Ist es physikalisch unmöglich, dass es hier auf diesem Universum eine absolute Zeit gibt?
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aus unserem Sonnensystem
Hallo Feilglom,
es wird immer behauptet, die Relativitätstheorie (schon die SRT, aber die ART erst recht) habe jeden absoluten Zeitbegriff abgeschafft. Das stimmt nicht. Sie sagt
Wir sollten allerdings erst einmal erklären, was das Wort “absolut” überhaupt bedeutet. Es gibt nämlich zwei grundverschiedene Begriffe:
Eine absolute Zeit im ersten Sinne gibt es laut SRT und ART definitiv, nämlich in Form der Eigenzeit: Finden zwei Ereignisse E₁ und E₂ nacheinander in der Nähe einer Uhr Ώ statt, ist die Eigenzeit die von Ώ direkt gemessene Zeitspanne Δτ = τ₂ − τ₁.
Die von einer Bezugsuhr U aus auf ggf. veränderliche Distanz ermittelte (d.h. aus Messwerten berechnete) Zeitspanne Δt = t₂ − t₁ zwischen E₁ und E₂ heißt U- Koordinatenzeit. Sie ist, wie der Name schon sagt, eine Koordinatendifferenz und daher nicht invariant.
Es könnte aber schon eine Uhr U₀ geben, die man mit größerer Berechtigung ruhend nennen kann als eine andere, die sich relativ zu ihr bewegt. Ihre Existenz schließt auch die SRT und selbst die ART nicht aus. Allerdings lässt sich U₀ laut RP nicht durch rein physikalische Experimente identifizieren. Womöglich aber durch astronomische Beobachtungen: Wenn sich von U₀ aus der Kosmos in seiner Gesamtheit symmetrischer erscheint als von anderen Uhren aus, könnte die U₀- Koordinatenzeit als “kosmische Zeit” bezeichnet werden.
Vielen Dank für den Stern!
Zeit ist was man von der Uhr abliest, und die Anzeige von Uhren hängt von deren relativer Geschwindigkeit und ihrer Position im Gravitationsfeld ab.
Die Theorie der Uralternativen von C.F. v.Weizächer geht von einer absoluten universellen Zeit aus. Wenn man unterstellt, dass Vorgänge durch ihre Umgebungszustände beeinflußt werden, dann ist die Aussage “Zeit ist das, was man von der Uhr abliest” ein Problem. Die Uhr unterliegt ja selbst den Einflüssen der Umgebung und kann deshalb nicht eine universelle Zeit anzeigen. Die Theorie der Uralternativen wird inzwischen in Amerika unter dem Namen “it from Qubit” weitergeführt. C.F.v.Weizäcker hat mit seinem Modell zumindest die Dreidimensionalität unsereres Raumes ableiten können. Teilweise scheinen auch die Charakterisierungen von Elementarteilchen gelungen zu sein. Es fehlen die Wechselwirkungen; vor allem die Gravitation. Daran wird gearbeitet.
Man kann am Ende nie wissen welche Erkenntnisse man noch gewinnt in so fern kann man physikalische Fragen nur im Rahmen der derzeit verwendeten Modelle betrachten und nach diesen ist die Zeit eine relative Größe wonach es keine absolute Zeit gibt, genau so wenig wie absolute Geschwindigkeiten.
Meinst Du, dass es mit der “Theorie of Everything” durchaus sein kann, dass es doch eine Gleichzeitig gibt? Und wenn es diese dann gibt, dann müsste doch auch ein unendlich schneller Nachrichtenverkehr möglich sein.
Ich meine damit eigentlich, dass die Physik keine unumstößlichen Wahrheiten präsentiert sondern am Ende nur Modelle der Wirklichkeit, welche vermutlich nicht vollständig sind.
Das bedeutet dass wir in unserem Wissen noch lange nicht am Ende sind und gerade in bestimmten Fällen die bekannten Modelle wissentlich versagen (Singularität eines Schwarzen Loches) oder diese Modelle in bestimmten Grenzfällen nicht komplett sind.
