeichen in der Metrik ist der Schlüssel:

Es führt dazu, dass "Umwege" in der Raumzeit (Bewegung mit v > 0) zu kürzerer Eigenzeit führen, im Gegensatz zur euklidischen Geometrie, wo Umwege länger sind. Die euklidische Hypotenuse (10) ist analog zur Koordinatenzeit dt, die adjazente Seite (≈8,66) zur Eigenzeit-Komponente und die gegenüberliegende (5) zur Raumkomponente - aber mit umgekehrtem Vorzeichen.



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Eine Frage zu Einstein und seiner Relativitätstheorie

24.12.2025 um 21:15
Zitat von JosephConradJosephConrad schrieb:
Zitat von nocheinPoetnocheinPoet schrieb:Und was das leichter zu verstehen angeht, doch, da bin ich schon überzeugt von meinem Weg.
Bestimmt hast Du recht, ...
Ja ...
Zitat von JosephConradJosephConrad schrieb:... aber wenn ich mir die u.g. Erklärung aus diesem Thread so anschaue, so fällt die Minkowski Metrik quasi vom Himmel, bei der wie Du sagst, das Minuszeichen der Schlüssel ist. Lässt sich vielleicht damit begründen, dass das ja für Fortgeschrittene sein soll.
Zitat von nocheinPoetnocheinPoet schrieb am 20.12.2025:Um zum Zwillingsparadoxon zu kommen, interpretieren wir das Szenario relativistisch: ...
Ja nun, ich hatte vor der Erklärung zum Zwillingsparadoxon immer wieder geschrieben, dass das keinen Sinn macht, solange man den ersten Teil gar nicht versteht. Gerade das Zwillingsparadoxon jagt viele in eine total falsche Richtung. Denn es macht des Relativitätsprinzip "kaputt", es verführt regelrecht nun die Leute, zu glauben, ja da ist ein absolutes System, man kann sich also im Raum selbst bewegen, hat eine Eigengeschwindigkeit, Körper können Geschwindigkeit wie Masse haben.

Das geht nicht, Du kannst immer in Deiner Rakete sitzen, auf Deiner Uhr, im Zug und nie eine Eigengeschwindigkeit messen, weil es die einfach nicht gibt. Geschwindigkeit ist nie was "eigenes", sondern immer etwas "gemeinsames", eine Relation zwischen zwei Objekten. A und B bewegen sich mit v zueinander. Bedeutet, A kann sagen, für ihn bewegt sich B mit v und B kann sagen er ruht und A bewegt sich ihm gegenüber mit v. Und bei haben recht.

Beim Zwillingsparadoxon denken aber nun viele, ja A hat sich ja hin bewegt, da ging die Uhr langsamer und dann auch zurückbewegt, geht die Uhr wieder langsamer, darum zeigt die beim Treffen dann weniger als die andere Uhr an.

Das ist aber falsch!

Natürlich gilt hier auch das Relativitätsprinzip und der Reisende kann sagen, ja ich ruhe und die Erde fliegt weg und der Planet kommt auf mich zu, also sind die beide bewegt, also müssen dort die Uhren langsamer gehen und damit hat er so erstmal recht. Und das kann er so auch für beide Flüge genau so sehen. Ich hatte dazu ja Grafiken gezeigt, es gibt einen "Zeitsprung" durch die RdG.

Aber wenn man die RdG nicht verstanden hat, versteht man nie das Zwillingsparadoxon richtig. Ich habe das nur erklärt, damit hier eine richtige Erklärung im Thread steht, ich ging nicht davon aus, dass das hier einer wirklich so versteht.


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Eine Frage zu Einstein und seiner Relativitätstheorie

25.12.2025 um 19:45
So, mal was in die illustre Runde, ein paar Links, wo die Dinge recht gut erklärt sind:

  1. https://scilogs.spektrum.de/relativ-einfach/gleichzeitigkeit-ist-relativ/

    Markus Pössel hat sich viele Jahre viel Mühe gegeben und Arbeit gemacht, "Laien" die Relativitätstheorie zu erklären, er hat auch ein paar Seiten und direkt mit Usern in Blogs diskutiert. Zu den Grafiken mit den Uhren hab ich selber welche angelegt, erweitert und alle Zeiten und Orte und auch Geschwindigkeiten berechnet. Wenn da wer mehr wissen will, einfach fragen.

