Einzelnen Beitrag anzeigen
  #1  
Alt 11.07.22, 13:55
Remzi Öztürk Remzi Öztürk ist offline
Profi-Benutzer
 
Registriert seit: 20.01.2022
Beitr?ge: 157
Idee Inertialsysteme und Gleichzeitigkeit

In der Physik-Welt ist Gleichzeitigkeit für bewegende Inertialsystemen nicht möglich.
Ist es aber mit dem folgenden (neuen) Gedankenexperiment das Problem lösbar?
Was halten Sie davon, sind eventuell Gedankenfehler in meinem Überlegungen vorhanden?

Hier meine Beweis-Vorstellung:

Die Standardphysik besagt:
Für sich bewegende Inertialsysteme gelten in jedem System verschiedene Zeiten.

Damit gilt also:
Bei sich bewegenden Inertialsystemen können die Uhren nicht miteinander synchronisiert werden.

Ebenso gilt aber:
Bei zwei relativ zueinander ruhenden Inertialsystemen, egal wie weit sie voneinander entfernt sind, kann man die Uhren miteinander synchronisieren. Auf beiden gehen die Uhren also gleich, sodass für beide eine Gleichzeitigkeit gilt. Dies ist bis heute die Standardannahme in der Physik.

Für die nachfolgenden Versuche nehmen wir einen homogenen Raum an.

Versuch 1:
Ruhende Inertialsysteme
Als Beispiel nehmen wir zwei Inertialsysteme, eines nennen wir S und das andere S´
Bei S heißen die Koordinaten x;y;z und bei S´ x´ y´ z´ wie es bei vielen physikalischen Darstellungen üblich ist.
Auch nehmen wir an, dass alle Koordinaten von S´ parallel zu den äquivalenten Koordinaten von S´ sind.
Beide Systeme befinden sich in Ruhe, sind aber voneinander um ds entfernt.
Annahme: Die Zeit (ts) im S-Nullpunkt ist die Referenzzeit, also die Bezugsquelle für die Uhrensynchronisationen (S ist das ruhende System).
Wenn jetzt das Taktsignal (Synchronisation) von S zu S´ gesendet wurde und dort angekommen ist, wird zu der Zeit ts ds/c addiert, also damit synchronisiert.

ts´ = ts + (ds/c)

Hierbei ist:
ts´ = Zeit im S´ Nullpunkt
ts = Referenzzeit (Zeit im S Nullpunkt)
ds = Entfernung der beiden Nullpunkte von S und S´
c = Lichtgeschwindigkeit

Voraussetzung hierfür ist, dass ts und Ts´ vorher, als beide Nullpunkte zusammen waren, mit Atomuhren gleich gestellt waren. Danach wurden S´ und S um eine Entfernung ds auseinandergebracht. Seitdem sind beide Systeme zueinander in Ruhe befindlich.

Folgender Einwand müsste jetzt von Ihnen kommen:

Ja, aber wenn die Nullpunkte beider Systeme S und S´ zusammen waren und danach das System S´ um die Entfernung ds von S wegbewegt wurde, müsste dessen Uhr sich wegen der Bewegung verstellt haben! Die späteren Synchronisationen bauen dann also auf inkorrekter Zeit auf!

Das Problem lässt sich leicht lösen, nämlich dank des DCF-77-Signals (Atomzeitgeber für Funkuhren), das viele Informationen enthält, wie die Zeit, das Datum usw.

Es wird also ein DCF-77-Signal von S zu S´ gesendet. Wenn es bei S´ ankommt, stellt ein Softwareprogramm prompt die im Signal enthaltene Zeit fest und addiert ds/c. Somit ist die Synchronisation perfekt.

In beiden Systemen (S und S´) gehen die Uhren gleich.

Wir können damit annehmen, dass für die beiden Inertialsysteme S und S´ eine Gleichzeitigkeit vorhanden ist.

Versuch 2:
Sich bewegende Inertialsysteme
Ist Gleichzeitigkeit bei sich bewegenden Inertialsystemen möglich?

Die Standardphysik verneint diese Frage.
Was spricht aber dagegen, wenn man den folgenden gedanklichen Versuch durchführt?
Übrigens: Fast alle Versuche dieser Art werden zwecks Herleitung der Formeln auch als gedankliche Versuche durchgeführt.

Wir lassen die im Versuch 1 dargestellten Systeme S und S´ sich in geradliniger, gleichförmiger Geschwindigkeit voneinander weg in Richtung x bzw. x´ bewegen.

Das machen wir folgendermaßen: Die Systeme S und S´ sind zum Zeitpunkt ts = ts´ = 0, beide Nullpunkte überlappen sich also.

Danach bewegt sich S´ mit geradliniger, konstanter Geschwindigkeit vx´ in Richtung x bzw. x´ nach rechts vom System S weg.

Aus Versuch 1 kennen wir für ruhende Inertialsysteme bereits den folgenden Zusammenhang:

ts´ = ts + (ds/c)

Wenn sich aber jetzt ds ändert, weil S´ sich mit vx´ von S entfernt, dann gilt:
ds = vx´ * ts

Von S aus betrachtet entfernt sich S´ also mit vx´ in der Zeit ts.

Genauer:
S´ entfernt sich ständig von dem ruhenden S mit der Funktion ds, bezogen auf die Referenzzeit ts.

