Längenkontraktion/Zeitdilatation der SRT real?

[Ich]

Hui, soviele Antworten. Ich versuch das mal in zwei oder drei Stränge zusammenzufassen. Aber erstmal danke für die Willkommensgrüße in diesem Forum.

@ Marco Polo
Hi,

Allerdings hätte ich mir gewünscht, dass er diese Einschätzung näher begründet.

Natürlich, wäre sonst ja albern. Es ist gar nichts dramatisches, mir ist nur aufgefallen, wie du verhement argumentierst, so etwas wie eine intrinsische Länge könne es gar nicht geben, alle Eigenschaften seien ausschließlich durch die Art iher Messung definiert etc. (in der Richtung "Nicht das Messobjekt ist die Entität. Die Messung selbst ist die Entität." und so).
Das hört sich alles an, als ob du über Quantenmechanik reden würdest, in dem Sinne "ein Elektron ist nicht da oder da, es gibt nur eine bestimmte Wahrscheinlichikeit, bei einer Messung das Elektron da oder da zu finden."
Die SRT ist aber eine klassische Theorie. In ihr sind die "Entitäten" tatsächlich die real vorhandenen Dinge, ganz ohne jede Unschärfe festgelegt durch ihre inneren Eigenschaften und ihren Bezug zu anderen Dingen (ihre "Lage in der Raumzeit, wenn man so will). Alles das gibt es auch ohne Messung und insbesondere unabhängig von allen Bezugssystemen.
Ich will dir mal ein Beispiel aus der normalen Geometrie (Sektion Maschinenbau) geben, auf das ich später noch zurückkommen werde. Denke dir eine runde Alustange, genau 5 cm Durchmesser und 50 cm lang. Das sind intrinsische Eigenschaften, die Stange ist damit - was ihre geometrischen Eigenschaften angeht - genau definiert. Jetzt könnte man noch ihre Lage im Raum angeben (keine intrinsische Eigenschaft), und alles ist gesagt.
Niemand wird kommen und sagen "he, der Durchmesser ist keine intrinsische Eigenschaft der Stange. Je nachdem, wie ich die Schieblehre anlege, kommt was anderes raus. Die Stange hat gar keinen Durchmesser." Weil alle solchen Leute in ihrer Jugend vom Meister was auf die Finger gekriegt hätten und ermahnt worden wären, die Lehre bitteschön richtig (d.h. nach Definition) anzulegen. Die da lautet (frei interpretiert von Wikipedia):"Der Durchmesser entspricht dabei dem größten Maß, das rechtwinklig zur Bohrungs- oder Bolzenachse gemessen wird."
Dieses "rechtwinklig zur Achse" entspricht dabei in der SRT "rechtwinklig zur Zeitachse des Körpers", was wiederum nur bedeutet "im Ruhesystem". Die Ruhelänge ist eine intrinsische Eigenschaft eines Körpers und hätte deswegen m. E. das Monopol auf den Begriff "Länge" verdient.

Also, nix für ungut, aber die SRT ist sehr viel "handfester" in ihrer Sicht der Realität als du ihr untergeschoben hättest.

[Ich]

@ JoAx

Hi,

Zitat von JoAx

Das denke ich auch, bin aber dennoch an

der Definition interessiert, die du alternativ vlt. hättest.

Habe ich gerade gegeben, es handelt sich um die Ruhelänge.

Noch etwas. So wohl du als auch Marc sprechen vom "Körper". Damit dieses Wort eine physikalische Bedeutung hat, muss es irgendwelche physikalisch messbaren Eigenschaften haben, die diesem eigen = intrinsisch sind. Die "Länge" soll nun nicht dazu gehöhren. - Warum?

Soll eben schon, meiner Meinung nach, weil es jeder auch so versteht. Ist aber leider nicht, weil in Bezug auf das System irgendeines Beobachters definiert ist. Das ist genau so, als würde man den Durchmesser neu definieren, je nachdem wie man die Schieblehre hält.

