Einsteins Zwillingsexperiment verstehen

[Gandalf]

Hallo Johann!

Zitat von JoAx

ich denke, wir sollten hier nicht alles durcheinander bringen.

mhhh.. sorry, ich denke das "durcheinanderbringen" liegt hier leider nicht bei mir begründet, - und ich glaube ich kann das auch begründen
z.B. hier:

Zitat von JoAx

Das Paradaxon gibt es so lange, solange man innerhalb der SRT die Zwillinge als gleichberechtigt "ansieht", bzw. behandelt.

In der SRT MUSS man zunächst alles gleichberechtigt betrachten. Das ist schließlich ihre Grundaussage:
Die spezielle Relativitätstheorie (kurz: SRT) ist eine physikalische Theorie über Raum und Zeit. Sie verallgemeinert das galileische Relativitätsprinzip der klassischen Mechanik, welches besagt, dass in allen relativ zueinander gleichförmig bewegten Inertialsystemen die gleichen physikalischen Gesetze gelten (Kovarianz), auf alle Gesetze der Physik.

Wenn es dennoch nicht macht, muss man das begründen ....

Zitat von JoAx

Das geht natürlich nicht, deswegen gibt es imho zwei "Lösungen".

Die gibt es nicht nur für "jeden imho", sondern darauf beruht das sogen. (und u.a. hier thematiseirte) Zwillingsparadoxon.

Zitat von JoAx

Entweder man geht in die ART, wo die gleichberechtigte Behendlung möglich ist, oder man bleibt in der SRT, nachdem man sich klar gemacht hat, welcher der Zwillinge über die ganze Zeit, ohne Ausnahmen inertial gebliben ist.

Das verstehe ich nicht. Bitte begründe:
- warum ist (nur) in der ART eine "gleichberechtigte Behandlung" möglich? (ist denn diese nicht bereits in der SRT so definiert? (siehe oben)
- wer mach was klar? Ergibt sich der "Klarmacher/Entscheider" etwa aus der SRT? ....??

Zitat von JoAx

Wenn man's exakt nehmen will, dann ist es wohl richtig, ja. Das geht aber imho über die dedaktischen Ziele des ZP's hinaus. Und kann deswegen (anfangs) mehr zur Verwirrung, als zur Klärung beitragen.

Was sind die didaktischen Ziele des ZP's?

Zitat von JoAx

Lass entweder H. oder G. nicht exakt auf der x-Achse der Hexe unterwegs sein, sondern parallel dazu. Es muss ja nur die x-Koordinate übereinstimmen.

Weder H noch G sind auf der x-Achse der Hexe unterwegs!?
Parallel zur x Achse der Hexe?
Warum? (die spielt doch bei der Begegnung von H. und G keine Rolle)



Nochmal zur Klarstellung: Im Bild schneiden sich die x-Achsen von H. u. G. bei 'B' Das hat zur Folge, das die "Gleichzeitigkeitspunkte ('A' und 'C') von H. u. G. beim angedachten Experiment (100 m Vorbeiflug) "60 Meter" im Raum versetzt sind. Diese Raumdistanz innerhalb "Gleichzeitigkeit" zu überwinden ist nur mit 'Überlichtgeschwindigkeit' möglich (was auch auf jede andere "unscharfe Raumdistanz" kleiner 60m zutrifft) ...mhh alternativ hatte ich ja auch schon mal vorgeschlagen "Engel" anzunehmen, die die Teile versetzen sollen, da mir immer noch keine Begründung genannt wurde, wie das physikalisch geht ... (Falsifizierbar wär's zumindest)

Hast 'Du' eine bessere?

H. übermittelt stendig und in alle Richtungen die Zeigerstellung seiner Uhr.
G. sendet zunechst immer nur NULL (oder gar nicht). Wenn das Signal von H. bei G. von blauverschoben auf rotverschoben wechselt, stellt G. seine Zeiger so ein, wie sie bei H. sind (waren) und sendet von nun an seine Zeigerstellungen.

Schön und gut, - aber wie gesagt, dass hatten wir bereits vor 20 Seiten und hat nichts mit der letzthin dargestellten 'Asymetrie' im "Hexenkontext" zu tun, weil diese Verschiebungen (ohne Dreiecksflug) entsprechend der SRT jeweils "relativ gleich" (parallel) wahrgenommen werden können - und damit eben 'nicht asymetrisch' ist!?

