Zeitdilatation: Gibt es aus sucht eines Photons Raum und Zeit?
 

Hallo.

Ich interessiere mich seit jeher für physikalische Themen, insbesondere im Zusammenhang mit der Relativitätstheorie.

Vor einigen Wochen habe ich zwei Videos der Sendung Tera X (ZDF) gesehen. Ich verkinke die mal:
https://youtu.be/RX5iITVDxo8?si=4veiviTLH3r12wsh

https://youtu.be/FJSatiTPI9Y?si=aj9IQ7o2wtfCWsDQ

Und ich war sofort wieder fasziniert.

Im ersten Video geht es um Gravitation.

Besonders fasziniert hat mich die Aussage, dass sich alles und jedes mit Lichtgeschwindigkeit durch die Raumzeit bewegen würde. Die Betonung liegt auf Raumzeit und nicht etwa auf Raum oder Zeit, sonst würde ich ja unterstellen, dass auch Materie sich mit Lichtgeschwindigkeit durch den Raum verwegen könne, was eben nicht geht.

Die sei eine Erklärung für die Gravitation. Entgegen der Newtonschen Physik ist es eben nicht so, das Massen sich gegenseitig anziehen. Deren Formeln sind zwar eine gute Näherung, aber die Realität ist anders:

Massen krummen die Raumzeit. Dadurch vergeht in ihrer Gegenwart die Zeit langsamer. Und zwar je mehr, desto näher man der Masse ist. In der Nähe von Massen geht man also (aus Sicht eines äußeren Beobachters langsamer durch die Zeit.

Da aber alles und jedes sich konstant mit Lichtgeschwindigkeit durch die Raumzeit bewegt, muss man bei langsamer Zeit eben schneller im Raum werden. Deshalb erfährt man eine Beschleunigung wenn man sich einer Masse nähert. Es wirkt letztendlich, als würde man von der Masse angezogen werden. Gravitation ist demnach also die Anpassung der Geschwindigkeit im Raum, aufgrund einer Änderung der Geschwindigkeit in der Zeit die Zeit. Faszinierend.

Eine im Raum absolut ruhende Masse würde sich also mit Lichtgeschwindigkeit durch die Zeit bewegen. Und ein mit Lichtgeschwindigkeit durch den Raum reisendes Photon würde sich in der Zeit nicht bewegen.


Im zweiten Video geht es um reisen mit annähernd Lichtgeschwindigkeit.

Das Zwillingsparadox war mir schon länger bekannt. Dass also für jemanden der sich mit höherer Geschwindigkeit bewegt aus Sicht eines äußeren Beobachters der Zeit langsamer vergeht, ist mir klar. Und so erschien es mir auch nicht merkwürdig, dass Menschen in einen hypothetischen sehr schnellen Raumschiff aus ihrer Sicht binnen 30nJahren die Andromedagalaxie erreichen könnten, währenddessen auf der Werde 2,5 Mio Jahre vergehen. Zeit ist eben relativ.

Das trotzdem noch v = s/t gilt und da v=c immer konstant ist folglich s auch kleiner werden muss wenn t kleiner wird, war mir neu. Dass also für jemand der schnell reist der Raum gestaucht wird, wusste ich nicht.

Nun zu meiner Frage aus dem Titel:
Wenn Licht eine Uhr mit sich führen würde, dann würde ein Außenstehender Beobachter feststellen, dass die Uhr nicht nur äußerst langsam tickt, sondern dass sie gar nicht tickt. Sie steht. Licht bewegt sich eben mit Lichtgeschwindigkeit durch den Raum, aber steht in der Zeit still. Aus Sicht des Photons müsste daher doch alles was um es herum geschieht gleichzeitig passieren. Zeit wäre daher bedeutungslos.

Und nicht nur das: Auch der Raum ware doch aus sichtvdes Photons auf die Länge 0 gestaucht.

Könnte ein Photon denken und seine Umgebung wahrnehmen, dann würde es also feststellen, dass es vom Ort seiner Entstehung augenblicklich an seinem Zielort ankommt, völlig egal welche Entfernung dazwischen liegt und während dieser absurd kurzen Reise würde es alles aus seiner Reisestrecke gleichzeitig wahrnehmen.

Während wir das Photon also in Raum und Zeit wahrnehmen, scheint das Photon selbst weder Raum noch Zeit zu kennen. Kann das sein oder habe ich irgendwas total falsch verstanden?

Und wenn das stimmt: Könnte ein Photon evtl. ein Effekt aus einer höheren oder niedrigeren Dimension sein, in denen es Zeit und Raum schlicht nicht gibt oder völlig anders wahrgenommen werden? Ich muss hierbei an den Sci-Fi Film Interstellar denken wo es einmal heißt "Das sind mehrdimensionale Wesen, die Zeit völlig anders wahrnehmen als wir. Sie sehen die Vergangenheit vielleicht als Tal in das sie hinabsteigen und die Zukunft als Berg den sie erklimmen. Aber für uns ist es das eben nicht."

Wie gesagt, ich bin Laie, wenn auch ein interessierter Laie und mir macht es Spaß über solche Grenzfälle nachzudenken und zu versuchen meine Perspektive zu erweitern.

Ich freue mich daher über jede Antwort. Sei es um mich zu belehren, weil ich etwas falsch verstanden habe oder um seine (philosophischen) Gedanken mit mir zu teilen. Nur um eines möchte ich bitten: Eine Ausdrucksweise, die auch ein Laie nachvollziehen kann.

Vielen Dank! :)

AW: Zeitdilatation: Gibt es aus sucht eines Photons Raum und Zeit?
 