Wenn die von S ausgesandte Synchronisationszeit (DCF-77-Signal) bei S´ ankommt, also für die Entfernung ds, muss für das Signal eine Zeit vergangen sein, die wir tc nennen.

Also gilt: ds = c * tc oder ds = vx´ * (ts + tc) für die Bewegung von S´

Das oben Beschriebene gilt unter der folgenden Annahme:
Die Nullpunkte von S und S´ waren vor Beginn der Bewegung des Systems S´ überlappend/zusammen, wobei ts = 0 war. Erst danach begann S´ sich mit vx´ von S zu entfernen.

Daraus folgt: c * tc = vx´ (ts + tc) = vx´ * ts + vx´ * tc

c * tc – vx´ * tc = vx´ * ts … tc(c – vx´) = vx´ * ts

tc = (vx´* ts)/(c – vx´) oder tc = ts * (1/[(c/vx´) – 1])

Hierbei ist: c und vx´ sind konstanten.

Für obige Gleichung tc gibt es zwei Sonderfälle. Erstens: Wenn vx´ gleich c ist, erreicht das DCF-77 Signal S nicht.
Zweitens: Wenn vx´ größer als c ist, erreicht das DCF-77 Signal ebenfalls S´ nicht.
In beiden Fällen würden die Uhren auf beiden Systemen solange gleich gehen, wie sie extrem genau aufgebaut sind. Ganz normale Physik/Mathematik, nichts Besonderes oder Außergewöhnliches!

ts ist die Zeit auf dem S , als das Synchronisationssignal DCF-77 begann, um sich von S in Richtung S´ zu bewegen. Deshalb wird auch zu ts die benötigte Laufzeit des Synchronisationssignals addiert. Erst dann, wenn das Signal bei S´ angekommen ist, sind beide Systeme in einem Zustand der Gleichzeitigkeit.

Noch einmal zur genaueren Erklärung:
Die in der Gleichung enthaltene Zeit ts ist, wenn das Signal DCF-77 bei S´ angekommen ist, um tc veraltet. Erst wenn zu ts auch tc addiert wird, ist die gleiche Zeit gegeben, wie sie in S aktuell angezeigt wird.

Somit ist bewiesen, dass es bei sich bewegenden Inertialsystemen Gleichzeitigkeit geben kann.

Jetzt können die bekannten Einwände kommen, z. B.:
Laut SRT oder ART oder Lorentz-Transformationen gehen bei bewegten Inertialsystemen die Uhren langsamer, also nach der Formel der Zeitdilatation usw.
Diesen Einwänden lässt sich anhand der Beweisführung oben aber entgegnen, dass die Synchronisation der Uhren bei bewegten Inertialsystemen möglich und damit eine Gleichzeitigkeit gegeben ist.

Was ist überhaupt Gleichzeitigkeit?

Fall-1: Ist es ein Ereignis, von zwei Beobachtern, die an verschiedenen Orten sich befinden, gleichzeitig zu beobachten?
Fall-2: Bei zwei Inertialsystemen, die relativ zueinander in Bewegung sind und in beiden die gleiche Zeit herrscht?

Erklärung für beiden Fälle:

Für Fall-2, habe ich ja schon die Beweisführung dargelegt, das in bewegten Inertialsystemen gleiche Zeit geben kann.

Für Fall-1, gibt es verschiedene Varianten (ruhende oder bewegende).
Für ruhende: Wenn Beobachter (A) und Beobachter (B) zum Ereignisort (C) gleiche Entfernung besitzen, können sie ein Ereignis in C zu gleichen Zeit wahrnehmen, den das Signal braucht für jeden Beobachter gleicher Zeit, für gleich lange Strecken.

Wenn Beobachter B viel weiter zum Ereignisort als Beobachter A ist, nimmt A das Ereignis natürlich früher als B, denn das Signal braucht bis B längeren Weg als zu A. Das ist sowohl logisch als auch physikalisch richtig und damit nichts ungewöhnliches um daraus Gleichzeitigkeitsprobleme zu generieren.

Für bewegende: Wenn dabei zusätzlich die Beobachter (Inertialsysteme) sich relativ zueinander bewegen, dann trifft der Fall-2 ein. Dabei wird das Ereignis C zwar bei einem verzögert oder früher wahrgenommen als bei dem anderen, aber bei beiden (Inertialsystem) gehen die Uhren gleich.
Damit ist für Fall-1 und Fall-2 wie schon erwähnt nichts besonderes, um daraus in komplizierte Art und Weise, Transformationen von Inertialsystemen oder ähnliches abzuleiten, denke ich!

Zu noch besserem Verständnis:

Es ist so ähnlich auf der Erde, wie ein Knall-Ton, vom Beobachter A früher wahrgenommen wird als Beobachter B, der weiter vom Ereignisort als Beobachter A ist, trotzdem gehen beide Armbanduhren vom A und B, gleich. Auch wenn beide Beobachter relativ zueinander in Bewegung sein sollten, nehmen sie den Knall-Ton in verschiedenen Zeiten wahr, aber die Uhren der bei beiden Beobachter gehen gleich (siehe Beweislage oben), sogar unabhängig vom Ereignis-Art, ob es sich um Knall-Ton, Lichtblitz oder sonst was anderes handelt.


Grüße
Remzi Öztürk
__________________
Nichts ist unmöglich. THINK DIFFERENT!

Ge?ndert von Remzi Öztürk (11.07.22 um 14:03 Uhr)