Wikipedia: Aus der Analogie zur Drehung wird ebenfalls klar, dass es sich auch hierbei nur um einen „perspektivischen“ Effekt handelt. Damit erklärt sich ganz zwanglos der scheinbare Widerspruch, dass beide Beobachter die Uhr des jeweils anderen langsamer laufen sehen. Auch die perspektivische Verkürzung wird wechselseitig wahrgenommen, ohne dass das zu Widersprüchen führen würde.

Zur nochmaligen Klarstellung: Es wurde hier im Thread einem 'Gedankenexperiment' physikalische Relevanz zugewiesen (wörtlich: "...Experiment verstehen") und behauptet, das der Wechsel von einem Trägheitssystem in ein anderes 'ohne' physikalische Kraftübergragung (Beschleunigung) darstellbar ist! Und wie es in einem "richtigen Wissenschaftsforum" üblich sein sollte, sollte eigentlich auch stets begründet werden, was man behauptet.

(Außer: Es ist genau so wie ich zwischenzeitlich vermutet hatte: Es nur "theoretisch über Physik" gelabert werden, aber nicht über die 'echten' physikalische Konsequenzen einer Theorie. Dann gebt aber bitte nicht mir die Schuld, - denn ich hatte mich hier schon 2x aus diesem "inhärenten Plauder-Thread" verabschiedet und wurde jedesmal zurückgeholt, - weil es gehießen hat, - es ginge um "wirkliche Physik")

Bitte begründe physikalisch korrekt, wie die Asymetrie in das genannte Zwillings-Experiment kommt!!

Grüße

[Wolfgang H.]

Hallo Forum ,
hallo Joax.
Im PDF "Raumzeit" aus deinem Link , "Modelle von Raum und Zeit"
http://www.file-upload.net/download-...mZeit.pdf.html

steht im Kapitel 11 zur SRT:


...Während jedoch zur Messung von c+ bzw. c- die Uhren an verschiedenen Raumpunkten synchronisiert
sein müssen, kann man c an einem Punkt auswerten, d.h. c hängt nicht von der
Synchronisationsvorschrift ab. Im Michelson-Morley-Versuch beispielsweise wird die Lichtgeschwindigkeit
ja gar nicht für verschiedenen Raumrichtungen verglichen, sondern nur die Zwei-
Wege-Lichtgeschwindigkeit. Nur von dieser wird gezeigt, daß sie isotrop ist. Die Einsteinsche
Forderung der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit geht also über das Ergebnis des Michelson-
Morley-Versuchs hinaus....
Damit die Uhren synchonisiert werden können ,muss also für beide Beobachter die 2-Wege-Lichtgeschwindigkeit
gleich sein.Das ist nur dann erfüllt,wenn beide Beobachter gegenüber einem /dem übergeordnetem BS
(Hintergrundstrahlung,Fixsternhimmel) die gleiche Geschwindigkeit aufweisen.
Das heisst auch ,dass sich die Beobachter zueinander oder beschleunigt bewegen dürfen,
aber nur unter der Bedingung ,dass beide Beobachter die gleiche Bewegungs -Geschwindigkeit oder Beschleunigung
gegenüber der Hintergrundstrahlung aufweisen.

Im Beitrag:
http://www.quanten.de/forum/showthread.php5?t=1106

hatte ich das schon einmal angesprochen,aber mit einem übergeordnetem BS können sich einige nicht anfreunden.
Die Effekte der SRT lassen sich damit mE. viel besser verstehen.

Gruß Wolfgang H.

[Bauhof]

Zitat von Wolfgang H.

Die Effekte der SRT lassen sich damit mE. viel besser verstehen. Gruß Wolfgang H.

Hallo Wolfgang,

die Problematik der "Einweg-Lichtgeschwindigkeit" und der "Zweiweg-Lichtgeschwindigkeit" ist sicher ein interessantes Thema.

Wenn du einverstanden bist, dann eröffne ich für dich einen neuen Thread mit dem Titel "Einweg-Lichtgeschwindigkeit" (oder mit einem anderen Titel deiner Wahl) und verschiebe deinen Beitrag dort hin. Er würde dann als erster Beitrag im neuen Thread erscheinen. Bitte gib mir Bescheid, hier oder mit PN.

M.f.G. Eugen Bauhof

[JoAx]

Hallo Wolfgang,

Zitat von Wolfgang H.

Im PDF "Raumzeit" aus deinem Link , "Modelle von Raum und Zeit"
http://www.file-upload.net/download-...mZeit.pdf.html

ich halte diese Frage hier, genau wie Eugen, fehl am Platz.


