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Relativität für Dummies

Von / 10. Dezember 2017 / 21 Kommentare
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Letzte Woche wurden die Breakthrough-Preise vergeben und neben den mit 3 Millionen Dollar dotierten Hauptpreisen gab es auch wieder einen Juniorpreis für Wissenschaftsdarstellung und der ging dieses Jahr sehr verdient in die Philippinen für ein kurzes Video, in dem die Relativität von Raum und Zeit erklärt wird:

Von derselben Autorin gab es letztes Jahr schon einen Wettbewerbsbeitrag über Feynmans Pfadintegrale:

Sämtliche Preisträger kann man hier ansehen.

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Kommentare (21)

  1. #1 Markweger
    11. Dezember 2017

    Der Unterschied ist bloß dass die Relativität der Wellenfrequenz plausibel und logisch ist, die Relativität der Zeit nicht.
    Und das erklärt sie auch nicht.

  2. #2 tomtoo
    11. Dezember 2017

    @Markweger
    Kannst du das näher erklären ? Mir erscheint es nämlich als absolut logisch , das bei Konstant c, damit die Relativität der Zeit erklärt wurde.

  3. #3 JL
    Hamburg
    13. Dezember 2017

    @ tomtoo

    Einstein hat die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit aus seiner SRT 1905 in seiner ART 1915 aufgegeben: Dort gilt nicht mehr c=konst sondern c +/-v.

    Wo bleibt dann die “Relativität der Zeit?”

  4. #4 Tox
    13. Dezember 2017

    @ JL
    Zunächst einmal geht es in dem Video um die SRT. Was in der ART gilt oder nicht gilt, ist daher relativ irrelevant. Aber auch in der ART ist die Lichtgeschwindigkeit konstant, jedenfalls lokal. Denn in jedem Punkt der Raumzeit gibt es lokale frei fallende Bezugssysteme und in diesen gilt die SRT.

    Dort gilt nicht mehr c=konst sondern c +/-v.

    Ich habe keine Ahnung was das bedeuten soll. Das zweite ist ja noch nicht mal eine Gleichung.

  5. #5 JL
    13. Dezember 2017

    @ Tox
    Die beiden Relativitätstheorie beschreiben die Welt.
    Es kann nicht angehen, dass die SRT eine Welt beschreibt, wo die LG absolut konstant ist, und die ART eine Welt beschreibt, wo die LG nicht konstant ist. Man muss sich für eine Welt entscheiden 😉

    c +/- v ist die Beschreibung dafür, dass die Lichtgeschwindigkeit c relativ zu den bewegten Beobachtern v nicht konstant ist, sondern dass die Geschwindigkeit des Licht c sich mit der Geschwindigkeit des Beobachters v sich addieren (oder substrahieren, je nach Richtungen)

  6. #6 Tox
    13. Dezember 2017

    @ JL
    Aber das ist falsch. Auch in der ART ist die Geschwindigkeit des Lichtes nicht von der Geschwindigkeit des Beobachters abhängig.

  7. #7 JL
    13. Dezember 2017

    @ Tox

    Doch, in der ART ist auch die Lichtgeschwindigkeit abhängig von der Geschwindigkeit des Beobachters, es gilt c +/- v. Albert Einstein hat die absolute Konstanz der Lichtgeschwindigkeit in der ART 1915 aufgegeben, die er in der SRT 1905 postuliert hatte.

    Diese beobachterabhängige Lichtgeschwindigkeit wurde auch schon 1911 von Georges Sagnac experimentell bestätigt, was seitdem international anerkannt und angewandt wird. Zum Beispiel bei der GPS-Technologie wird c +/- angewandt. Auch bei der letzten experimentellen Bestätigung der SRT mit dem OPERA-CERN Neutrinoexperiment 2011 hat das deutsche Metrologie-Institut Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) auch bestätigt, dass sie die Uhren nach Sagnac c +/-v synchronisiert hat, und nicht nach Einstein c=konstant. Also gilt sowohl eine beobachterabhängige LG in der SRT als auch in der ART.

  8. #8 Tox
    13. Dezember 2017

    @ LG
    Tja, tut mir leid, aber da hast du anscheinend so ziemlich alles falsch verstanden.

  9. #9 JL
    13. Dezember 2017

    Was soll ich falsch verstanden haben? Es sind doch belegte Tatsachen. Zum Beispiel hat mir die PTB am 24.02.2017 bestätigt, dass sie zur Synchronisation der Uhren des OPERA-CERN-Neutrinoexperiments die experimentellen Erkenntnis von Georges Sagnac c +/- v berücksichtigt hat. Sie wird es wohl selbst wissen, wie sie die Uhren bei diesem Milliardenschweren Experiment zur Bestätigung der SRT 2011 synchronisiert hat, oder?