Oder sollte man auch vom "Körper" eher Abstand nehmen?

Nein, überhaupt nicht. Klar gibt es Körper, unabhängig von allen Beobachtern und Bezugssystemen. Das ist ganz wichtig.
Nur, die "Körper" sind nicht das, was man in der Newtonschen Physik und in der LET darunter versteht, dreidimensionale Objekte, die sich mit der Zeit (oder eben auch mit der Absolutgeschwindigkeit) ändern.
Solche Körper in der SRT (und in der Wirklichkeit) haben natürlich auch eine Ausdehnung in der Zeit. Sie existieren nicht nur für einen Augenblick.
Wir sollten z.B. den Meterstab nicht zu einer eindimensionalen Linie abstrahieren, die zu jedem "Zeitpunkt" besteht, ohne Vergangenheit und Zukunft. Man muss seine Ausdehnung in der Zeit dazunehmen, also ihn als einen zweidimensionalen Streifen in der Raumzeit denken. Das ist der Meterstab in der SRT. Die eindimensionale Linie, die man in der vorrelativistischen Physik (und in der LET) so wichtig nimmt und für den Körper selbst hält ist nichts weiter als ein - wie auch immer definierter - Schnitt durch den "echten" zweidimensionalen Körper.
Das gilt übrigens auch für runde Scheiben. Solche Dinge sind in der SRT und in Wirklichkeit "Stangen", mit einer weiteren Dimension, der Zeit.

Z.B. kann man keine größere Länge messen, als die "Eigenlänge". - Warum?

Eben. Nimm die runde Stange aus dem Beispiel für Marco Polo. Man kann keinen kleineren Durchmesser messen als den, wenn man die Schieblehre rechtwinklig hält. Weil der Durchmesser eine intrinsische Eigenschaft ist, die nur durch falsches Anlegen der Schieblehre verfälscht wird. Oder nimm zwei parallele Linien. Eine exakte Definition ihres Abstands wäre ihr "minimaler Abstand", also die kürzeste Verbindungslinie zwischen irgendeinem Punkt auf der einen Geraden und irgendeinem Punkt auf der anderen Geraden. Alles Definitionssache, sicher, aber trotzdem intrinsische Eigenschaften.

Wie sieht es aus, wenn man nicht den Beobachter "boostet", sondern den Stab? Da wird ja schon was "gestaucht". Und beim "geboosteten" Beobachter wird halt nicht der Stab gestaucht, sondern der Beobachter "zeitverlangsamt". (Würde jetzt ein Befürworter von einem bevorzugten BS argumentieren.) In beiden Fällen ist die Messvorhersage für die "Länge" des Stabes - Kontraktion.

Ja, wie sieht das aus? In 4 D?
Da gibt's einen Streifen, und der ist gebogen. Das geht nicht ohne Zwang ab, aber am Ende hat der Streifen dieselbe Breite wie am Anfang. Und zwischendrin auch, wenn man nach Born beschleunigt.

[Ich]

@ Hawkwind

Hi,

Betrachten wir mal eine aktive Koordinatentransformation: ein Beobachter befindet sich zu Anfang im Ruhesystem eines Stabes und vollführt dann dann ein Menge kleinerer Lorentz-Boosts. Er sieht und misst, dass die Länge des Stabes immer kleiner wird - aus seiner Sicht ganz klar eine Kontraktion.

Wenn du meinst. Er misst den Stab auf jeden Fall sukkzessive kleiner, nach seiner Definition, keine Frage.
Marco Polo spricht mir da aus der Seele:

Zitat von Marco Polo

mit Kontraktion meint "Ich" aber, dass sich der Stab tatsächlich zusammenzieht. Und das tut er ja nicht. Wenn man eine kürzere Länge lediglich misst, dann ist der Begriff "Kontraktion" schon irgendwie unglücklich, finde ich.
Es hat eben historische Gründe, warum man den Begriff "Kontraktion" beibehalten hat.

Dass da auf den Stab Kräfte wirken, nur weil irgendein Beobachter sein System wechselt, glaubt eh keiner.