Gruss, Johann

[JoAx]

Hallo Gandalf,

Zitat von Gandalf

Was sind die didaktischen Ziele des ZP's?

imho, dass es keine übergeordnete Raumzeit gibt. Dass jedes Objekt seine eigenen Raum und Zeit haben. Das hat aber nicht unbedingt oder ausschliesslich was mit ZP zu tun.


Gruss, Johann

[Timm]

Hallo Gandalf,

Zitat von Gandalf

Bitte begründe physikalisch korrekt, wie die Asymetrie in das genannte Zwillings-Experiment kommt!!

Die Asymmetrie kommt dadurch zustande, daß die bewegte Uhr des reisenden Zwillings im Vergleich zu der unbewegten Uhr des Erd-Zwillings (der die gesamte Zeit im selben IS war) langsamer geht.

In den üblicherweise gezeigten Minkowski-Diagrammen werden die Beschleunigungsphasen vernachlässigt. Man kann sie ja idealisierend so kurz halten, daß sie nicht mehr darzustellen sind. Dem Verständnis des ZPs tut das keinen Abbruch. Alle Beschleunigunsphasen, auch die am Umkehrpunkt lassen sich im Rahmen der SRT als kontinuierliche Folge von ISen darstellen.

Für das Verständnis des ZPs ist der genaue Verlauf der Weltlinie des reisenden Zwillings völlig unerheblich. Sie könnte auch ganz ohne inertiale Phase verlaufen. Die Berechnung der Zeitdilatation wird aber erleichtert, wenn man vernachlässsigbar kurze Beschleunigungsphasen annimmt und den Rest inertial. Varianten, in denen der abgereiste Zwilling nicht in Person zurückkehrt, tragen zumindest meinem Verständnis nichts bei.

In diesem Thread wurde so ziemlich alles schon mal gesagt, insofern fürchte ich, Dir nichts neues oder gar überraschendes zu sagen,

Gruß, Timm

[Gandalf]

Hallo Timm!

Zitat von Timm

In diesem Thread wurde so ziemlich alles schon mal gesagt, insofern fürchte ich, Dir nichts neues oder gar überraschendes zu sagen,

In der Tat habe ich keine große Lust mehr Fehler in den (vorgeblichen) Begründungen oder "Argumenten" hier aufzuzeigen.

Leider scheinst Du genau die gleichen Fehler zu machen, die bei mir zunehmend 'Unlust verursachen'.

Die Asymmetrie kommt dadurch zustande, daß die bewegte Uhr des reisenden Zwillings im Vergleich zu der unbewegten Uhr des Erd-Zwillings (der die gesamte Zeit im selben IS war) langsamer geht.

Das ist KEINE 'physikalische' Asymmetrie, sondern eine Aussage der SRT, die 'symmetrisch' natürlich genauso für die "bewegte Uhr des Erdzwillings" im Vergleich zur "unbewegten Uhr des reisenden Zwillings (der die gesamte Zeit im selben IS war) gilt!?

DAS ist das ZwillingsPARADOXON der SRT! - Das folgendermaßen aufgelöst wird:

Einem 'perspektivischen Effekt': (Minkowski Diagramm: )Aus der Analogie zur Drehung wird ebenfalls klar, dass es sich auch hierbei nur um einen „perspektivischen“ Effekt handelt. Damit erklärt sich ganz zwanglos der scheinbare Widerspruch, dass beide Beobachter die Uhr des jeweils anderen langsamer laufen sehen. Auch die perspektivische Verkürzung wird wechselseitig wahrgenommen, ohne dass das zu Widersprüchen führen würde.

Mir geht es aber darum diesen 'perspektivischen Effekt' von dem zu Grunde liegenden 'physikalischen' Effekt der beim "Zwillingsexperiment" (also NICHT dem Paradoxon) auftaucht: Der "Erdzwilling" ist tatsächlich physikalisch (also nicht nur perspektivisch!) älter, als der "Reisende"!

Daher war meine Frage, um das verstehen zu können: was ist die 'reale' Ursache 'dieser 'realen' Asymmetrie' in einem 'realen' Experiment!

Noch ein Beispiel::
Aus Sicht des Reisenden erfährt jedoch der Wartende eine Zeitdilatation, so dass auf den ersten Blick die Uhr des Wartenden aus Sicht des Reisenden nun nachgehen muss. Dieses Paradoxon heißt Zwillingsparadoxon. In diesem Fall ist die Situation jedoch nicht symmetrisch, da der Reisende umgestiegen ist, also sein Bezugssystem gewechselt hat. Im Gegensatz zum Beobachter am Bahnsteig bleibt der Reisende also nicht in einem Inertialsystem. Daher geht die Uhr des Reisenden tatsächlich nach.