  10. #10 Tox
    13. Dezember 2017

    @ JL
    Selbstverständlich gibt es den Sagnac-Effekt. Allerdings besagt dessen Existenz in keiner Weise, dass die Lichtgeschwindigkeit von der Geschwindigkeit des Beobachters abhängt. Was schon offensichtlich daraus folgt, dass sich der Sagnac-Effekt problemlos innerhalb der SRT erklären/berechnen lässt.

  11. #11 JL
    13. Dezember 2017

    Natürlich besagt der Sagnac-Effekt, dass die Lichtgeschwindigkeit von der Geschwindigkeit des Beobachters abhängt: Beide Geschwindigkeiten werden ja addiert bzw. substrahiert. Was die SRT nicht erlaubt: c bleibt absolut konstant und nichts kann sich schneller bewegen als c. Das ist die Kernaussage der SRT.

  12. #12 JL
    13. Dezember 2017

    c ist in der SRT eine absolute Konstante.

    Die ART dagegen erlaubt Unterlichtgeschwindigkeiten und Überlichtgeschwindigkeiten.

  13. #13 Tox
    13. Dezember 2017

    @ JL
    Wie gesagt, da hast du wohl was grundlegend falsch verstanden. Wie du richtig sagst, ist in der SRT nichts schneller als das Licht (genauer: nichts materielles und keine Information) und das Licht breitet sich stets mit einer für alle Beobachter gleichen Geschwindigkeit aus. Und da sich der Sagnac-Effekt wie gesagt problemlos innerhalb der SRT beschreiben lässt (sollte in den meisten Lehrbüchern zur SRT vorkommen), ist er nicht auf Unterschiede in der Lichtgeschwindigkeit zurückzuführen. Gravitation ist beim Sagnac-Effekt jedenfalls nicht involviert, also braucht man dafür keine ART. Vielleicht solltest du das Thema nochmal im SRT-Lehrbuch deiner Wahl nachlesen.

    Die ART dagegen erlaubt Unterlichtgeschwindigkeiten und Überlichtgeschwindigkeiten.

    Nicht wirklich. Wie bereits gesagt, stimmt die ART lokal mit der SRT überein. Folglich gibt es lokal in der ART keine Überlichtgeschwindigkeiten (Unterlichtgeschwindigkeiten natürlich schon, jedoch nicht für das Licht). Global ist dies prinzipiell möglich, allerdings ist dann die Definition von Relativgeschwindigkeiten so problematisch, dass das nicht wirklich ein Widerspruch zur Konstanz von c ist.

  14. #14 JL
    14. Dezember 2017

    Doch, der Sagnac-Effekt steht seit 1911 in Widerspruch zu der SRT, denn die SRT erlaubt keine Addition von Geschwindigkeiten zwischen Licht und bewegten Beobachtern. Und das hat nichts mit Gravitation zu tun, das ist das Prinzip der kinematischen Relativbewegung, die Einstein in der SRT postuliert hat. Und dieses Postulat wurde eben experimentell durch Sagnac widerlegt und die Addition der Geschwindigkeiten wird angewandt, wie gesagt bei der GPS Technologie und zur Synchronisation der Uhren beim dem Experimenten CERN-Neutrinoexperiment 2011 zur Bestätigung der SRT.

    Lehrbücher über die SRT habe ich jede Menge gelesen, drin steht natürlich nicht, was in Widerspruch zur Relativitätstheorie steht, klar. 😉

  15. #15 Tox
    14. Dezember 2017

    @ JL

    Doch, der Sagnac-Effekt steht seit 1911 in Widerspruch zu der SRT

    Das ist einfach falsch.

    Und das hat nichts mit Gravitation zu tun

    Wenn keine Gravitation involviert ist, ist in der ART die Raumzeit flach. Folglich erhält man exakt das selbe wie in der SRT. Jeder Effekt, der innerhalb der ART auftritt, nicht aber innerhalb der SRT, muss auf Gravitation zurückzuführen sein. Somit haben wir einen weiteren Widerspruch in deiner Argumentation.

    Lehrbücher über die SRT habe ich jede Menge gelesen, drin steht natürlich nicht, was in Widerspruch zur Relativitätstheorie steht, klar.

    Insbesondere sollte dort nichts falsches drinstehen. Deine Meinung ist also schon deshalb ausgeschlossen.

