Spezielle Relativitätstheorie, relative Gleichzeitigkeit

@5okrates

du meinst das Hafele-Keating-Experiment?
Da ist die Situation viel komplizierter wie in meinem letzten Post beschrieben, es handelt sich dabei um den Test des SRT-Zwillingsparadoxons zusammen mit diversen ART-Effekten. Das Zwillingsparadoxon ist ja schon fast ein Fall für die ART, lässt sich jedoch auch mit reinen SRT-Methoden beschreiben.

Es handelt sich dabei keineswegs um die symmetrische Situation wie von mir beschrieben: eine Rakete fliegt an der anderen vorbei, fertig.

Beim Zwillingsparadoxon treffen sich beide Zwilling am Beginn, dann beschleunigt einer vom anderen weg, bremst dann am Zielort (Bremsen ist ebenfalls Beschleunigen, nur in die andere Richtung). Dann beschleunigt er zurück und bremst wieder vor dem ersten Zwilling. Diese 4 Beschleunigungen brechen die Symmetrie des "normalen" SRT-Modells vollständig, deshalb kommt es zu den scheinbar unlogischen Effekten. Beschleunigungen sind ja eigentlich nach SRT verboten (eine Definition eines Inertialsystem ist ja das es unbeschleunigt ist), und daher eigentlich erst durch die ART beschrieben.

Die SRT-Methode zum Lösen des Zwillingsparadoxons ist eine fortgeschrittene Anwendung und für Anfänger schwer zu verstehen. Ich empfehle dir daher dich zuerst methodisch mit den Grundlagen der SRT zu beschäftigen, derzeit springst du mit deinen Fragen wild herum, da ist es kein Wunder dass du Verständnisprobleme hast.
Es gibt ja da genug Bücher oder Webseiten darüber, gehe die von Anfang an durch, wenn du da konkrete Fragen hast melde dich.
Auch mein gepostetes Video kann ich nur empfehlen, der Vortragende ist nicht einfach irgendein Professor sondern einer der Väter der Stringtheorie, es ist ein Privileg von so jemandem zu lernen.
Aber wie es du bisher machst macht es wenig Sinn.

und mir so etwas

5okrates schrieb:Schon hier stellt sich allerdings die Frage ob dieses auch wirklich so ist und ob es die einzige Lösung des Problems ist ...

solltest du warten bis du wirklich sattelfest bei der SRT & ART bist.

Fred

Es ist wirklich witzig, es gibt nichts, keine Philosophie oder Wissenschaftstheorie der modernen Physik oder irgendetwas anderes komplizierteres, dessen Verständnis ich mir nicht aneignen konnte, lediglich bei der Relativitätstheorie, da hapert es bei mir tatsächlich immens und ich kann diese Theorie einfach nicht nachvollziehen ...

Ich werde mich wohl tatsächlich noch intensiver damit auseinandersetzen müssen ...

Bisher bin ich zunächst über Dokumentationen bis hin zur Lektüre von Einsteins Paper und seinem populären Buch gekommen ... alles hat nichts gebracht ... immer noch ist diese Theorie schwer begreiflich und fassbar für mich ...

Am Ende muss ich vermutlich Physik studieren, bis ich endlich verstanden habe wie Einstein es genau meinte ...

@5okrates
Du hast noch nie von Quanten und der Katze gehört *staun*

...da empfehle ich alle Videos dieser beiden

Doch, aber die Quantenphysik finde ich in keiner Hinsicht schwierig zu verstehen ... Im Gegenteil macht die für mich ziemlich viel Sinn ... die Stringtheorie ist auch nicht schwer ...

Auch mit der kantischen Philosophie habe ich keinerlei Probleme ...

Wie gesagt, das einzige was ich nicht nachvollziehen kann und was bei mir auf ungemeinen Widerstand stößt,
ist die Relativitätstheorie ...

Der Erschlagung einer schönen Theorie durch eine hässliche Tatsache :D

HAHAHA durchaus köstlich amüsant das Gespräch der beiden ...

Der Dinosaurier von dem Harald spricht, würde wohl die RT auffressen ...

Sprich sie wird wohl falsch sein wir wissen es nur noch nicht besser ...

Sich empor irren, war auch eine schöne Formulierung ...

5okrates schrieb:Der Erschlagung einer schönen Theorie durch eine hässliche Tatsache :D

HAHAHA

Welche Erschlagung?

5okrates schrieb:Der Dinosaurier von dem Harald spricht, würde wohl die RT auffressen ...

Sprich sie wird wohl falsch sein

Sie wird vielleicht als Spezialfall in eine umfassendere Theorie eingebettet werden. Wenn die RT falsch wäre, würde sie nicht korrekte Vorhersagen liefern.

@5okrates
....Dinosaurier? Hihihi die Welt wird von Rosa Einhoernern beherrscht....