So dachte man zu Newtons Zeiten, dass eine Geschwindigkeit prinzipiell unbegrenzt sei. Aus den Maxwellgleichungen und verschiendenen Experimenten folgt nun allerdings, dass eine Information nicht schneller als mit Lichtgeschwindigkeit übertragen werden kann und diese Aussage ist auch richtig, sofern diese Theorien korrekt sind.
Allerdings hat die Vergangenheit gezeigt, dass die Newtonschen Theorien für kleine Geschwindigkeiten gelten, für hohe Geschwindigkeiten aber versagen, ähnliche Grenzfälle könnte es am Ende auch für die anderen Theorien geben.
Anders gesagt sofern man die aktuellen Modelle verlässt kann man keine zuverlässigen Aussagen mehr treffen was möglich ist und was nicht, dahingehend kann auch deine Frage nicht beantwortet werden da es keine “Theorie of Everything” gibt.
Jein das Ziel ist eine möglichst allgemeine Erklärung ob diese nun alles in einer einzigen Theorie zusammenfasst oder nicht sei mal dahingestellt.
Ob es jetzt Utopie ist oder nicht kann ich nicht beantworten.
Noch nicht gibt. Aber das ist doch das erklärte Ziel der modernen Physik. Eine einheitliche Feldtheorie, in der sogar die Relativititätstheorie als Grenzfall enthalten sein müsste. Oder ist das Utopie? Ich frag’ ja nur.
Ja, das ist unmöglich, weil die Zeit unterschiedlich schnell vergeht, je nachdem wie sich verschiedene Bezugssysteme relativ zueinander bewegen und je nach der an einem bestimmten Ort wirkenden Gravitation. Raum und Zeit verändern sich, weil die Lichtgeschwindigkeit (aus Weg durch Zeit) in jedem Bezugssystem absolut ist, d.h. mit rund 300’000 km/s immer gleich ist, es gibt keine “Differenzen” zu eigenen Geschwindigkeiten.
Die Zeit ist laut Einsteins Relativitätstheorie somit relativ, wenn sich z.B. ein Bezugssystem relativ zur Erde bewegt, verläuft dort von der Erde aus gesehen die Zeit langsamer. Der Begriff Gleichzeitigkeit verliert bei verschiedenen Bezugssystemen seine Bedeutung.
Ebenso dehnt sich die Zeit unter dem Einfluss der Gravitation (am Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs steht sie von der Erde aus gesehen sogar still). Während die ins Schwarze Loch fallende Person ihren Zeitablauf “normal” empfindet, bleibt für den Beobachter auf der Erde die fallende Person am Ereignishorizont stehen. Es gibt keine Gleichzeitigkeit.
https://www.wissenschaft.de/allgemein/wenn-die-zeit-still-steht-2/#:~:text=Am%20Schwarzen%20Loch%20erstarrt%20der,da%C3%9F%20es%20Schwarze%20L%C3%B6cher%20gibt.
Nein, eine absolute Zeit existiert natürlich.
Das geht bereits aus der kosmischen Inflation im Zuge des Urknalls hervor.
Es ist allerdings physikalisch unmöglich jemals diese absolute Zeit zu erleben, da stets die Grundsätze der Relativität gelten.
Jedes Objekt im Universum stellt seinen eigenen Beobachter dar und daher gilt für ihn immer nur die relative Zeit.
Die Einstein’sche Relativitätstheorie sagt ja ganz klar, dass es keine absolute Gleichzeitigkeit geben kann. Die Synchronisation zweier entfernter Uhren scheitert ja schon an der Endlichkeit der Lichtgeschwindigkeit. – Der Gleichlauf zweier Uhren, die anfänglich am gleichen Ort waren und später getrennt werden, scheitert wiederum an der Zeitdilatation, die ja die Zeit selbst unter dem Einfluss relativistischer Geschwindigkeiten langsamer ablaufen lässt als unter dem Zustand der (relativen) Ruhe. Schwerefelder haben einen zusätzlichen, verlangsamenden Einfluss auf den Zeitfluss. – Das ist das Aus für die absolute Zeit.
