Zeitreisen - Sind sie möglich?

@pluss

pluss schrieb: für ihn war der Tee des Reisenden aber auch 16 Minuten unterwegs

Nein, wenn du dich mit Lichtgeschwindigkeit bewegst vergeht für dich gar keine Zeit.
Nehmen wir theoretisch an der Mann mit Tee würde mit Lichtgeschwindigkeit zur Sonne und zurück reisen, dann würde er davon gar nichts mitbekommen da effektiv exakt gar keine Zeit vergeht während man sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegt.
Geht natürlich nicht, da Masse nicht auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt werden kann, nur Photonen können Lichtgeschwindigkeit erreichen, bzw. nicht erreichen, sie bewegen sich grundsätzlich immer mit Lichtgeschwindigkeit, ausser sie sausen durch Material, das sie bremst, sobald sie das aber wieder verlassen sind sie sofort wieder auf Lichtgeschwindigkeit, ohne Beschleunigungsphase.

pluss schrieb:Wo ist da mein Denkfehler?

Ganz am anfang^^

Aus der Sicht vom Beobachter auf der Erde hat die Reise 16 Minuten gedauert. Aus der sicht vom Reisenden nicht.
Ein Photon "altert" sogesehen nicht, denn wenn man sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegt steht die Zeit still.
Sich mit Lichtgeschwindigkeit zu bewegen ist effektiv eine Zeitreise in die Zukunft.
Um da auf die Threadfrage zurück zu kommen.
Zeitreisen in die Zukunft sind sehr wohl möglich, wir unternehmen sie streng genommen sehr oft, nur eben so winzige Zeitreisen, dass wir es nicht wahrnehmen.(wenn du bspw. mit einem Flugzeug fliegst ist das eine Zeitreise in die Zukunft um irgendein Milliardstel Bruchteil einer Sekunde)
Zeitreisen in die Vergangen hingegen sind unmöglich, die Zeit ist zwar nicht linear, aber sie ist stetig. Etwas was passiert ist kann nicht rückgängig gemacht werden.

Das ist ja die Sache bei schnellem Reisen. Angenommen wir entwickeln einen Antrieb der auf annähernd Lichtgeschwindigkeit kommt und fliegen damit zum nächsten Sonnensystem, dann dauert das aus Sicht von uns auf der Erde zwar viele Jahre(das nächste Sonnensystem ist ein paar Lichtjahre entfernt) aber für die Astronauten nur ein paar Minuten(abhänging davon wie nah der Antrieb an die Lichtgeschwindigkeit ran kommt*)
Da wären selbst Reisen zu sehr weit entfernten Orten im Universum kein Problem. Für die Astronauten vergeht nicht viel Zeit, nur für die, die auf der Erde zurückbleiben läuft die Zeit ganz normal weiter.
Und wenn die Astronauten dann vllt. nur ein paar Tage unterwegs waren und die nächste Galaxie erreicht haben, sind auf der Erde schon hunderttausende Jahre vergangen.

Das ist eben das Ding. Unser Universum ist so riesig und die Raumdimensionen sind mit der Zeitdimension verwoben.
Du reist nie einfach nur den Raum, sondern immer auch durch die Zeit.

Wir auf der Erde sind Unmittelbarkeit gewöhnt. Wenn wir etwas tun sind die auswirkungen davon unmittelbar überall zu spüren. Das liegt daran, dass sich Information mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitet und die Erde so klein ist, dass für uns im Alltag alles unmittelbar ist.
Da fällt es uns schwer die Problem zu verstehen die auftreten wenn wir das Universum betrachten, wo die Abstände so groß sind, dass die Information Jahre, Jahrtausende, Jahrmillionen braucht um sich auszubreiten.

Lichtgeschwindigkeit ist nicht einfach nur irgendeine Geschwindigkeit. Sie ist die größe, die die gesamte Geometrie unseres Universum bestimmt, wäre sie anders, wäre unser Universum grundlegend anders.

Danke für deine Antwort @1.21Gigawatt.
Allerdings vermisse ich eine nachvollziehbare Erklärung, warum der Tee des Reisenden noch heiß sein soll. Ok, mein Gedankengang dazu war oberflächlich formuliert, wie soll da jemand den Fehler finden. Ich versuche meine Gedanken dazu gleich etwas ausführlicher zu formulieren.

@pluss

pluss schrieb:Allerdings vermisse ich eine nachvollziehbare Erklärung, warum der Tee des Reisenden noch heiß sein soll.