  16. #16 JL
    14. Dezember 2017

    JL: “Doch, der Sagnac-Effekt steht seit 1911 in Widerspruch zu der SRT.”
    Tox: “Das ist einfach falsch.”

    Warum soll es einfach falsch sein?
    Die SRT postuliert doch, dass die Lichtgeschwindigkeit beobachterunabhängig ist, dass die Geschwindigkeit v eines Beobachters sich zum Betrag der Lichtgeschwindigkeit nicht addieren oder substrahieren kann, c ist absolut konstant zu allen Beobachtern.

    Sagnac hat 1911 experimentell nachgewiesen, dass die Geschwindigkeit v eines Beobachters sich zum Betrag der Lichtgeschwindigkeit addieren oder substrahieren kann. Seine experimentelle Erkenntnis wird international anerkannt und angewandt.

    Warum sollte es also falsch sein?

  17. #17 Tox
    14. Dezember 2017

    @ JL

    …c ist absolut konstant zu allen Beobachtern.

    In der SRT ist c konstant in allen Inertialsystemen.

    Sagnac hat 1911 experimentell nachgewiesen, dass die Geschwindigkeit v eines Beobachters sich zum Betrag der Lichtgeschwindigkeit addieren oder substrahieren kann.

    Nicht wirklich.

    Seine experimentelle Erkenntnis wird international anerkannt und angewandt.

    Ebenso ist international anerkannt, dass sich der Sagnac-Effekt innerhalb der SRT beschreiben lässt. Wie gesagt, schau dir ein SRT-Lehrbuch an, in dem der Sagnac-Effekt diskutiert wird.

    Wie ich bereits schrieb, ist der einzige physikalische Unterschied zwischen ART und SRT die Gravitation. Ohne Gravitation liefern ART und SRT die selben Ergebnisse. Und wenn man in der ART ein entsprechendes Koordinatensystem wählt, sind sie exakt identisch.

  18. #18 JL
    14. Dezember 2017

    Ich habe wie gesagt schon Unmenge von Lehrbüchern gelesen.

    Okay, wenn wir uns nicht darüber einig werden können, dass Einstein 1905 in der SRT eine konstante Lichtgeschwindigkeit c zu allen bewegten Beobachtern postuliert, und dass Sagnac 1911 eine Lichtgeschwindigkeit c +/- v zu allen bewegten Beobachtern experimentell nachgewiesen hat, dann sollen wir es hier so lassen, wir würden uns ewig in Kreis drehen, muss nicht sein.

    Danke für den netten Austausch. 🙂

  19. #19 Tox
    14. Dezember 2017

    Einstein-Leugner trifft man ja hin und wieder. Du bist der erste Einstein-falsch-Versteher (-und-darauf-Beharrer) dem ich begegnet bin.

  20. #20 Michael
    14. Dezember 2017

    @ all minus JL

    Don’t feed the troll.

  21. #21 Frank Wappler
    14. Dezember 2017

    Tox schrieb (#4, 13. Dezember 2017):
    > […] Denn in jedem Punkt der Raumzeit gibt es lokale frei fallende Bezugssysteme und in diesen gilt die SRT.

    In jedem einzelnen Punkt der Raumzeit (jedem einzelnen Ereignis) gäbe es ganze Bezugssysteme !?? …

    Die Gegebenheiten lassen sich wohl besser folgendermaßen ausdrücken:

    – Zu jedem einzelnen Ereignis gibt es i.A. zahlreiche verschiedene Bezugssysteme, von denen jeweils ein bestimmtes Mitglied [1] an diesem Ereignis teilnahm. Und

    – Für jede Folge von Ausschnitten dieser Bezugssysteme, die sich dem in Betracht stehenden Ereignis in geeignet allgmeinem Sinne immer weiter annähert,
    ähneln diese Ausschnitte zunehmend einem (Ausschnitt aus einem) “flachen und frei fallenden Bezugssystem” (d.h. einem Inertialsystem),
    hinsichtlich eines geeigneten Maßes wie z.B.
    dem Verhältnis aus der “(maximalen) Ausdehnung des Ausschnitts” zum
    “(minimalen) Krümmungsradius des Ausschnitts”.

    [1: Dabei versteht sich “Bezugssystem” als eine geeignete Menge von “materiellen Punkten”, die bestimmte (systematische) geometrische Beziehungen untereinander haben und die insbesondere nicht paarweise koinzident sind; so wie W. Rindler insbesondere für Inertialsysteme beschrieb:

    We should, strictly speaking, differentiate between an inertial frame and an inertial coordinate system, although in sloppy practice one usually calls both IFs. An inertial frame is simply an infinite set of point particles sitting still in space relative to each other.


    ]