  2. https://homepage.univie.ac.at/franz.embacher/SRT/Zeitdilatation.html

    Embacher betreibt auch ein echt tolle und gute Seite, er leitet auch den Gammafaktor über Pythagoras ab, ganz einfach, die Gleichung ist bis auf dem Ansatz und die Bezeichnungen auch jene die ich hier gezeigt habe. Er geht ganz sauber über die Lichtuhr, meiner Meinung nach, wirklich der beste Weg das zu erklären.

  3. https://www.einstein-online.info/spotlight/ZeitdilatationWanderer/

    Auch sehr gut, die Relativität der Gleichzeitigkeit (RdG) wird erklärt, auch von Markus Pössel und es gibt noch mehr zu Einstein auf der Seite, darum ja auch der Name.

  4. https://physikbuch.schule/simultaneity-and-time.html

    Richtig gut, erklärt auch die RdG, und hat mit eine der besten Grafiken dazu, die ich bisher im Netz gesehen habe, so gut, dass ich das mal eben noch zeige.

    RDG

    Wird auf der Seite erklärt, ich kann nur den Rat geben, sich das mal in Ruhe anzusehen, wenn man das mit der Zeitdilatation und Einstein verstehen will, dann beginnt es mit der RdG.

Dann allen noch besinnliche Tage.


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Eine Frage zu Einstein und seiner Relativitätstheorie

27.12.2025 um 19:12

Ich hoffe ja immer, dass wo Wissen und Verständnis der Dinge zurück ins Universum fällt, darum greife ich das noch mal wieder hier so auf:
Zitat von kaktusskaktuss schrieb am 11.12.2025:
  1. Eine bewegte Uhr geht langsamer als eine unbewegte.
  2. Für eine bewegte Person vergeht die Zeit langsamer relativ zu einer unbewegten Person.
  3. Die bewegte Person nimmt die Zeit aber normal schnell wahr, friert also nicht ein.
  4. Nun die Uhr aus Satz 1 oben friert aber ein, also geht wirklich langsamer.
  5. Kann mir das bitte mal jemand erklären?
  1. Nein, der Satz ist so einfach eine falsche Aussage. Kann man zwar leider so oft im Netz lesen ist aber falsch. Richtig wäre, eine bewegte Uhr wird langsamer gemessen als eine unbewegte.



  2. Auch falsch, für jeden geht die Zeit normal, gibt kein Zeitlupen-Leben, nur weil man wo bewegt gemessen wird.



  3. Jein, also ja, sie nimmt die Zeit normal wahr, aber weil sie auch normal ist.



  4. Nein, der Satz 1 ist ja auch falsch.



  5. Wurde hier nun von vielen Usern mehrfach erklärt, hast Du denn etwas mitnehmen können?



Hier noch ein echt gutes Video, muss man deutsche Untertitel anmachen:

Youtube: The biggest misconception in Einstein's relativity
The biggest misconception in Einstein's relativity
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Ich suche ja immer nach richtigen und guten Erklärungen, und das hier ist echt mal mega. Er erklärt es in den ersten 3 min absolut richtig, ganz toll gemacht. Und wer die ersten 10 min anschaut, der bekommt wirklich eine ganz anständige Erklärung und auch eine Visualisierung.

Natürlich sind die Erklärungen, die wie meine sind, eben die besten, aber ernsthaft, ich hatte das hier ja auch genau so mit den beiden Autos erklärt, und nun finde ich das Video und er zeigt das auch noch genau so und wirklich gut gemacht.

Wer sich hier die ersten 10 min gibt, gerne auch ein paar Mal und dann das weiter nicht verstehen kann, also das "wie", nicht das "warum ist es so", der ist eben nicht für Physik in dem Rahmen gemacht. Hier im Thread wurde nun wirklich ganz viel erklärt und auch an Quellen zusammengetragen, ich bin der Meinung, wenn man wirklich will, und sich selbst auch etwas bemüht, dann sollte man das hier verstehen können.

Eventuell stolpert ja noch mal ein anderer User hier über den Thread mit dieser Frage.


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Eine Frage zu Einstein und seiner Relativitätstheorie

27.12.2025 um 20:13
Was ich auch noch interessant finde ist die Beschleunigung. Sellbst, wenn man Raumschiffe bauen könnte, die die Reisezeit relevant verkürzen, so müsste man in Betracht ziehen, das ein Mensch auf Dauer nur Beschleunigungen / Verzögerungen im Bereich von 1g aushält. Wenn also ein Raumschiff, nachdem es das Schwerefeld der Erde verlassen hat, von der Erde aus gesehen konstant mit z.B. 1g beschleunigen würde, so hätte das für die Insassen ab einer bestimmten Geschwindigkeit fatale Folgen, da die Eigenbeschleunigung des Raumschiffes mit der Geschwindigkeit anwächst. In den Diagrammen "innere Beschleunigung" = "Eigenbeschleunigung" also an Bord gemessen, "äußere Beschleunigung" = "Koordinatenbeschleunigung" also von der Erde aus gemessen.