Weil keine Zeit vergangen ist, er hatte keine Zeit zum abkühlen.
Auf der Erde sind 16 Minuten vergangen. Auf der Reise zur Sonne und zurück aber nicht.
Der eine Tee, der auf der Erde blieb ist 16 Minuten alt.
Der andere Tee ist aber nur ein paar Sekunden alt(je nach dem wie lange nachdem er aufgegossen wurde die Reise begonnen hat).

Die Tees wurde zwar zur gleichen Zeit aufgegossen, aber seitdem sind für den einen Tee 16 Minuten vergangen und für den anderen nur ein paar Sekunden.


Nehmen wir Zwillinge als Beispiel.
Zwillinge werden geboren. Sofort nach der Geburt geht einer davon auf ein Raumschiff das mit Lichtgeschwindigkeit zu einem 20 Lichtjahre entfernten Planeten fliegt und zurück(also 40Lichtjahre Strecke insgesamt)
Als der Zwilling wieder auf der Erde ankommt ist der Zwilling der auf der Erde geblieben war 40 Jahre alte. Der Zwilling der auf der Reise war ist hingegen immernoch ein Neugeborenes, für ihn ist keine Zeit vergangen.

Nochmal, je schneller man sich bewegt umso langsamer vergeht die Zeit. Bewegt man sich mit Lichtgeschwindigkeit steht die Zeit sogar still, deswegen ist der Tee nicht abgekühlt und deswegen ist der Zwilling nicht gealtert. Auf der Reise mit Lichtgeschwindigkeit ist keine Zeit vergangen - auf der Erde hingegen schon.

Ich fand, ein anschauliches Beispiel war die Meldung, die letztens über irgendwelche Teilchen rumging(Namen leider vergessen). Die entstehen in der obersten Schicht der Atmosphäre und haben eine so kurze Lebensdauer, dass sie die Erdoberfläche eigentlich nicht erreichen könnten. Da sie sich aber mit sehr hoher Geschwindigkeit bewegen, ist ihre kurze Lebensdauer von aussen betrachtet etwas länger, so dass sie doch noch hier unten gemessen werden können.

Wenn ich so drüber nachdenke, wirft das eher noch mehr Fragen auf(bei mir jedenfalls), aber für die Zeitdilatation ist es ein gutes Beispiel, finde ich.

@Dahergelaufen
Jup, gutes Beispiel.
Das sind Myonen.

Die Zeitdilatation bewegter Teilchen ermöglicht es den in der oberen Atmosphäre entstehenden Myonen, trotz ihrer kurzen Halbwertszeit von 1,523 µs die Erdoberfläche zu erreichen. Ohne diesen relativistischen Effekt wären selbst bei Bewegung mit Lichtgeschwindigkeit nach rund 450 m die Hälfte aller Myonen schon wieder zerfallen.[7]

Wikipedia: Myon#Zeitdilatation

Kurzgesagt, sie zerfallen so schnell, dass sie eigendlich nur ein paarhundert Meter weit kommen dürften, aber wegen der Zeitdilatation vergeht die Zeit für sie so langsam, dass sie doch noch viele Kilometer schaffen bevor sie zerfallen.

@1.21Gigawatt
Ah, Myonen, ich kam doch nicht mehr drauf. Tatsächlich hat mir das ganze aber die Abweichung von der Alltagswahrnehmung nur noch deutlicher vor Augen geführt, merke ich grade. :D Ich kann allerdings nicht mal genau formulieren, was ich für ein Problem damit habe.

@1.21Gigawatt

1.21Gigawatt schrieb:Nehmen wir Zwillinge als Beispiel.
Zwillinge werden geboren. Sofort nach der Geburt geht einer davon auf ein Raumschiff das mit Lichtgeschwindigkeit zu einem 20 Lichtjahre entfernten Planeten fliegt und zurück(also 40Lichtjahre Strecke insgesamt)
Als der Zwilling wieder auf der Erde ankommt ist der Zwilling der auf der Erde geblieben war 40 Jahre alte. Der Zwilling der auf der Reise war ist hingegen immernoch ein Neugeborenes, für ihn ist keine Zeit vergangen.

Nochmal, je schneller man sich bewegt umso langsamer vergeht die Zeit.

Mir ist jetzt immer noch nicht klar, welcher "Effekt" dafür sorgt,
dass der reisende Zwilling bei der Ankunft jünger ist.

Die reine Geschwindigkeit kann es nicht sein, da Geschwindigkeit relativ ist und daher für beide Zwillinge gilt.

Die Beschleunigungsphasen können es eigentlich auch nicht sein; die Rakete könnte ja jeweils mit 1 g beschleunigen.
Damit würden die Zwillinge auch die gleichen g-Kräfte erfahren.