Ist nun das "Umsteigen" (= gekennzeichnet durch einen 'Energieaufwand', in Form einer "Beschleunigung" erkennen können sollte) ursächlich oder "nicht ursächlich" für den 'physikalisch messbaren' (also realen, - und nicht nur perspektivischen) Altersunterschied?

Für das Verständnis des ZPs ist der genaue Verlauf der Weltlinie des reisenden Zwillings völlig unerheblich. Sie könnte auch ganz ohne inertiale Phase verlaufen. Die Berechnung der Zeitdilatation wird aber erleichtert, wenn man vernachlässsigbar kurze Beschleunigungsphasen annimmt und den Rest inertial. Varianten, in denen der abgereiste Zwilling nicht in Person zurückkehrt, tragen zumindest meinem Verständnis nichts bei.

Auch hier sprichst Du zunächst vom 'ZP', - also dem Paradoxon, bei dem sich 'scheinbare (perspektivische) Widersprüche aus einem Gedankenexperiment' ergeben - und dann wieder von (realen) Zwillingen, die "zurückkehren", - also physikalisch reisenden Zwillingen!

Diese ständigen Vermengungen von (zudem imho viel zu oft völlig unpräzise vorgetragenen) Gedankenexperimenten und richtiger Physik sind leider überhaupt nicht zuträglich für das "verstehen von Einsteins Zwillingsexperiment" (das kein Paradoxon ist)!


@Joax

dto!

imho, dass es keine übergeordnete Raumzeit gibt. Dass jedes Objekt seine eigenen Raum und Zeit haben. Das hat aber nicht unbedingt oder ausschliesslich was mit ZP zu tun.

Das Du die SRT beschreibst ist ja nicht falsch. Gefragt war aber was anderes, da sich ja unsere ganze Diskussion um etwas übergeordnetes dreht, hätte ich mir die Antwort eigentlich sinngemäß so vorgestellt:

Paradoxon:
Scheinbare Widersprüche, die sich bei genauerer Analyse auflösen. Das paradoxe an dieser Art von Paradoxa ist, dass es eigentlich keine sind. Die Analyse scheinbarer Paradoxa, beispielsweise im Rahmen eines Gedankenexperiments, hat schon oft zu wichtigen Erkenntnissen in Wissenschaft, Philosophie und Mathematik geführt. Der Widerspruch besteht dabei oft zwischen der intuitiven und der exakten Lösung.

Mag es auch für manche hier einfach nur 'lästig' sein, das ihr vorgebliches Verständnis von physikalischen Zusammenhängen hinterfragt wird. 'Verstehen' erwächst aus Widersprüchen die bei genauer Analyse auftreten können. Dieses 'wachsen' von Verständnis (ds niemals eine Einbahnschiene ist) erfordert jedoch auch eine 'Umwelt', in der 'wachsen nicht nur erlaubt, sondern 'regelrecht provoziert' wird! Sich nicht mit 'begründeten' Widersprüchen auseinandersetzen zu wollen, ist nicht das Ende jeder Diskussion, - aber es ist das Ende einer Diskussion in der wissenschaftliche Themen diskutiert werden, oder die sich gar versucht "wissen_schaftlich" zu nennen. Da brauchen wir hier überhaupt nicht mehr zusammenkommen, weil alles eh schon irgendwo "richtig" geschrieben steht. Gehen wir lieber gleich ein's trinken

(BTW: Mir fehlen noch ein paar Begründungen von Behauptungen Deinerseits ...)

Grüße

[JoAx]

Hallo Gandalf,

Zitat von Gandalf

(BTW: Mir fehlen noch ein paar Begründungen von Behauptungen Deinerseits ...)

welche Behauptungen? Falls du das meinst:

Zitat von Gandalf

Bitte begründe physikalisch korrekt, wie die Asymetrie in das genannte Zwillings-Experiment kommt!!

ich war noch am Überlegen.

Die Assymetrie wird von den Beschleunigungsphasen "bewerkstelligt". Der reisende Zwilling wird beschleunigt, und kann deswegen innerhalb der SRT strenggenommen nicht als BS genommen werden.

