Was ist Raumzeit?

Wiki hat recht :D

TangMi schrieb:Wieso steht das nicht im Widerspruch?

Ich schau mal ob die Zeit morgen reicht die Längenkontraktion visuell darzustellen, aus Sicht des bewegten und ruhenden. Denke das ist verständlicher als viele Worte und Gleichungen.

pluss schrieb:Ich schau mal ob die Zeit morgen reicht die Längenkontraktion visuell darzustellen, aus Sicht des bewegten und ruhenden. Denke das ist verständlicher als viele Worte und Gleichungen.

...das wäre sehr nett.

@pluss

Den Thread habe ich aufgemacht weil ich Raumzeit besser verstehen will. Ich kann dann auch schon mal bockig werden wenn das mit ein - oder zweidimensionalen Diagrammen erklärt werden soll. Es muss einen Weg geben das auch anschaulich - für Laien darstellen zu können - was ein vierdimensionales Kontinuum ist. Ansonsten hat man zwar Ergebnisse die dann irgendwie stimmen, s. Minkowski Diagramm - aber niemandem wird wirklich bewusst was das bedeutet.

Ich hab mittlerweile ein annährendes Bild von Raumzeit im Kopf - ob es stimmt - lassen wir mal dahin gestellt. Werde das zu gegebener Zeit mal versuchen möglichst einfach dar zu stellen.

Deshalb gefällt mir dieser Satz

pluss schrieb:Denke das ist verständlicher als viele Worte und Gleichungen.

auch sehr. Lass bitte Taten folgen - und auch ich werde versuchen besser zu erklären was ich darunter verstehe. Das darf dann auch gerne zerrupft werden - aber ggf. bitte anschaulich.

LG

P.S.: Es hat mich sehr gewundert das dieses Thema noch keinen Thread hatte - dafür es aber andere Threads im Wissenschaftsbereich gibt - die sich z.B. mit etwas befassen was ausserhalb unseres Universums liegen soll.. :D :D :D

Fangen wir doch einfach mal damit an was wir meinen zu haben... :D

@TangMi

Wiki sagt: Die Lorentzkontraktion oder relativistische Längenkontraktion ist ein Phänomen der speziellen Relativitätstheorie. Sie besagt, dass ein bewegter Beobachter eine kürzere Distanz zwischen zwei Punkten im Raum misst als ein ruhender.

Du sagst:

Der ruhende misst beim bewegten eine kürzere Strecke,

Wieso steht das nicht im Widerspruch?

Das steht nicht im Widerspruch, weil es keinen "ruhenden" Beobachter gibt. Sondern 2 Beobachter, die sich relativ zueinander Bewegen. Welchen der beiden man als ruhend betrachtet, hängt lediglich vom gewählten Bezugssystem ab. Und dementsprechend stellen beide Beobachter genau denselben Effekt (Längenkontraktion) fest.

@ilchegu

Ist auch so im Wiki-Artikel zur Lorenz-Transformation anhand eines Beispiels sehr gut erklärt. Es gibt immer zwei Beobachter und je nachdem in welchem Bezugssystem einer misst, ist das gemessene Objekt im anderen Bezugssystem verkürzt gegenüber dem selben Objekt im eigenen Bezugssystem.

@pluss

pluss schrieb:Nein. Die Masse nimmt zu:

Ja, allerdings sollte man hier sehr präzise sein. Die sogenannte relativistische Masse nimmt zu.

Wiki:
Um dennoch die newtonsche Formel beibehalten zu können, wurde der Begriff relativistische Masse ... eingeführt

Für das Verständnis der Theorie ist dieser Begriff allerdings nicht sehr hilfreich.

Ich denke, die Theorie ist verständlicher, wenn man nur von der Ruhemasse und vom relativistischen Impuls spricht und auf die Formel p = m*v verzichtet. Die newtonsche Formel für die Berechnung der gravitativen Wirkung kann man sowieso nicht mehr verwenden.

ornis schrieb:Ist auch so im Wiki-Artikel zur Lorenz-Transformation anhand eines Beispiels sehr gut erklärt. Es gibt immer zwei Beobachter und je nachdem in welchem Bezugssystem einer misst, ist das gemessene Objekt im anderen Bezugssystem verkürzt gegenüber dem selben Objekt im eigenen Bezugssystem.