Was ist es dann ... :ask:

@delta.m

delta.m schrieb:Mir ist jetzt immer noch nicht klar, welcher "Effekt" dafür sorgt,

Zeitdilatation.

Je schneller man sich bewegt umso langsamer vergeht die Zeit.
Der reisende Zwilling bewegt sich mit Lichtgeschwindigkeit, dementsprechen vergeht für ihn gar keine Zeit.

Nach Einstein ist das Universum 4-Dimensional(Die Raumzeit) und alles im Universum bewegt sich stets mit c(Lichtgeschwindigkeit) durch die Raumzeit.
Diese Bewegung ist konstant, wir bewegen uns auch gerade mit Lichtgeschwindigkeit durch die Raumzeit.
Diese Bewegung teilt sich auf in die Bewegung durch die ersten 3 räumlichen Dimensionen(v1) und durch die 4. Dimension(v2), die Zeit.
Es gilt: v1+v2=c
Dementsprechend:
Wenn v1=c ist v2=0
Auf deutsch: Wenn wir uns mit Lichtgeschwindigkeit durch den Raum bewegen vergeht keine Zeit.
Oder allgemeiner: Je höher v1 umso kleiner v2 und umgekehrt = Je schneller wir uns bewegen umso langsamer vergeht die Zeit und umgekehrt.


Ich weiß nicht wie es ich einfacher erklären kann.

denkt dran es ist lediglich ein theorie
Einstein KANN sich irren


ich denke ,dass die zeit ein freund ist
man lebt und fürchtet sie
sie ist wie ein wolf
man liebt und verzweifelt


aber wenn der tod kommt

ist alles an übel verflogen .....

die zeit ist ein freund

@RunningWild
Zeitdilatation ist problemlos nachweisbar. Siehe oben das mit den Myonen.

aber was ist wenn unsere ansicht von raum und zeit
wie wir sie kennen einfach nicht real ist,sondern vollständig anders....




wie gesagt es ist alles reine theorie....


also selbst wenn es so rüber kommen sollte ich bin kein spinner oder so xD

alles reine theorie

RunningWild schrieb:denkt dran es ist lediglich ein theorie

Das wäre sie wenn man ihre Vorhersagen nicht experimentell bestätigt hätte. Ist aber offensichtlich nicht so.

1.21Gigawatt schrieb:Je schneller man sich bewegt umso langsamer vergeht die Zeit.

Das ist mMn nicht unbedingt immer der Fall bzw. zu ungenau formuliert.

Beispiel:
Zwei Raumschiffe (A und B) fliegen gleichförmig (unbeschleunigt) mit 1000 km/s aneinander vorbei.
Frage:
Welches Raumschiff fliegt schneller?
oder
Bei welchem Raumschiff vergeht die Zeit langsamer?

@delta.m

delta.m schrieb:Welches Raumschiff fliegt schneller?

Wenn beide mit 1000km/s fliegen, dann fliegen beide gleich schnell.
Oder versteh ich dein Beispiel irgendwie falsch?

delta.m schrieb:Bei welchem Raumschiff vergeht die Zeit langsamer?

Sie vergeht in beiden Raumschiffen gleich schnell, da sich beide mit der selben Geschwindigkeit durch den Raum Bewegen.


Geschwindigkeiten werden natürlich immer relativ zu etwas gemessen.*
Wir wir mit 100km/h auf der Autobahn fahren, dann sind diese 100km/h relativ zur Erde.
Relativ zur Sonnen bewegen wir uns deutlich schneller, da die Erde, auf der wir sitzen, ja um die Sonne rast.
Also in deinem Beispiel müssten die Geschwindigkeiten der Raumschiffe in Relation zum selben Punkt sein.

*ausser die Lichtgeschwindigkeit. Lichtgeschwindigkeit ist eher ein Zustand als eine Geschwindigkeit.

1.21Gigawatt schrieb: Nein, wenn du dich mit Lichtgeschwindigkeit bewegst vergeht für dich gar keine Zeit.

Mir ist durchaus bekannt wie man die Zeitdilatation berechnet, meine Frage war jedoch eine andere.
Hier meine, etwas ausführlicher formulierten, Gedanken:

Alice und Bob führen folgende Experimente durch:

Experiment 1
Alice bittet Bob in sein Raumschiff zu steigen und 20 Minuten mit 80% der Lichtgeschwindigkeit zu fliegen. Alice und Bobs Lichtuhren werden vor beginn des Experimentes synchronisiert.