@5okrates

5okrates schrieb:Wie gesagt, das einzige was ich nicht nachvollziehen kann und was bei mir auf ungemeinen Widerstand stößt,
ist die Relativitätstheorie ...

Ja, das kenne ich von mir. Aber es ist möglich, eigentlich ist die SRT nicht wilklich kompliziert, im Gegensatz zur ART.
Mein Haupthindernis war dass ich anfangs unbewusst immer ein absolutes Bezugssystem im "Hintergrund" angenommen habe und damit die Symmetrie gebochen habe. Sobald ich diesen Fehler erkannt habe war alles plötzlich ganz leicht und logisch.

Darum finde ich die Zugsbeispiele psychologisch etwas schlecht, weil wir ja instinktiv der Erde irgendwie eine "bessere" Realität zusprechen als dem Zug (der ja auf der Erde fährt).
Ich denke das hat auch eine psychologische Komponente, die Erde ist ja irgendwie unsere Lebensgrundlage und wir beziehen ja instinktiv alles auf sie.

Besser finde ich da das Bild von einem Schiff mitten am Meer. Auf einem Schiff findet unser instinktives Greifen nach einer absoluten Referenz keinen Halt, man hat das Gefühl sich gar nicht zu bewegen und der Mittelpunkt der Welt zu sein. Das kann einem machmal ja sogar Angst machen... Da sieht man dann auch warum wir manchmal solche Widerstände gegen den Relativitätsgedanken haben, es ist einfach igendeine Urangst in uns.

Doch wir machen die natürliche Erfahrung eines Inertialsystems: Ich kann sagen das Schiff ist der Mittelpunkt des Kosmos. Wenn ein anderes Schiff entgegenkommt kann ein Passagier darauf das gleiche behaupten ohne dass es zu einem Logikbruch kommt, die Situation ist föllig symmetrisch. Und wenn wir schauen funktionieren alle Naturgesetze (z.B. Newtons F=ma) komplett unabhängig vom gewählten Referenzpunkt (Schiff).
Oder technisch gesagt, ich kann mit keiner Beobachtung feststellen wo der absolute Referenzpunkt ist nach dem sich alles richtet. Ich finde einfach keinen, aber ich benötige bei der Beschreibung der Natur auch keinen.

Das ist das Relativitätsprinzip von Galilei, und sobald ich das wirklich verstanden hatte war die SRT einfach.

Wenn dir das geholfen hat kann ich ja noch etwas in der Art schreiben wo es dann Richtung SRT geht.
Fred

@Superfred

Huh?

Das alleine hat eigentlich noch gar nichts mit der Relativitätstheorie zu tun, das war auch schon lange vor Einstein bekannt.

Superfred schrieb:Oder technisch gesagt, ich kann mit keiner Beobachtung feststellen wo der absolute Referenzpunkt ist nach dem sich alles richtet.

Ein anschauliches beispiel finde ich, wenn man Lichtuhren untersucht, die sich an Bord von Raumstation befinden und eine davon bewegt sich zu einem Inertialbeobachter für den ja die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit gilt.

Ja, da habt ihr beide recht, aber ich wollte absichtlich langsam beginnen, bisher konnte @5okrates ja unseren Erklärungen nicht folgen und ich hatte das Gefühl dass es schon da Probleme gibt.
Ist aber nur ein Versuch...

Ich schreib hier einfach mal rein, denn ich habe eine Frage zu dem Thema. Eigentlich schon fast mehr eine Philosophische Frage, aber egal.

Also, wenn wir uns wie am Anfang des Threads eines Beispiels bedienen.
Drei Raumschiffe die beinahe mit Lichtgeschwindigkeit unterwegs sind, fliegen in einer Reihe voreinander her. In dem mittlerem Raumschiff befindet sich ein Beobachter, der das Raumschiff vor sich bzw. hinter sich im Blick hat.
Auf dem jeweils anderen beiden Raumschiffen sitzt eine arme Seele angekettet auf einer Bombe. Beide Bomben wurden noch vor dem Start der Raumschiffe mit einer Zeitschaltuhr gleichgeschaltet, so das sie zur selben Zeit hochgehen.

Wenn nun das dreiergespann an der Erde vorbei fliegt und wir uns in dem Moment genau in der Mitte des Dreiergespanns befinden, explodieren beide Bomben. Das Licht der Explosionen würde uns gleichzeitig erreichen und wir könnten sehen, wie beide Testpersonen gleichzeitig sterben würden.
Für den Beobachter in dem Mittleren Raumschiff wäre es aber nicht gleichzeitig, denn er bewegt sich ja mit dem Dreiergespann mit. Für ihn würde nämlich erst die eine Testpersonen und danach erst die andere Testperson sterben.