Ich hatte das Beispiel ja schon mal gebracht - und hier noch einmal:

Wir brauchen gedanklich 1 Papierstapel, 1 Zirkel, 1 Bleistift, 1 Beobachter (liegt während des Gedanken-Experiments im Bett), 1 Erde (rein gedanklich ohne Sonnenumkreisung) 1 Mini-LHC mit einer in ihm mit 99,99999% LG kreisenden Nano-Uhr (der Mini-LHC mit Nano-Uhr wurde dem Beobachter implantiert)..

Man stelle sich ein Blatt Papier vor auf dem wir den Beobachter markieren. Vom Punkt der Markierung aus soll die Blattkante in alle Richtungen 1 Lichtsekunde entfernt sein.

Jedes Blatt hat eine gewisse Dicke – stellvertretend für 1 Sekunde.

Um den Beobachter in seiner Position verfolgen zu können, zeichnen wir nun einen Kreis mit dem Umfang der Erde, auf dessen Kreislinie (stellvertretend für den Äquator) der Beobachter sich irgendwo befindet. Dort wo er sich befindet tragen wir 0 ein – und unterteilen dann den Kreis 86400 Sekunden.

Nun stellen wir uns einen Stapel Papier vor, dessen oberstes Blatt das mit dem Kreis und dem Beobachter ist.

Beginnend mit 1 (gleich neben der 0 Position des Beobachters auf dem obersten Bild) ziehen wir nun von Blatt 1 eine senkrechte Linie zu Blatt 2, von 2 eine senkrechte zu Blatt 3, von Sekunde 3 zu Blatt 4, usw., bis wir bei Blatt 86401 angekommen sind. Danach verbinden wir Punkt 0 auf dem obersten Blatt mit Punkt 1 auf dem ersten, Punkt 1 auf dem ersten mit Punkt 2 auf dem ditten, usw. Bis Blatt 86401.

Wir haben nun die Weltlinie des Beobachters für 24h dargestellt.

Für den Beobachter sind auf seiner Reise von Blatt 1 nach Blatt 86401 24 Stunden vergangen.
Für die Nano-Uhr in seinem implantierten Mini-LHC ist in dieser Zeit nicht mal eine Minute vergangen.

Trägt man nun hier die Bewegung der Nano-Uhr ein - wird schnell klar das diese eine viel größere Strecke - verglichen mit dem Beobachter - zurück gelegt hat.

Das ist sogar messbar.

ilchegu schrieb:Das steht nicht im Widerspruch, weil es keinen "ruhenden" Beobachter gibt. Sondern 2 Beobachter, die sich relativ zueinander Bewegen. Welchen der beiden man als ruhend betrachtet, hängt lediglich vom gewählten Bezugssystem ab. Und dementsprechend stellen beide Beobachter genau denselben Effekt (Längenkontraktion) fest.

Hier in diesem Beispiel gibt es einen ruhenden Beobachter und eine bewegte Uhr.

@TangMi

Du beschreibst hier das sog. Zwillingsparadoxon

Dazu ist es nötig, dass mind. eines der 2 Bezugssysteme kein Inertialsystem (also ein beschleunigtes System) ist.

Um dein Beispiel zu vereinfachen, setzen wir den Beobachter mal in ein Inertialsystem. Dann haben wir einen "ruhenden" Beobachter und eine beschleunigte (nicht nur bewegte) Uhr. Und nur durch diese Beschleunigung kommt es zum Gangunterschied der Uhren.

Die Aussagen weiter oben beziehen sich auf 2 Beobachter, die sich zwar relativ zueinander bewegen, aber deren Ruhesystem jeweils ein Inertialsystem ist. Dann treten die Effekte für beide Beobachter vice versa auf.