Alice stellt bei der Beobachtung von Bobs Lichtuhr folgenden Unterschied zu ihrer fest:

Wenn die Lichtuhr ein Photon aussendeten, wird es vom unteren Spiegel reflektiert und trift auf den oben befestigten Detektor. Zwischen aussenden und eintreffen des Photons am Detektor vergeht exakt 1 Sekunde (t).
Hier Alice Uhr:



Bei der Beobachtung von Bobs Uhr stellt Alice fest, dass sein Photon, aufgrund der geradlinigen gleichmäßigen Bewegung mit 80% von c, einen deutlich längeren Weg (x) zurück legt.



Da Bobs Geschwindigkeit (v') das Produkt von x/t ist, müsste das Photon schneller als c sein. Da das nicht sein kann, muss das Photon in Bobs Uhr langsamer sein. Um festzustellen um wie viel die Zeit für Bob langsamer vergeht, berechnet Alice den Lorentzfaktor[1] (γ), um mit ihm die für Bob tatsächlich verstrichene Zeit zu bestimmen:



Nun ärgert sich Alice und denkt, wäre ich doch besser selbst geflogen, Bob war 20min weg, ist aber um 8min jünger geblieben als ich :(

Experiment 2
Bob schlägt vor das Experiment zu wiederholen. Alledings, um die Zeit genussvoller zu verbringen, erhalten beide eine Tasse 40C° heißen Tee, von dem sie wissen, das sich seine Temperatur je Minute um 1C° reduziert.

Wie Jungs so sind, kann Bob das Piesacken nicht lassen und sagt zu Alice:
"Nun wirst du nicht nur um weitere 8min älter sein als ich, auch dein Tee wird kalt sein, wenn ich wieder da bin :)"

Während Bob unterwegs ist, überlegt Alice welche Temperatur Bobs Tee haben müsste, wenn er zurück ist. Sie ist sich etwas unsicher, vermutet jedoch das auch hier der Lorentzfaktor anwendbar sein müsste:



Alice ärgert es, das ihr Tee bei Bobs Rückkehr nur noch 20C° hat. Sie erinnert sich, dass aus der mittleren Geschwindigkeit[2] von Teilchen und der Molaren Masse des Stoffes, die Temperatur berechnet werden kann, und überlegt ob hier nicht das gleiche verfahren wie bei der Bestimmung der Geschwindigkeit des Photons von Bobs Uhr angewendet werden kann. Die molare Masse des Tees beträgt 0,03kg/mol. Die mittlere Geschwindigkeit der Teilchen beträgt somit:



Woraus sich eine Temperatur von



ergibt.

Nun überlegt Alice wie es sich mit der Geschwindigkeit der Teilchen, in Analogie zur Photonenuhr, verhält. Dafür erstellt sie folgende Grafik, mit der Prämisse, das ein stellvertretendes Teilchen senkrecht Hin und Her pendelt und für eine komplette Strecke, wie das Photon, 1 Sekunde benötigt:



Demnach würde die mittlere Teilchengeschwindigkeit von Bobs Tee



betragen. Allerdings liegt sie dann deutlich über c und Bobs Tee wäre aus Alice Beobachtung heraus nicht nur heiß, er würde schlagartig verdampfen, inklusive Bob und seinem Raumschiff:



Das erscheint dann doch alles etwas abwegig. Wie sieht es aus, wenn die mittler Teilchengeschwindigkeit mit dem Lorentzfaktor dividiert wird?



Da hätte Bob wohl eher Eistee, der schon wieder so kalt wäre, das man sich die Finger an ihm verbrennen könnte.

Da erscheint die Anfangstemperatur dividiert mit dem Lorentzfaktor deutlich sinnhafter. Aber was bedeutet das für die von Alice beobachtbare mittlere Teilchengeschwindigkeit von Bobs Tee. Bei der Uhr erscheint es klar, aber warum soll hier für die Teilchen plötzlich nicht mehr v=x/t gelten?

Das erscheint mir ein Widerspruch zu sein. Die Kernfrage aus diesem Gedankenexperiment lautet daher:

Welche mittler Teilchengeschwindigkeit würde Alice bei Bob beobachten?

Kannst du diesen Widerspruch auflösen @1.21Gigawatt (oder ein anderer User/in), bzw. einen relevanten Fehler im obigen Gedankenexperiment aufzeigen?

[1] Wikipedia: Zeitdilatation#Erl.C3.A4uterung
[2] Wikipedia: Maxwell-Boltzmann-Verteilung#Mittlere Geschwindigkeit

pluss schrieb:Da hätte Bob wohl eher Eistee, der schon wieder so kalt wäre, das man sich die Finger an ihm verbrennen könnte.