Da laut Relativitätstheorie jede Sichtweise aus den verschiedenen Bezugssystemen richtig ist, gibt es damit auch keinen Anspruch auf eine allgemeingültige Gegenwart und damit auch Gleichzeitigkeit. Alle Beobachter, egal ob von der Erde oder dem Raumschiff haben also recht, wenn sie ihre Beobachtung schildern.

Doch was bedeutet das dann für die Testpersonen? Sind die dann Tot und lebendig zugleich ähnlich wie bei schrödingers Katze?
Wenn die Erdenbewohner beide Testpersonen gleichzeitig sterben sehen aber der Beobachter auf seinem Raumschiff eine Zeitdifferenz von 1Minute zwischen den Ereignissen beobachtet, welchen Zustand haben dann die Testpersonen bei 30 Sekunden?
Befinden sich beide Testpersonen dann in einem zwischenstadium von Leben und Tot :D , oder wie soll man das dann interpretieren?

SagittariusB schrieb:Doch was bedeutet das dann für die Testpersonen? Sind die dann Tot und lebendig zugleich ähnlich wie bei schrödingers Katze?

Schrödingers Katze wird von einer Bombe aus dem Bereich der Quantenphysik getötet. Aufgrund von Ereignissen (Kernzerfall) die im subatomaren Bereich stattfinden.
Die Relativitätstheorie beschäftigt sich mit Ereignissen für die es eine gewaltige Geschwindigkeit (300.000 Km/Sekunde) und entsprechend viel Platz baucht.
Diese unterschiedlichen Bühnen dürften wohl der Grund sein warum es bisher niemanden gelungen ist die Relativitätätstheorien und die Qantenphysik in einer Theorie zusammenzufassen.
Einstein bringt auch niemanden um. Trotz Wahnsinnsgeschwindigkeiten bleiben in seinen Raumschiffen alle Katzen am Leben, aus Sicht des Erdbetrachters sogar länger (kleiner Scherz).
Aber um deine Frage zu beantworten:
Du schreibst:

SagittariusB schrieb:Beide Bomben wurden noch vor dem Start der Raumschiffe mit einer Zeitschaltuhr gleichgeschaltet, so das sie zur selben Zeit hochgehen.

Ich gehe mal davon aus dass es " jeweils eine Zeitschaltuhr" heißen muss in die übereinstimmend ein ganz bestimmtes Datum eingegeben worden ist. Zum Betrachter im mittleren Raumschiff gibt es keine relative Bewegung zu den Raumschiffen vor und hinter ihm. Das heißt er sieht die Explosionen gleichzeitig, aber jeweils um eine Winzigkeit später weil ihn der Explosionsblitz ja erst erreichen muss. Dass das Gespann mit einer Geschwindigkeit nahe Lichtgeschwindigkeit unterwegts ist hat auf den Ablauf im mittleren Raumschiff keine Auswirkungen. Da addiert oder subtrahiert sich auch nichts an Zeit oder Geschwindigkeit.

SagittariusB schrieb:Das Licht der Explosionen würde uns gleichzeitig erreichen und wir könnten sehen, wie beide Testpersonen gleichzeitig sterben würden.

Das ist richtig. Beim Erdbeobachter gibt es aber einen kleinen oder feinen Unterschied zum Raumschiffsbeobachter. Wenn er auch eine Uhr haben sollte die beim Start der drei Raumschiffe ebenfalls auf "Null" gestellt worden ist und bis zum Zeitpunkt der Explosion laufen soll so wird er feststellen dass die Uhren in den Raumschiffen sehr viel langsamer gelaufen sind und seine Uhr längst jenseits des Explosionszeitpunktes ist ohne dass es auf dem Raumschiffen zu einer Explosion gekommen ist. Für Ihn sind die Gestalten in Raumschiff A und C tatsächlich länger am Leben. Aber nur für ihn. Tatsächlich haben sie nichts davon.
Was an der ganzen Sache schwer zu verstehen ist, ist dass es keinen universellen Beobachterstatus gibt, sondern immer nur einen relativen.

Lupo54 schrieb:Schrödingers Katze wird von einer Bombe aus dem Bereich der Quantenphysik getötet. Aufgrund von Ereignissen (Kernzerfall) die im subatomaren Bereich stattfinden.
Die Relativitätstheorie beschäftigt sich mit Ereignissen für die es eine gewaltige Geschwindigkeit (300.000 Km/Sekunde) und entsprechend viel Platz baucht.
Diese unterschiedlichen Bühnen dürften wohl der Grund sein warum es bisher niemanden gelungen ist die Relativitätätstheorien und die Qantenphysik in einer Theorie zusammenzufassen.
Einstein bringt auch niemanden um. Trotz Wahnsinnsgeschwindigkeiten bleiben in seinen Raumschiffen alle Katzen am Leben, aus Sicht des Erdbetrachters sogar länger (kleiner Scherz).