Das ist richtig. Ein Photon kann weder den Raum noch die Zeit wahrnehmen.
Ich habe eine Theorie entwickelt, wo ein Photon genau so, als niederdimensionales Objekt angesehen wird. Achtung! Ist meine eigene Theorie und keine Lehrmeinung.
Youtube Kanal: Dimensionale Physik

AW: Zeitdilatation: Gibt es aus sucht eines Photons Raum und Zeit?
 

Wie "erklärt" sich dann die Masse, die ein Photon aufgrund seiner Energie hat? Wenn es tatsächlich nur so etwas wie eine "Welle" ist?

AW: Zeitdilatation: Gibt es aus sucht eines Photons Raum und Zeit?
 

Aus einer Raumzeitdichte heraus. Da jegliche Abbildung von Energie oder Masse nur eine Raumzeitdichte ist.
Photon mit nur 2 Raumdimensionen
Ruhemasse mit 3 Raumdimensionen

AW: Zeitdilatation: Gibt es aus sucht eines Photons Raum und Zeit?
 

Hallo Callidus,

sehr interessanter Text von Dir.
Ich habe die beiden Sendungen nicht angeschaut, sondern nur Deine Zusammenfassung dazu gelesen.

Dabei sind mir - ich bin wie Du nur interessierte Hobbyphysikerin ;) - doch so einige Dinge klargeworden.
Danke für Deine intelligenten Worte und Schlussfolgerungen.

AW: Zeitdilatation: Gibt es aus sucht eines Photons Raum und Zeit?
 

Wer schon einmal der Wucht einer Brandung ausgesetzt war weiß wie viel Energie dahinter steckt;)
Man denke auch an ein Sonnensegel, die eine Raumkapsel mit Lichtwellen beschleunigen.

AW: Zeitdilatation: Gibt es aus sucht eines Photons Raum und Zeit?
 

Danke sehr. Ich habe mir das erste Video schon angeschaut. https://www.youtube.com/watch?v=vzAQXDkD-Eo

Als Laie verstehe ich vielleicht nur die Hälfte, habe aber trotzdem das Gefühl gut mitzukommen.

Schaue dir die Videos gerne an, die echt gut gemacht und erklären es sicherlich besser (und vielelicht auch richtigerer) als ich.

Und danke für die hochlobenden Worte. Waren die intelligent? ich weiß ja nicht, vieles ist ja einfahc nur nachgeplappert. Und meine Schlussfolgerungen würde ich auch eher Mutmaßungen nennen ;)

Ich bin immernoch davon geflascht und dabei noch über eine Seite gestolpert, die es auch nochmal in Textform erklärt:
https://www.studysmarter.de/schule/p...eitdilatation/

Es fällt mir immernoch schwer nachzuvollziehen, dass es aus Sicht einen Photons weder Raum noch Zeit gibt, da es sich aus unsere Sicht doch durch Raum und Zeit bewegt. Aus unserer Sicht kann es für milliarden Jahre existieren und dabei milliarden an Lichtjahren an Raum durchqueren oder es kann sich auch nur für den Bruchteil einer Sekunde über wenige Nanometor bewegen. Und aus Sicht des Photons ist es im Moment seiner Entstehung gleichzeitig schon wieder verschwunden.

Da fühlt man sich schon irgendwie sehr klein und fragt sich, ob es Dimensionen gibt, von denen wir als Mensch keine Ahnung haben und vielleicht auch nie haben werden, aber in denen unser tun und handeln gewaltige Auswirkungen nach sich zieht. So wie das Licht, dass offenbar von unsere 4 Dimensionen keine Ahnung hat, ja auch einfach alles grundlegend für uns beeinflusst.

AW: Zeitdilatation: Gibt es aus sucht eines Photons Raum und Zeit?
 

Ich stelle Dir hier mal zwei Links ein, mit denen Du hoffentlich etwas anfangen kannst

https://www.mpq.mpg.de/6520992/05-re...-destroying-it

https://de.wikipedia.org/wiki/Quantenverschränkung

Ich wünsche Dir viele angenehme und geistig anregende Stunden bei der Beschäftigung mit Physik

AW: Zeitdilatation: Gibt es aus sucht eines Photons Raum und Zeit?
 

Das ist eigentlich der Punkt: Ein Photon kann prinzipiell nicht denken, weil keine Eigenzeit vergeht. In der RT kann man nicht ins Bezugssystem eines Photons wechseln, ein solches gibt es nicht.

Die Lorentztransformationen verküpfen alles möglichen Inertialsysteme miteinander. Alles, was im Bezugssystem eines Beobachters bekannt ist, kann man damit in das Bezugssystem jedes beliebigen anderen Beobachters überführen. Keines dieser Bezugssysteme bewegt sich mit Lichtgeschwindigkeit. Wie gesagt: Man kann nicht ins System eines Photons transformieren, weil es so etwas nicht gibt.
Wann immer man sich etwas aus der Sicht eines Photons" vorstellen möchte, kommt nichts Vernünftiges dabei heraus. Was alleine schon am Postulat "Licht bewegt sich immer mit einer bestimmten Geschwindigkeit c" ablesen kann: Gäbe es ein Bezugssystem, in dem Licht ruhte, dann müsste es gemäß dieses Postulats sich darin auch mit Geschwindigkeit c bewegen - was offensichtlich keinen Sinn ergibt.

AW: Zeitdilatation: Gibt es aus sucht eines Photons Raum und Zeit?
 

abkürzend könnte man sagen, dass es keine lichtschnellen Bezugssysteme gibt, da sich hier keine sinnvolle Zeitachse definieren lässt