Habe die Gleichung für den Eistee vergessen:

@pluss
Ich versuch das mal zu vereinfachen.
Wenn ich in einem Raumschiff sitz, dass mit Geschwindigkeit x fliegt und ich mach ne Taschenlampe an, hat der Lichtstrahl der da raus kommt dann nicht die Geschwindigkeit Lichtgeschwindigkeit+x, also Überlichtgeschwindigkeit.

Oder um bei Bobs Tee zu bleiben: Die Teilchen aus denen der Tee bestehen bewegen sich mit Geschwindigkeit x, wird das gesamte Raumschiff in dem der Tee sich befindet nunbeschleunigt ändert sich ja auch die Geschwindigkeit der Teeteilchen.

Trifft das das Problem?

Zu dem Raumschiff und der Taschenlampe kann man sagen, dass Lichtgeschwindigkeit eher ein Zustand als eine Geschwindigkeit ist. Licht ist eine elektromagnetische Welle ohne Masse, sie breitet sich immer mit Lichtgeschwindigkeit aus. Also angenommen wir sitzen im einem Raumschiff das mit mit 1/3 der Lichtgeschwindigkeit fliegt und wir schalten die Scheinwerfen an, dann bewegt sich der Lichtstrahl nicht mit Lichtgeschwindigkeit von uns weg sondern nur mit 2/3 der Lichtgeschwindigkeit.

Mit dem Tee sieht es schon etwas anders aus, Die "Teeteilchen" sind ja keine elektromagnetische Welle. Hier, gerade wenn du die Temperatur des Tees anhand der Teilchenbewegung berechnen willst, bekommst du Probleme mit deinen Inertialsystemen, das wären nämlich für die Berechnung der Teetemperatur wohl einfach nur die jeweiligen Atomkerne und dann nimmt man die Geschwindigkeit der Elektronen relativ zu diesen.
Die Geschwindigkeit des Raumschiffs in dem sich der Tee befindet spielt da gar keine Rolle.

Wenn ich richtig durch deinen Post durchgeblickt hab hast du aber du da aber die Geschwindigkeit von Bobs Raumschiff relativ zu Alices mit in die Geschwindigkeit der Elektronen relativ zu ihren Atomkernen(Die der Teeteilchen^^)hineingemixt und dann kommst du natürlich auf falsche Temperaturen. Da ist dein Tee dann plötzlich heißer, da du die Geschwindigkeit des Raumschiff zu der Geschwindigkeit der Teeelektronen addiert hast.
Ich glaube das hast du hier gemacht:


Wobei ich mir nicht sicher bin was du da gemacht hast. Woher hast du a? Ich nehme an a ist die Strecke des Teeteilchens oder?

pluss schrieb:bzw. einen relevanten Fehler im obigen Gedankenexperiment aufzeigen?

Joa, also kurz, ich glaube den Fehler den du gemacht hast ist die Geschwindigkeit des Raumschiffs zu beachten wenn du die Temperatur des Tees anhand der Teilchengeschwindigkeit berechnen willst.

Edit: Vergiss das mit den Atomkernen und den Elektronen relativ dazu. Man braucht ja nur die Bewegung der ganzen Atome, also die Mittlere Geschwindigkeit der Atome im Tee und die ist unabhängig von der Geschwindigkeit des Raumschiffs.

1.21Gigawatt schrieb: also die Mittlere Geschwindigkeit der Atome im Tee und die ist unabhängig von der Geschwindigkeit des Raumschiffs.

Warum sollte sie unabhängig davon sein?

v = ∆x / ∆t

Bei der Lichtuhr ist doch genau das die Ursache für die Zeitdilatation, andernfalls gäbe es diese nicht.

Wenn also für das Photon der Lichtuhr die Geschwindigkeit des Raumschiffs entscheidend ist, warum soll es dann für Teilchen ohne Relevanz sein?

Gilt für die das Weg-Zeit-Gesetz* nicht?

Wikipedia: Gleichmäßig beschleunigte Bewegung#Gesetze

@pluss

pluss schrieb:Warum sollte sie unabhängig davon sein?

Kann ich jetzt spontan nicht erklären, ist aber so.

pluss schrieb:Wenn also für das Photon der Lichtuhr die Geschwindigkeit des Raumschiffs entscheidend ist, warum soll es dann für Teilchen ohne Relevanz sein?

Weil c konstant ist und vTeeteilchen nicht.