Na, dann ist ja alles klar: wenn keine Kräfte auf den Stab wirken, kann sich auch nichts am Stab ändern. Auch seine Länge nicht, da müsste man ja ganz schön zudrücken sonst.

Wenn alles so klar wäre, könnte es hier wohl keinen mittlerweile siebenseitigen Thread über die Frage geben, ob die Kontraktion nun real oder scheinbar sei. Wir haben gerade eben beides bewiesen - na klar kontrahiert der Stab real, na klar ändert sich nichts an dem Stab dabei.
Ich weiß ja, dass du Plan hast von der SRT, aber dir muss doch auch auffallen, dass sowas den Laien und interessierten (durchaus auch fortgeschrittenen) Einsteiger vollkommen aus der Bahn werfen muss.
Nicht, weil da ein physikalischer Widerspruch wäre. Sondern deshalb, weil jeder nicht durch eine Physikausbildung verdorbene Mensch mit der "Länge" eines Körpers eine intrinsische Eigenschaft desselben meint. Was im zweiten Fall (klar ändert er sich nicht) auch so ist, im ersten Fall (natürlich ändert sich die Länge) aber nicht. Man spricht hier von zwei vollkommen verschiedenen Dingen, erklärt das aber nicht.
Die erste Definition ist "Länge des Schnitts durch den Körper senkrecht zur Zeitachse eines beliebigen, sich noch dazu ständig ändernden, Beobachters.
Die zweite ist (wenn's nach mir ginge) "Länge des Maßstabs", definiert als "Länge des Schnitts senkrecht zur Zeitachse des Körpers".
Problem ist, dass man intuitiv eigentlich immer die zweite Definition meint, nie die erste. Deswegen müsste man eigentlich die erste Definition immer mit viel Trara und Erklärung, warum das alles eigentlich nicht so gemeint ist, ankündigen, und nicht rotzfrech dem unschuldigen Schüler und Laien als "die Länge" unterjubeln.

[Ich]

Hi Bauhof,

Wie kannst du das beurteilen, wenn du erst seit gestern hier Mitglied bist? Das ist nicht forsch, sonden leichtsinnig.

Ich verrat dir ein Geheimnis: Man darf hier mitlesen, ohne angemeldet zu sein. Ich hab hier schon ein paarmal reingeschaut.
Übrigens war das nicht böse gemeint. Die Art, wie Marco Polo mit meiner "Anschuldigung" umgegangen ist war einfach bravourös. Bescheiden, höflich, selbstkritisch, sachbezogen... Hut ab. Ich war nach Lektüre dieses Threads (MP vs EvB) noch etwas kritisch gestimmt (EvB hatte einfach Recht, fertig), aber das hat sich alles in Wohlgefallen aufgelöst.

[Ich]

Hi Okotertnopefnfn,

die Längenkontraktion ist sicherlich ein relativistischer Effekt. Das heißt aber nicht, dass es sich nur um einen scheinbaren Effekt handelt, wie bei einer Länge, die aus einem spitzen Winkel betrachtet viel kürzer erscheint.

Dochdochdochdoch...
Genau so ist es. Ganz genau so. Nur, dass der Winkel die Zeit beinhaltet.
Und, "scheinbar" oder nicht, Fakt ist, dass eine gedrehte Leiter plötzlich durch die Tür passt, obwohl sie länger ist als diese breit. Auch Aspektverhältnisse können ganz reale Auswirkungen haben: solange der in die Ebene der Tür projizierte Querschnitt der Leiter kleiner ist als die Tür, passt sie ohne weitere Drehung durch. Obwohl sich an der Leiter selbst nichts ändert.

[Ich]

Hi Benjamin,

Ich denke, die SRT verstanden zu haben.

Natürlich denkst du das.

Meinst du denn von dir, du hättest die SRT verstanden?

Naja, Uli hat schon ein paar Caveats geäußert, aber im großen und ganzen meine ich das von mir durchaus auch.