Erst wenn wir beschleunigte Systeme betrachten, wird die Situation komplizierter.

@ilchegu

Könnte man das Universum als ein Loch ohne Boden beschreiben - in welchem Dinge (alles was ggf. aus Materie besteht) fallen wenn sie nicht beschleunigt sind. Die Fallrichtung eines jeden beliebigen Gegenstands wäre dann ggf. jeweils immer in Richtung einer "Gravitationsquelle", bzw. in eine Richtung aus der die jeweils höchste Gravitationskraft auf den betreffenden Gegenstand wirkt.

@ilchegu

Edit: Gegenstände die in Richtung einer "Gravitationsquelle" fallen, werden ggf. natürlich durch unterschiedliche Stärke der Gravitation ebenfalls beschleunigt. Ich würde aber hier zwischen gravitativer Beschleunigung und anderen möglichen Beschleunigungsmöglichkeiten unterscheiden wollen.

@TangMi

Das Bild vom "Loch ohne Boden" beschreibt wohl eher ein schwarzes Loch, als das Universum selbst.

Der Rest stimmt aber wohl mit dem Bild von Gravitation überein, das sich aus der ART ergibt. Darin wird die Gravitation ja rein geometrisch als Krümmung der Raumzeit beschrieben, die durch die Masse/Energie verursacht wird. Eine Gravitationskarft oder -beschleunigung ist da nicht vorhanden, sondern die Krümmung der Raumzeit zwingt die Planeten auf Ihre Bahn um die Sonne.

@TangMi

TangMi schrieb:Ich hatte das Beispiel ja schon mal gebracht

Jetzt sieht es aber so aus, als wenn Du das Problem von der richtigen Seite aus angehst. Vom Beobachter mit der implantierten Uhr aus betrachtet ist für die Uhr selbst weniger Zeit vergangen. Das wiederum liegt an dem Weg, der für die Uhr in der selben Zeit deutlich länger war. Natürlich macht sich die Deifferenz erst mit annähernd c deutlich bemerkbar.

ornis schrieb:Jetzt sieht es aber so aus, als wenn Du das Problem von der richtigen Seite aus angehst.

...man sieht ich bin lernfähig.

ilchegu schrieb:Eine Gravitationskarft oder -beschleunigung ist da nicht vorhanden, sondern die Krümmung der Raumzeit zwingt die Planeten auf Ihre Bahn um die Sonne.

Und die Gezeiten?

@TangMi

Bei den Gezeiten wirken zusätzlich zur Gravitation noch die Bindungskräfte zwischen den einzelnen Atomen/Molekülen, was die Situation natürlich komplizierter macht. Aber die reine Wirkung der Gravitation wird auch hier durch die Krümmung der Raumzeit beschrieben.

Ich hab nicht alles gelesen, aber es sollte immer bedacht werden, dass:

1. es keine absolute Zeitlinie gibt, wie sie in Zeitreisefilmen gezeigt wird
2. Zeit "negativer Raum ist", in der Mathematik der SRT (und ART). Zeit sollte man sich immer als eine Strecke vorstellen, so kommt man gedanklich immer gut zum Ziel.
3. Die Effekte der SRT sind allesamt auf Rotationen zurückzuführen, die ein Objekt in der Raumzeit vollführt.

Beispiel:

Stellt euch eine Limousine vor, die zwar sehr lang, aber unendlich dünn ist (ein Pappaufsteller sozusagen).
Dann stellt euch Raum und Zeit als Osten und Norden vor. Norden ist also die Zukunft.

Wenn die Limousine im Raum ruht, ist sie so ausgerichtet, dass die lange Seite nach Osten zeigt (wie ein Uhrzeiger auf 3). Das heißt, sie hat eine Länge im Raum, aber in der Zeit ist ihre Breite unendlich dünn. D.h. ihre linke Seite ist gleichzeitig zu der rechten Seite, oder: Eine Uhr auf der linken Seite und eine Uhr auf der rechten Seite ticken im Gleichtakt.

