Wie funktioniert die Relativitätstheorie

Relativitätstheorie – Die Zeit ist absolut relativ. Was ist Zeit und was macht sie relativ? Es muss nicht immer absolut unverständlich sein, nur weil es mit der Relativitätstheorie in Verbindung steht. Einsteins Definition für die Zeit ist ebenso schlicht wie simpel: „Zeit ist das, was man an der Uhr abliest“. Der Mensch versteht sie so zu messen und sich nach ihr zu richten. Worum es sich bei dem Faktor Zeit jedoch genau handelt, geht entweder meist im allgemeinen Desinteresse unter oder bleibt ein schwer ergründliches Geheimnis.

Genie vs. Menschenverstand

Der deutsche Physiker Albert Einstein ist einer der wenigen Wissenschaftler, die sich mit dem Mysterium Zeit auseinandergesetzt haben. Bereits als 17jähriger zweifelte er die Theorien seiner Vorgänger, wie Aristoteles und Newton, an und widersprach deren Auffassung einer absoluten Zeit. Unter der absoluten Zeit versteht man die Tatsache, dass jede Uhr unabhängig vom Raum an jedem Ort genau gleich geht. Im Jahre 1905 veröffentlichte Einstein seine spezielle Relativitätstheorie, in der er entgegen der bisherigen Meinung des Menschen, die Zeit sei absolut, die Zeit als relativ festlegte. Was dem gesunden Menschenverstand hier im ersten Moment widerspricht, konnte der deutsche Physiker ohne Probleme anhand verschiedenster Experimente beweisen.

Einsteins Experiment

Gegeben sind zwei Objekte, die sich beide mit dem konstanten Wert der Lichtgeschwindigkeit, 300.000 km/s, fortbewegen. Anhand der Michelson- und Morleyexperimente wurde einige Jahre zuvor bereits bewiesen, dass die Lichtgeschwindigkeit konstant und somit unveränderlich ist. Befinden sich nun die beiden erwähnten Objekte exakt bei Punkt X und kommen in eine Kurve, so sagt uns der gesunde Menschenverstand, dass das Objekt, das sich in der Außenkurve befindet, bei gleicher Geschwindigkeit länger für das Zurücklegen der Kurve brauchen würde, als das in der Innenkurve befindliche Objekt. Zur Veranschaulichung dieses Paradoxons eignet sich die allgemeine Formel zur Geschwindigkeitsberechnung:

v = s/t (Geschwindigkeit = Weg/Zeit)

Ist die Geschwindigkeit v konstant und der Weg s unterschiedlich groß, so verhält sich die Zeit t direkt proportional zum Weg s.

Formel 1 auf Lichtgeschwindigkeit

Führt man nun das beschriebene Experiment durch, bleiben beide Objekte über die gesamte Strecke der Kurve gleichauf, was Einsteins Vorgänger dazu veranlasste zu glauben, die Geschwindigkeit des Lichts wäre nicht konstant, sondern veränderbar. Befestigt man jedoch an beiden Objekten exakt baugleiche Atomuhren, die auf die Milliardstelsekunde gleich gehen, so stellt man fest, dass sich die Uhrzeiten beider Uhren nach dem Passieren der Kurve voneinander unterscheiden. So ist es auf der Uhr des äußeren Objektes später als auf der Uhr des Inneren. Die Zeit verging relativ schneller. Diesen Vorgang bezeichnet man als Zeitdilation. Da die Geschwindigkeit v konstant, der Weg s jedoch unterschiedlich lang ist, muss sich die Zeit t indirekt proportional zum Weg s verhalten, weshalb die Zeit unmöglich konstant sein kann. Zeit ist somit relativ.

Die Erdrotation als Jungbrunnen?

Die voneinander abweichenden Uhrzeiten im eben beschriebenen Experiment werden im Volksmund als Zwillingsparadoxon bezeichnet. Dieser Name ist darauf zurückzuführen, dass ein Mensch, der auf der Spitze eines Berges wohnt, relativ schneller altert als ein Mensch, der auf der Höhe des Meeresspiegels lebt. Dieser Unterschied wird durch die Eigenrotation der Erde verursacht. Je weiter man sich vom Erdmittelpunkt wegbewegt, desto weiter dreht man sich durch die Rotation der Erde mit dieser mit. So muss die Zeit auf einer Bergspitze relativ schneller vergehen als die Zeit auf der Höhe des Meeresspiegels und man altert dementsprechend schneller. Diese Alterungsbeschleunigung ist bei der Geschwindigkeit unserer Erde jedoch so verschwindend gering, dass sie dem Menschen im normalen Leben niemals auffallen würde.

Dennoch ist so erwiesen, dass es keine einzige, absolute Zeit gibt und dass jedes Individuum sein eigenes Zeitmaß hat. So bildet die Zeitdilation die Grundlage für das allgemeine, subjektive Zeitempfinden.

Diese Entdeckungen brachten der Wissenschaft eine vollkommen neue Anschauung in Bezug auf die physikalische Größe der Zeit. Einsteins Relativitätstheorie wurde als Grundlage für jede weitere Forschung übernommen und legt bis in die heutige Zeit hinein den Ausgangspunkt für jedwede Betrachtung der Zeit dar.

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