Screenshot 2025-12-27 171739

Schon ab 0,5c wäre diese mit über 1,6g recht hoch:

Screenshot 2025-12-27 171903

Um eine konstante Eigenbeschleunigung von angenehmen 1g zu erreichen, muss das Raumschiff mit zunehmder Geschwindigkeit von außen gesehen immer langsamer beschleunigen:

Screenshot 2025-12-27 172053

Hier die Eigenzeit, die vergeht, bis die Maximalgeschwindigkeit erreicht ist.

Screenshot 2025-12-27 172151

Hier die Strecke des Raumschiffs, die es zurücklegt, bis die Maximalgeschwindigkeit erreicht ist.

Screenshot 2025-12-27 172853

Beispiel: Eine Planet, der 4 Lichtjahre von der Erde entfernt ist, soll erreicht werden. Der Reisende, soll abgesehen von der direkten Start- oder Landephase an Bord mit einer Eigenbeschleunigung / -Verzögerung von 1g, also erdähnlicher Schwerkraft, unterwegs sein.
Bis zur Hälfte der Stecke kann das Raumschiff dann beschleunigen, danach muss es dann wieder abbremsen um am Ziel mit v=0 anzukommen.

Angenommen das Raumschiff kann so schnell fliegen, dann ist die Hälfte der Strecke nach ca. 1,75 Jahren Eigenzeit erreicht. Dort wird eine Maximalgeschwindigkeit von ca 0,94 c erreicht. Nach ca. 3,5 Jahren Eigenzeit ist man dann vor Ort mit v=0. Schneller geht es nicht, da sonst die Eigenbeschleunigung für die Reisenden zu groß wäre.


Screenshot 2025-12-27 195152

Von der Erde aus gesehen (Koordinatenzeit) hätte die Reise übrigens ca. 5,9 Jahre gedauert.


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27.12.2025 um 21:19
Zitat von nocheinPoetnocheinPoet schrieb:Richtig wäre, eine bewegte Uhr wird langsamer gemessen als eine unbewegte.
jetzt wäre meine frage, von wo aus wird sie gemessen ?


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27.12.2025 um 21:34
Zitat von JosephConradJosephConrad schrieb:Was ich auch noch interessant finde ist die Beschleunigung. Selbst, wenn man Raumschiffe bauen könnte, die die Reisezeit relevant verkürzen, so müsste man in Betracht ziehen, das ein Mensch auf Dauer nur Beschleunigungen / Verzögerungen im Bereich von 1 g aushält.
Ja und "Verzögerung" gibt es nicht wirklich, das ist alles nur Beschleunigung, hatte ich aber auch hier mal erklärt.


Zitat von JosephConradJosephConrad schrieb:Wenn also ein Raumschiff, nachdem es das Schwerefeld der Erde verlassen hat, von der Erde aus gesehen konstant mit zum Beispiel 1 g beschleunigen würde, so hätte das für die Insassen ab einer bestimmten Geschwindigkeit fatale Folgen, da die Eigenbeschleunigung des Raumschiffes mit der Geschwindigkeit anwächst.
Ja und nein, man sollte die Beschleunigung nicht von der Erde aus bestimmen, sondern immer aus dem Ruhesystem des Raumschiffs.

Du willst hier nun die Beschleunigung im Raumschiff von der Geschwindigkeit abhängig machen, mit der dieses im Ruhesystem der Erde gemessen wird, kann man machen, macht aber nicht wirklich Sinn.

Weil Geschwindigkeit ist relativ, bedeutet, das Raumschiff hat keine "Eigengeschwindigkeit" und es kann ewig mit 1 g beschleunigen, im Raumschiff gemessen. Wir können da einfach eine Masse von 1 kg auf eine Waage legen und wenn die 1 kg anzeigt, haben wir auch 1 g. Das geht so im Raumschiff für Milliarden Jahre, konkret, ewig.

Von der Erde aus gemessen, nähert sich das Raumschiff hier nur beliebig stark an die Lichtgeschwindigkeit an. Die Beschleunigung von der Erde aus gemessen, geht dabei immer weiter gegen 0, aber das juckt die im Raumschiff nicht.