Was meinst du mit absoluter Zeit?
Da hier in den Tags Relativitätstheorie steht nehme ich an, dass mit absoluter Zeit eine Zeit gemeint ist welche in jedem Koordinatensystem gleich ist und eben nicht Koordinatensystem bzw Betrachtungsabhängig ist.
Auf die Eigenzeit, die durch eine lokale Uhr Ώ direkt gemessene Zeitspanne Δτ = τ₂ − τ₁ zwischen zwei Ereignissen E₁ und E₂ trifft genau das zu. Die U- Koordinatenzeit, d.h. die von einer Bezugsuhr U aus ermittelte Zeitspanne Δt = t₂ − t₁ zwischen E₁ und E₂, ist, wie der Name schon sagt, eine Koordinatendifferenz.
Dann gibt es als absolute Zeit nur die Zeit des Betrachters. Für den verläuft die Zeit immer gleich schnell, egal wo er ist oder wie schnell er sich bewegt.
Nein war eigentlich nicht so gemeint. Wie bereits geschrieben:
Das war eigentlich auch so gemeint wie es hier steht. Ich danke für das Informative Fachgespräch.
Ach so. Ich hatte es so ein bisschen als “du hast Recht, ich hab meine Ruhe” verstanden. Wenn Du meine Erklärung schlüssig findest, bin ich glücklich.
Ich habe gemeint ich nehme deine Erklärung so hin wie sie da steht weil sie schlüssig ist, da gibts am Ende von meiner Seite nichts mehr zu sagen.
Da brauchst Du nichts einfach hinzunehmen. Es lässt sich relativ einfach verstehen, vielleicht mit Hilfe einer Analogie: Du hast eine Kreisscheibe aus Papier (Kreisscheibe, weil die Dir keine bestimmte Orientierung aufdrängt), auf die Du etwas zeichnest, vielleicht etwas Abstraktes aus Punkten und Linien.
Dann legst Du eine Folie mit einem Koordinatensystem und einem Gitter darauf. Sofort bekommt jeder Punkt zwei Koordinaten, horizontal (x) und vertikal (y).
Drehst Du die Folie oder die Zeichnung darunter, verändern sich die meisten Koordinaten und Koordinatendifferenzen. Aber die Zeichnung verändert sich ja nicht. Sie ist in dem Sinne “absolut”.
Die Eigenzeit ist wie die Länge einer Strecke auf der Zeichnung, die Koordinatenzeit ist wie z.B. der vertikale Anteil davon.
Natürlich hinkt der Vergleich, weil die Metrik der Raumzeit respektive der t-x-Ebene eine andere ist als die der x-y- Ebene in der Analogie.
Nehm das jetzt einfach mal so hin.
Beide sind relevant.
Ja, aber das bezieht sich auf Koordinatenzeiten, nicht auf die Eigenzeit, da sie eine echte raumzeitliche Weglänge ist.
Ihr Pendant für raumartig getrennte Ereignisse,
Δς = √{‹Δxₙ∙Δxₙ› − c²Δtₙ²}
für alle möglichen Koordinatensysteme Σₙ lässt sich übrigens als Gleichzeitigkeitsabstand bezeichnen, da es der räumliche Abstand der Ereignisse in einem Koordinatensystem ist, in dem sie gleichzeitig sind.
Ich hätte unter Absolutheit die zweite Definition in deiner Antwort aufgefasst.
Genau das ist das was ich hier zu sagen versuche.
Ruhesystem, meinst Du. Beim Bezugssystem hast Du freie Wahl. Du kannst Dein Ruhesystem als Bezugssystem verwenden, musst es aber nicht. Im Alltag verwenden wir meist die Erde als Bezugskörper: Wenn wir verreisen, sagen wir nicht “ich lasse das Reiseziel auf mich zukommenden”.