Vor der Umkehr sehen die beiden einander gleich verlangsamt altern. Nach der Umkehr sieht der reisende Zwilling den daheimgebliebenen sofort schneller altern, der Erdzwilling sieht den reisenden aber erst kurz vor seiner Ankunft (genau so) schneller altern.

Ich weiss nicht, ob es für dich (oder überhaupt) ausreichend ist um zu sehen, dass die Beschleunigung die Ursache der Asymetrie, aber nicht die Ursache für den Unterschied im Alter ist (imho). Wenn du in den Beschleunigungen den alleinigen Grund für das verschiedene Alter siehst (so verstehe ich dich bis Jetzt zumindestens), dann erkläre mir bitte, warum dieser Unterschied, bei gleichen Beschleunigungsphasen aber unterschiedlicher Gesamtdauer der Reise, unterschiedlich ausfällt. Oder habe ich dich falsch verstanden?

Zitat von Gandalf

Mag es auch für manche hier einfach nur 'lästig' sein, das ihr vorgebliches Verständnis von physikalischen Zusammenhängen hinterfragt wird. 'Verstehen' erwächst aus Widersprüchen die bei genauer Analyse auftreten können. Dieses 'wachsen' von Verständnis (ds niemals eine Einbahnschiene ist) erfordert jedoch auch eine 'Umwelt', in der 'wachsen nicht nur erlaubt, sondern 'regelrecht provoziert' wird! Sich nicht mit 'begründeten' Widersprüchen auseinandersetzen zu wollen, ist nicht das Ende jeder Diskussion, - aber es ist das Ende einer Diskussion in der wissenschaftliche Themen diskutiert werden, oder die sich gar versucht "wissen_schaftlich" zu nennen. Da brauchen wir hier überhaupt nicht mehr zusammenkommen, weil alles eh schon irgendwo "richtig" geschrieben steht.

Mir macht es überhaupt nichts aus, wenn mein Vertändniss hinterfragt wird (direkt oder indirekt). Ich freue mich darauf! Ich habe, bevor ich zu Euch (rein zufällig) gestossen bin, lange genug im eigenen Saft gekocht. So kammen mir die ersten Wochen und Monate hier wie ein Quantensprung vor. ..... Ich könnte noch mehr Lob singen, aber ich denke, Ihr alle versteht mich auch so.

Zitat von Gandalf

Gehen wir lieber gleich ein's trinken

Das eine schliesst das andere nicht aus.


Gruss, Johann

[Timm]

Hallo Gandalf,

wie sieht die Betrachtung aus, wenn man Symmetrie unterstellt:

Der reisende Z. RZ fliegt zum Umkehrpunkt U und zurück zur Erde. RZ bewegt sich also relativ zu einem IS, in dem die Erde und U während der gesamten Reise ruhen. Herrscht die von Dir angenommene Symmetrie, dann müßte umgekehrt gelten: Die Erde bewegt sich relativ zu einem IS, in dem der RZ während der gesamten Reise ruht. Genau das ist aber falsch, denn RZ befindet sich nicht die gesamte Zeitdauer in ein und demselben IS, da dieses bei U eine abrupte Änderung erfährt. Unabhängig von der Art der Reise des RZ, sind Änderungen seines IS unausweichlich. Die Situationen i. RZ bewegt sich relativ zur Erde und ii. die Erde bewegt sich relativ zu RZ sind über die gesamte Reise betrachtet asymmetrisch.

Wenn Dir dies nicht einleuchtet, dann kann ich Dir nur noch empfehlen, die Zeitdilatationen an hand einfacher Zahlen zu nachzurechnen oder irgendwo nachzuschauen. Du wirst zu einem asymmetrischen Ergebnis kommen.

Übrigens schrieb Einstein schon 1905 in einer seiner Veröffentlichungen:

Befinden sich in A zwei synchron gehende Uhren und bewegt man die eine derselben auf einer geschlossenen Kurve mit konstanter Geschwindigkeit, bis sie wieder nach A zurückkommt, ... so geht die letztere Uhr bei ihrer Ankunft in A gegenüber der unbewegt gebliebenen ... nach.

Das war lange bevor über ein ZP gesprochen wurde,

Gruß, Timm

[Bauhof]

Zitat von Uli

Zeitdilatation der SRT beruht auf Relativbewegungen und nicht auf Gravitation.
Gruß, Uli

Hallo Uli,

so ist es. Aber das haben viele auch nach 100 Jahren SRT leider immer noch nicht akzeptiert, weil nicht verstanden. Das wird vermutlich auch noch die nächsten 100 Jahre so sein.

M.f.G. Eugen Bauhof