Das würde mich wundern, habe ich doch das Gefühl, dass du nicht einmal die Diskussion hier verstanden hast. Nur so kann ich es mir erklären, dass du plötzlich die LET einwirfst, wo ich doch nie von ihr gesprochen habe in diesem Thread und das sehr bewusst.

Oh, verdammt, mein Fehler. Nur JoAx in seinem Leichtsinn ("Die LET (nennen wir es doch beim Namen)...") sprach davon. Du hingegen vom absoluten Bezugssystem, im dem die Uhr am schnellsten tickt und wo der Maßstab am längsten ist, experimentell allerdings nicht auffindbar, weil ununterscheidbar von der SRT. Wie wollen wir das abkürzen, ist LÄT für dich ok?
Übrigens, in genau diesem Thread geht es mir tatsächlich um die von dir aufgeworfene Frage. Den Zusammenhang mit der LET habe ich bereits vorher angegeben. So eine Frage stellt sich nämlich nur, wenn man in Begriffen der LET denkt.

Eine solche Wortwahl wiederum fällt für mich in die Kategorie "besserwisserisch".

Ja. Ich bin ausgebildeter Besserwisser.

Da könnte ich genauso gut anprangern, dass "Arbeit" eine dämlich Wortwahl für mechanische Energie ist.

Naja, wennst auch Argumente hast, gerne.

Ich habe die Erfahrung gemacht, dass meistens die Leute über Begriffe diskutieren, die den Rest nicht verstanden haben.

Ich weiß nicht, ob's dir schon aufgefallen ist, aber Bauhof hat diesen Thread (vor meiner Ankunft, beeile ich mich hinzuzufügen) nach "Wissenschaftstheorie und Interpretationen der Physik " verschoben, weil User "Benjamin" nur interpretieren - also Begriffe diskutieren - wollte, nicht aber die phänomenologische Physik in Frage stellen.

Vielleicht magst du nochmal antworten, wenn du ausgeschlafen bist? Das war noch nicht im engen Sinne "konstruktiv".

[Benjamin]

Zitat von Ich

Übrigens, in genau diesem Thread geht es mir tatsächlich um die von dir aufgeworfene Frage. Den Zusammenhang mit der LET habe ich bereits vorher angegeben. So eine Frage stellt sich nämlich nur, wenn man in Begriffen der LET denkt.

Im weiteren Sinne handelt es sich bei meinen Gedankengängen freilich um Aspekte aus der LET. Nur wird unter LET allzu gerne eine veraltete und überholte Theorie verstanden, wie sie vor 100 Jahren verfolgt wurde. Auch in diesem Forum wird in Begriffen dieser Theorie gedacht, worüber ich ja nicht diskutieren möchte. Auch du scheinst in diesen Begriffen zu denken.

Ja. Ich bin ausgebildeter Besserwisser.

Gratuliere!

Naja, wennst auch Argumente hast, gerne.

Wortklauberei ist nicht so meine Sache, das überlass ich den ausgebildeten Besserwissern.

Ich weiß nicht, ob's dir schon aufgefallen ist, aber Bauhof hat diesen Thread (vor meiner Ankunft, beeile ich mich hinzuzufügen) nach "Wissenschaftstheorie und Interpretationen der Physik " verschoben, weil User "Benjamin" nur interpretieren - also Begriffe diskutieren - wollte, nicht aber die phänomenologische Physik in Frage stellen.

Das stimmt so nicht, und ich habe auch ausdrücklich gesagt, das ich das vermeiden will, es ist nur in eine Interpretaionsangelegenheit ausgeartet.

Oh, verdammt, mein Fehler. Nur JoAx in seinem Leichtsinn ("Die LET (nennen wir es doch beim Namen)...") sprach davon. Du hingegen vom absoluten Bezugssystem, im dem die Uhr am schnellsten tickt und wo der Maßstab am längsten ist, experimentell allerdings nicht auffindbar, weil ununterscheidbar von der SRT

Deine Sichtweise hat historische Gründe, darum will ich dir nachsehen, dass du die meine nicht nachvollziehen kannst.