Die Aussage ist jedenfalls ein Missverständnis. Der Begriff der Eigenzeit ist ein feststehender Begriff: Sie ist nicht beobachterspezifisch, sondern Ereignispaar- spezifisch.
Finden zwei Ereignisse E₁ und E₂ an Bord eines Raumfahrzeugs statt, mit dem ich unterwegs bin (z.B. erster und letzter Schluck aus einer Tasse Kaffee im Bordbistro), ist nicht die von Dir ermittelte Zeitspanne Δt = t₂ − t₁ “Deine” Eigenzeit, sondern die von einer lokalen Uhr Ώ (also z.B. meiner eigenen Uhr) gemessene Zeitspanne Δτ = τ₂ − τ₁ ist die Eigenzeit zwischen E₁ und E₂, weil dies – im Gegensatz zu Deiner für E₁ und E₂ – eine direkte Messung ist:
E₁ fällt zeitlich und räumlich mit der Zeitanzeige τ₁ auf meiner Uhr und E₂ fällt zeitlich und räumlich mit der Zeitanzeige τ₂ auf meiner Uhr zusammen. Das würde jeder Beobachter so sehen, der sowohl beide Ereignisse sehen auch meine Uhr ablesen kann.
Es gibt sogar zwei völlig verschiedene Begriffe von Absolutheit, wie ich in meiner Antwort dargelegt habe: Einmal Invarianz, einmal mit Bezug zu einem besonderen Koordinatensystem.
Stimme ich dir zu.
Allerdings wiederspricht das Wort Eigenzeit alleine bereits meinem Verständnis des Begriffes Absolut. Genau so wie für mich absolut und relativ komplett gegensätzliche Wörter sind.
Die Eigenzeit bezieht sich immer auf meine Zeit in meinem Bezugssystem und das ist für mich bereits der Widerspruch.
Ich weiß du siehst das anders und das ist auch vollkommen legitim. Ich danke dir für das Gespräch.
Das ist nicht relativistisch gesprochen. Du kannst Σ₁ als ruhend ansehen, aber musst das nicht. Du kannst auch Σ₂ als ruhend betrachten.
Ich würde ohnehin ungern von bewegten Koordinatensystemen reden, denn es sind ja raumzeitliche Koordinatensysteme mit einem bestimmten Ereignis als Ursprung, da ergibt das Wort “bewegt” keinen Sinn. Oder der Ursprung ist irgendeine räumliche Position in “der Gegenwart”, sodass sich jedes solche Inertialsystem bewegt, zumindest zeitlich vorwärts.
Sie sind ja auch nur Koordinatendifferenzen, Projektionen irgendwer Vorgänge auf die Zeitachsen der beiden Inertialsysteme.
Nun, was heißt “gültig”? Es ist ja bei zwei zeitartig getrennten Ereignissen
Δτ = √{Δt₁² − ‹Δx₁∙Δx₁›/c²} ≡ √{Δt₂² − ‹Δx₂∙Δx₂›⁄c²},
wobei natürlich Δtₙ die Σₙ- Koordinatenzeit zwischen den Ereignissen und Δxₙ› der Ortsvektor zwischen ihnen in Σₙ (n ∈ {1, 2}) ist, und ‹Δxₙ∙Δxₙ› ist dessen Skalarprodukt mit sich selbst. Die Eigenzeit als raumzeitliche Distanz ist also in beiden Inertialsystemen dieselbe. Sie kann nur nicht in beiden Inertialsystemen ein rein zeitlicher Abstand sein.
Ja aber die Zeit in einem ruhenden Inertialsystem 1 und in einem dazu bewegten Inertialsystem 2 ist nicht gleich.
Somit ist weder die Eigenzeit in 1 noch 2 eine absolute allgemein gültige Zeit und das war meine Aussage.
Jein. Also ja die Eigenzeit ist natürlich immer gleich, aber absolut bezeichnet idR eine allgemein gültige Zeit.
Die Eigenzeit gilt ja immer nur im lokalen Bezugssystem und ist nicht allgemein gültig.