Ich weiß, ich weiß.
Mir ging es eher um die Analogie dahinter. An sich haben beide Gedankenexperimente natürlich erst mal nicht viel miteinander zu tun.

Lupo54 schrieb:Ich gehe mal davon aus dass es " jeweils eine Zeitschaltuhr" heißen muss in die übereinstimmend ein ganz bestimmtes Datum eingegeben worden ist.

Ja, da hab ich mich vertan.
Hast natürlich recht.

Lupo54 schrieb:Zum Betrachter im mittleren Raumschiff gibt es keine relative Bewegung zu den Raumschiffen vor und hinter ihm. Das heißt er sieht die Explosionen gleichzeitig, aber jeweils um eine Winzigkeit später weil ihn der Explosionsblitz ja erst erreichen muss.

So wie ich das verstanden habe, fliegt er dem Licht quasi entgegen, bekommt von dem Raumschiff vor ihm also zuerst die Explosion mit und dann erst die hinter ihm. (Dementsprechend müsste auch eine starke Blau- und Rotverschiebung stattfinden.)
Drauf gekommen bin ich erst durch ein Video. Ich weiß, das solche Videos den Inhalt oftmals deutlich vereinfacht und manchmal auch leider falsch wiedergeben.

Die zerbrochene Zeit

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Lupo54 schrieb:Dass das Gespann mit einer Geschwindigkeit nahe Lichtgeschwindigkeit unterwegts ist hat auf den Ablauf im mittleren Raumschiff keine Auswirkungen. Da addiert oder subtrahiert sich auch nichts an Zeit oder Geschwindigkeit.

... und auch eine Blau- bzw Rotverschiebung findet da wohl nicht statt, weil

SagittariusB schrieb:Dementsprechend müsste auch eine starke Blau- und Rotverschiebung stattfinden

@SagittariusB
Das Problem ist nicht neu, wir haben es auch hier in der Wissenschaftsrubrik schon einige Male besprochen, das letzte Mal wohl in "Gedankenexperiment bzgl. Lichtgeschwindigkeit", einem Thread von 2021. Es gab noch einen ausführlicheren Thread einige Jahre früher, aber den habe ich auf Anhieb nicht gefunden.
Das Grundproblem ist wohl dass die Lichtgeschwindigkeit nicht relativ ist. Egal wie ich mich bewege, mit relativistischer Geschwindigkeit auf ein Objekt zu oder von ihm weg, das Licht von ihm kommt immer mit 300.000 Km/Sekunde bei mir an. Was sich ändert ist die Frequenz. Sie geht bei sich entfernenden Objekten in den Rotbereich, bei sich nähernden Objekten in den Blaubereich. Was bei einer Wahnsinnsgeschwindigkeit nahe der 300.00 tatsächlich dazu führen würde dass wir beide Objekte nicht mehr sehen weil das Licht vom einen Objekt unterhalb der Radiowellen liegt und deshalb nicht mehr übertragen wird und das Licht vom anderen Objekt jenseits der harten Strahlung, wo auch nichts mehr ist. Aber das nur nebenbei.
Für das Raumschiffproblem bedeutet das (Wie ich schon geschrieben habe), dass beide Explosionen gleichzeitig beim Beobachter "ankommen". Wen er die Explosionen ganz genau analysiert wird er feststellen dass sich beide durch die Bewegung zu ihm hin bzw. weg in der Farbe minnimal unterscheiden.

Lupo54 schrieb:Das Grundproblem ist wohl dass die Lichtgeschwindigkeit nicht relativ ist. Egal wie ich mich bewege, mit relativistischer Geschwindigkeit auf ein Objekt zu oder von ihm weg, das Licht von ihm kommt immer mit 300.000 Km/Sekunde bei mir an.

Welcjh Ironie. Die Relativitätstheorie sagt, dass die Lichtgeschwindikeit absolut ist. :-)

Wer mal Lichtgeschwindigkeit aus den Maxwell-Gleichungen hergleitet hat (oder hergeleitet bekommen hat) sieht das auch sofort. Man kann Relativitätstheorie auch betrachten als Vereinigungstheorie von klassischer Mechnik und Elektrodynamik. Die Diskrepanz, wenn man die klassische Galileo-Transofrmation auf elektrodynamische Probleme anwenden will, hat ja einen gewissen Herrn Einstein zum Paper angeregt "Zur Elektrodynamik bewegter Körper". Das war das dritte wichitige Paper von 1905.

Geht auch umgekehrt:
Wenn man Relativitätstheorie voraussetzt und eine lineare Feldtheorie haben möchte und sich überlegt, was so eine elektrische Ladung macht, dann purzeln am Ende die Maxwellschen Gleichungen raus.

Grüße
Omega Minus