Die SRT baut auf zwei Axiome auf. Das sind erstens das Relativitätsprinzip und zweitens die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit. Insbesondere zweiteres fließt in diese historische Sichtweise ein.
Der springende Punkt ist, dass sich beide Axiome nur vereinen lassen, wenn man die Begriffe der Längen und Zeit, wie sie in der klassischen (newtonschen) Mechanik Verwendung finden, von bewegungsunabhängigen Größen zu bewegungsabhängigen Größen abändert.

Man könnte jedoch umgekehrt die Bewegungsabhänigkeit der Begriffe "Längen" und "Zeit" axiomatisch als gegeben ansehen, und daraus die Konstanz von c ableiten.

Der eine Weg ist nicht weniger richtig als der andere.
Es sind - wie gesagt - historische Gründe, warum es verkehrt herum abgeleitet wurde. Wäre es nämlich so gewesen, dass man die Längenkontraktion und Zeitdilatation als Messresultate erkannt hätte, bevor Maxwell den Elektromagnetismus mit der Optik vereint hatte, wären die Axiom vermutlich so aufgestellt, wie ich sie hier auslege.

Freilich bleibt hier die Frage, warum sollten sich Körper kontrahieren, sobald sie sich bewegen. Ich könnte die Frage stellen, warum ist c konstant?
Beides muss axiomatisch angenommen werden. Und es ist völlig fehlgedacht, sich die Längenkontraktion als durch eine Kraft verursacht zu denken. Viel mehr muss es sich bei ihr um eine grundsätzliche geometrische Eigenschaft der Materie handeln.

[JoAx]

Hi Marc!

Zitat von Marco Polo

koi Problem.

Dankeschöööön.

Zitat von Marco Polo

Nö. Das war leider nicht korrekt.

Doch. Das war korrekt. Ich hab' ja geschrieben

Zitat von Johann

Zunächst gebe ich ein Beispiel für eine falsche Anwendung der RT.

Zitat von Marco Polo

Damit verstösst du gegen das spezielle Relativitätsprinzip

Bewusst! wohlgemerkt.
Aber vom ausgezeichneten BS würde ich nicht reden. Würde man ein Maßstab anfertigen, das sich mit dem kontrahierten (der Projektion des bewegten) 1 zu 1 deckt, dann würde dieses um gamma Mal mehr in L reinpassen, als "das Original". L wäre somit "dilatiert".

Das ist imho alles. Nichts wildes. Nur eine andere Definition für eine Messung. Denn das lässt sich selbstverständlich in jedem IS so durchführen.

Zitat von Marco Polo

Nein. Beides kann man nicht vergleichen. Bei der rotierenden Scheibe bleibt der Radius in beiden Bezugssystemen (mitrotierender Beobachter und Laborbeobachter) gleich lang, weil der Radius senkrecht zur Bewegungsrichtung liegt. Längenkontraktion tritt stets nur in Bewegungsrichtung auf (Invarianz der transversalen Koordinaten).

Ich meine, dass man in diesem Fall strenggenommen nicht mit der SRT argumentieren kann. Denn der mitrotierende Beobachter kann nur im Grenzfall infinitesimal kleiner Strecken als inertial betrachtet werden. Über die ganze Strecke betrachtet, befindet sich dieser in einem beschleunigten BS. Wo bleibt bei deinem Ansatz die Beschleunigung? Soll diese etwa völlig irrelevant sein?

Zitat von Marco Polo

Da gibt es keine Analogie zu gemessenen Radien (Längen) im G-Feld.

Warum nicht? Darf man da das Äquivalenzprinzip nicht anwenden?

Zitat von Marco Polo

Möglicherweise kannst du hiermit was anfangen:

http://de.wikipedia.org/wiki/Speziel...transformation

Ja, danke!