Es gibt also keine bestimmte Geschwindigkeit, von der Erde aus gemessen, wo das für die Insassen im Raumschiff nun ein Problem wäre, da sie keine Eigengeschwindigkeit haben, weil es so etwas nicht gibt. Die können 1 Jahr beschleunigen und sagen, so unser Raumschiff ruht, wir bewegen uns nicht, wir haben keine Geschwindigkeit und damit haben die Recht. Und dann können die wieder ein 1 Jahr beschleunigen und dann wieder sagen, so wir ruhen und weiter geht es und es geht ewig so weiter.

Das sind genau die Grundlagen, von denen ich spreche, dass muss erstmal in den Kopf.



Davon mal abgesehen finde ich es sehr gut, dass Du Dir dazu Gedanken machst und selbst auch Grafiken erstellst, wirklich toll. Nur weiter, der Weg ist der Richtige.



Zitat von kaktusskaktuss schrieb:
Zitat von nocheinPoetnocheinPoet schrieb:Richtig wäre, eine bewegte Uhr wird langsamer gemessen als eine unbewegte.
Jetzt wäre meine Frage, von wo aus wird sie gemessen?
In dem System in dem sie bewegt ist, was ist das denn nun wieder für eine Frage? ;)

Zwei Uhren sind zueinander bewegt, Du sitzt auf einer und ich auf der anderen. Ich messe Dich mit Deiner Uhr bewegt und Du mich mit meiner Uhr. Schau Dir mal das Video an, zumindest die ersten zehn Minuten.


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Eine Frage zu Einstein und seiner Relativitätstheorie

27.12.2025 um 21:49
Zitat von nocheinPoetnocheinPoet schrieb:Es gibt also keine bestimmte Geschwindigkeit, von der Erde aus gemessen, wo das für die Insassen im Raumschiff nun ein Problem wäre, da sie keine Eigengeschwindigkeit haben, weil es so etwas nicht gibt. Die können 1 Jahr beschleunigen und sagen, so unser Raumschiff ruht, wir bewegen uns nicht, wir haben keine Geschwindigkeit und damit haben die Recht. Und dann können die wieder ein 1 Jahr beschleunigen und dann wieder sagen, so wir ruhen und weiter geht es und es geht ewig so weiter.
Natürlich bewegt sich das Raumschiff 4 Lichtjahre weit. Die Insassen wollen wissen, wann sie am Ziel ankommen. Und bei einem g Eigenbeschleunigung geht das nicht unter 3,5 Jahren Eigenzeit. Siehe Diagramme. Wenn ich von Frankfurt nach New York fliege, dann interessiert mich nur die Flugzeit. Und ich sage dann: ich wurde in 7 Stunden von Frankfurt nach New-York bewegt.


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Eine Frage zu Einstein und seiner Relativitätstheorie

27.12.2025 um 22:11
Die Insassen können sagen: "Relativ zur Erde habe ich die Entfernung vom Start bis hierher in meiner Eigenzeit zurückgelegt – und ich bin dabei weniger gealtert als ihr hier seit meinem Start"
Sie können nicht sagen: "Ich habe mich mit einer bestimmten Geschwindigkeit durch den Raum meiner Eigenzeit bewegt." oder "Ich habe selbst eine Strecke gemessen".


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27.12.2025 um 22:31
Zitat von nocheinPoetnocheinPoet schrieb:In dem System in dem sie bewegt ist, was ist das denn nun wieder für eine Frage? ;)
aber für alles in dem bewegten system läuft die zeit doch ganz normal... also wenn ich im bewegten system die Uhr messe sollte sie normal laufen und nicht langsamer... die Uhr im bewegten system läuft doch nur gemessen vom ruhenden Beobachter aus langsamer...


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27.12.2025 um 22:35
Zitat von kaktusskaktuss schrieb:aber für alles in dem bewegten system läuft die zeit doch ganz normal... also wenn ich im bewegten system die Uhr messe sollte sie normal laufen und nicht langsamer... die Uhr im bewegten system läuft doch nur gemessen vom ruhenden Beobachter aus langsamer...
Ja. Wenn man von der Erde aus die bewegte Uhr sehen könnte, würde man sagen: "die läuft viel langsamer als unsere". Oder wenn die Uhr zurück auf der Erde ist könnte man sehen: "die geht nach, die muss langsamer gelaufen sein".


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