Jetzt sei die Limousine im Raum mit Lichtgeschwindigkeit unterwegs. Nun ist sie so ausgerichtet, dass sie genau nach Norden zeigt (wie ein Uhrzeiger auf 12). Die unendlich kurze Seite ist also in Ost-Richtung. Vom Raum aus gesehen (von uns aus gesehen) ist sie also jetzt unendlich kurz. Von der Zeit aus gesehen hat sie nun aber die Länge, welche die Limousine vorher im Raum hatte. D.h. Die Uhr vorne an der Motorhaube geht gegenüber der Uhr am Heck vor, und zwar genau um die Länge der Limousine geteilt durch die Lichtgeschwindigkeit ( t = L/c )

Wenn die Limousine hingegen im Raum schnell bewegt ist, so ist ihre Position im Bild irgendwo in Nord-Ost Richtung rotiert (sagen wir wie ein Uhrzeiger, der auf 2 deutet). Sie erscheint räumlich nun also kürzer als in Ruhe, während sie zeitlich aber länger geworden ist.

Diese beiden Effekte, nämlich dass die Uhren unterschiedlich laufen und das Objekt in Bewegungsrichtung kürzer ist, heißen Relavität der Gleichzeitigkeit und Längenkontraktion, sind aber eigentlich genau der gleiche Effekt! Der einzige Grund, warum sie verschiedene Namen tragen, ist weil dies historisch erst später verstanden wurde. Lorentz, Einstein und andere arbeiteten an der Theorie bzw. Teilen der Theorie, und erst danach wurde von Minkowski die Raumzeit eingeführt. Nur dann wurde klar, dass alles geometrisch ist und die SRT eigentlich nur Rotationen in der Raumzeit sind.

ilchegu schrieb:Eine Gravitationskarft oder -beschleunigung ist da nicht vorhanden, sondern die Krümmung der Raumzeit zwingt die Planeten auf Ihre Bahn um die Sonne.

Genauer:
1. Alle Objekte laufen auf den Linien (Geodäten) durch die Raumzeit, auf denen auf ihrer Uhr die geringste (oder maximale) Zeit vergeht. Eine Wurfparabel ist nur deshalb eine Parabel, weil entlang dieser Bahn für das geworfene Objekte die geringste Zeit vergeht, während die Zeitspanne größer wäre, wenn die Bahn auch nur geringfügig davon abwich.

2. Die Gravitation verschwindet(!), wenn sich ein Objekt auf dieser Linie bewegt (freier Fall).

3. Gravitation kann nicht gefühlt werden. Man fühlt NUR andere Kräfte, die einen von seiner Geodäte wegdrücken (z.b. die Erde, welche uns davon abhält, wie ein Geist durch sie hindurch zum Erdmittelpunkt zu fallen).

LeviaX1 schrieb:2. Die Gravitation verschwindet(!), wenn sich ein Objekt auf dieser Linie bewegt (freier Fall).

3. Gravitation kann nicht gefühlt werden. Man fühlt NUR andere Kräfte, die einen von seiner Geodäte wegdrücken (z.b. die Erde, welche uns davon abhält, wie ein Geist durch sie hindurch zum Erdmittelpunkt zu fallen).

naja...aber auch nur solange sie nicht extreme Ausmaße annimmt wie bei einem schwarzen Loch oder Neutronenstern, oder?
Denn da fühlt man sie sehr wohl, OBWOHL man sich im freien Fall befindet.

Man wird zerrissen, oder regelrecht "zermalmt" bevor man überhaupt auf der Oberfläche des SL's (falls es sowas gibt :troll: ) aufschlägt.

Oder sind das dann auch Kräfte die einen wegdrücken?

@LeviaX1

...das war doch mal ein schönes, sehr anschauliches Beispiel von Dir. Und genau darum soll es in diesem Thread auch gehen - es möglichst anschaulich dar zu stellen was Raumzeit ist. Danke.