Gruß, Johann

[amc]

Zitat von Ich

Wenn alles so klar wäre, könnte es hier wohl keinen mittlerweile siebenseitigen Thread über die Frage geben, ob die Kontraktion nun real oder scheinbar sei. Wir haben gerade eben beides bewiesen - na klar kontrahiert der Stab real, na klar ändert sich nichts an dem Stab dabei.

Zitat von Ich

Dochdochdochdoch...
Genau so ist es. Ganz genau so. Nur, dass der Winkel die Zeit beinhaltet.
Und, "scheinbar" oder nicht, Fakt ist, dass eine gedrehte Leiter plötzlich durch die Tür passt, obwohl sie länger ist als diese breit. Auch Aspektverhältnisse können ganz reale Auswirkungen haben: solange der in die Ebene der Tür projizierte Querschnitt der Leiter kleiner ist als die Tür, passt sie ohne weitere Drehung durch. Obwohl sich an der Leiter selbst nichts ändert.

Hi Ich,

eins vorweg: ich bin kein SRT-Kenner.

Ist es nicht entscheidend, ob man lediglich von einer Transformation der Betrachtung eines Körpers aus einem Bezugsystem heraus, zur Betrachtung des Körpers aus Sicht eines anderen BS redet, oder darüber, ob ein Körper tatsächlich beschleunigt bzw. abbremmst?

Bei ersterem passiert natürlich mit dem Objekt an sich nichts, man wechselt lediglich den "Blickwinkel". Alle gemachten Messungen (z.B. bezüglich der Länge des Objektes) können sich zwar aufgrund unterschiedlicher Relativgeschwindigkeiten unterscheiden, sie stehen aber in zwingendem direkten Zusammenhang, weil sie in Abhängigkeit zur intrinsichen Eigenlänge des Objektes stehen (Verändert sich die Eigenlänge des Objektes, so messen alle Beobachter eine andere Länge. Erfahre ich ein Beschleunigung, so messe nur ich eine andere Länge des Objektes). Im Grunde sagen diese Messungen, obwohl sie erstmal unterschiedlich erscheinen, genau dasselbe aus (Unter Einbeziehung aller Parameter/Relativgeschwindigkeiten). Darum funktioniert ja auch die Transformation von einem Bs zu einem anderen. So habe ich es jedenfalls bisher während meines bescheidenen Physik-Laien-Daseins verstanden.

Bei einer Beschleunigung hingegen findet doch tatsächlich, weil eine Kraft gewirkt haben muss, eine Energieaufnahme statt, aus der folgt: Massezuwachs/Längenkontraktion/Zeitdilatation, oder etwa nicht? Durch eine Beschleunigung, da Beschleunigungen im Gegensatz zu Geschwindigkeiten absolut sind, ändert sich also ganz real und tatsächlich die intrinsische Eigenlänge des Objektes, so wie die Ruhemasse etc ...

Wo liege ich falsch, wo richtig? Ein-zwei kurze Anmerkungen dazu wären nett. Danke.

Grüße, AMC

P.S.: Das mit der Leiter hab ich noch nicht gerafft. Ich drehe die ganze Zeit in Gedanken die Leiter an der Tür hin und her, und sie passt einfach nicht durch Vielleicht kannst mir das noch mal kurz näher bringen, würde mich interessieren.

[EMI]

Zitat von amc

Bei einer Beschleunigung hingegen findet doch tatsächlich, weil eine Kraft gewirkt haben muss, eine Energieaufnahme statt, aus der folgt: Massezuwachs/Längenkontraktion/Zeitdilatation, oder etwa nicht?
Durch eine Beschleunigung, da Beschleunigungen im Gegensatz zu Geschwindigkeiten absolut sind, ändert sich also ganz real und tatsächlich die intrinsische Eigenlänge des Objektes, so wie die Ruhemasse etc ...

Damit liegst Du aus meiner laienhaften Sicht richtig amc,

gerade deshalb(u.a.) hat EINSTEIN die ART erarbeitet und die sollte man sich bei Gelegenheit auch mal reinziehen.

Gruß EMI

PS: Die Beschleunigung ist in der SRT absolut, in der ART nicht mehr.