Vielen Dank fürs Lesen. Bevor Sie meine Frage beantworten, muss ich Sie wissen lassen, dass ich immer noch ein Anfänger in der speziellen Relativitätstheorie bin ... also je gründlicher die Antwort, desto besser. Danke schön! Okay, hier gehts:
Alice und Bob bewegen sich mit hoher Geschwindigkeit relativ zueinander.
Schauen wir uns zuerst Alices Standpunkt an.
Aus Alices Sicht läuft Bobs Uhr langsamer als ihre. Das heißt, für die Zeit, die Bob reist, während Alice sich altern sieht Jahren sieht sie Bob altern Jahre.
Nehmen wir an, Bob reist eine Strecke wie von Alice gemessen.
Um die Tatsache zu rechtfertigen, dass Alice denkt, dass Bob auf dieser Strecke weniger gealtert ist als sie , würde sie sagen, dass er aus Bobs Sicht nur das Gefühl gehabt haben muss, eine Strecke von gereist zu sein .
Sie kommt zu dem Schluss, dass die Art und Weise, wie die Zeit vergeht, definiert ist als die Entfernung, die sich das Licht von jemandem wegbewegt, dividiert durch die Lichtgeschwindigkeit. Licht muss sich weniger von Bob entfernt haben als von ihr, und daher muss weniger Zeit für ihn vergangen sein.
Aus Bobs Sicht wäre es jedoch Alice gewesen, die sich mit einer Geschwindigkeit von bewegt hätte relativ zu ihm hätte er gesagt, dass sie um einen Betrag gealtert ist für jederzeit das ging für ihn durch, und daher hätte er das aus ihrer Sicht auf die Distanz geschlossen muss sich angefühlt haben .
Bedeutet das, dass der Bob in Alices Realität und der Bob in seiner eigenen Realität … zwei verschiedene Bobs sind?
Danke
Ich werde nicht wirklich darauf eingehen, was man mit „mehreren Realitäten“ meinen könnte, aber ich denke, dass dies dennoch nützlich sein kann.
Nehmen wir an, wir stehen uns gegenüber. Links von mir sehe ich ein Gebäude. Rechts sehen Sie ein Gebäude. Bedeutet das, dass es zwei verschiedene Gebäude gibt? Nehmen wir an, ich zeige dann nach rechts, und Sie sagen, ich habe nach links gezeigt. Haben wir gerade zwei neue Realitäten geschaffen?
Wenn ich mit konstanter Geschwindigkeit die Straße hinunterfahre, sehe ich ein Gebäude an mir vorbeifahren und mein Auto in Ruhe relativ zu mir. Wenn Sie sich jedoch im Gebäude befinden, sehen Sie ein fahrendes Auto und ein stehendes Gebäude. Bedeutet das, dass wir in zwei verschiedenen Realitäten existieren?
Gehen wir noch ein bisschen weiter ... Nehmen wir an, wir schweben beide im Weltraum, ohne dass etwas anderes um uns herum sichtbar ist. Nehmen wir an, ich sehe dich mit konstanter Geschwindigkeit an mir vorbeifahren. Dann wirst du mich mit konstanter Geschwindigkeit an dir vorbeiziehen sehen. Wenn wir uns beide später treffen würden, würde es für keinen von uns absolut möglich sein, zu sagen, dass einer sich bewegt, während der andere ruht. Bedeutet dies, dass wir in zwei verschiedenen Realitäten existierten, nur weil wir uns in unterschiedlichen Trägheitssystemen befanden?
Nein, es ist alles die gleiche "Realität". Es ist nur das, was verschiedene Beobachter sehen, relativ zu dem Rahmen, in dem sie sich befinden. Deshalb wird es Relativität genannt. Wenn wir anfangen, darüber zu sprechen, wie Längen und Zeiten relativ sind, wird es natürlich kontraintuitiver, da wir es nicht bei unseren langsamen relativen Geschwindigkeiten erleben, aber die Idee ist im Wesentlichen dieselbe.
Entspannen Sie sich, atmen Sie tief ein :-) Mir scheint, dass Sie nicht erkennen, dass Alice und Bob zwei verschiedene Zeiten haben. Das heißt, was Alice Zeit nennt, nennt Bob eine Mischung aus Raum und Zeit. Wenn Sie also ein einzelnes Diagramm zeichnen, das alle Ereignisse in Raum und Zeit auf einer Seite zeigt, und dann Alices Zeit zeichnen, werden Sie feststellen, dass sie auf dem Diagramm eine andere Richtung hat als Bobs Zeit. Um die Relativitätstheorie zu verstehen, ist es am besten, diesen Punkt zuerst in den Griff zu bekommen. Alice und Bob sind sich nicht einig darüber, was simultan ist. Hier gibt es also keinen Konflikt und daher keine Notwendigkeit für zwei Realitäten. Obwohl Sie vielleicht denken, dass zwei Zeitrichtungen dasselbe sind, ist das gesamte Diagramm eine einzige kompatible Hintergrundrealität.
Die Analogie, die mir (etwas) geholfen hat, ist die eines Doppler-Effekts. Angenommen, Sie sitzen in einem Auto und fahren mit konstanter Geschwindigkeit. Sie hören den Motor des Autos in mittlerer Frequenz brummen. Ein Umstehender wird jedoch das Auto beim Annähern mit einer hohen Frequenz summen hören und dann beim Abfahren mit einer niedrigen Frequenz.
Die Realität ist für alle gleich, aber die Messungen darüber (die Frequenz des Tons) stimmen nicht überein. Unser Verständnis der Realität erlaubt es uns jedoch, diese Unterschiede zu berechnen, und der Zuschauer wird in der Lage sein zu sagen, was der Fahrer hört, und umgekehrt.
Dasselbe gilt für die Relativitätstheorie. Wenn wir etwas darüber messen (die "Zeit"), unterscheiden sich unsere Ergebnisse, obwohl die zugrunde liegende Realität dieselbe ist. Und wir können unser Verständnis der Gesetze der Physik nutzen, um zu berechnen, was die andere Person misst.
Dieses „Zwillingsparadoxon“ ist nicht so sehr ein Paradoxon. Ich versuche es mal mit einer Analogie...
Es ist eher so, als würden sowohl Alice als auch Bob ihr Alter mit Uhren messen, und es handelt sich zufällig um Uhren, die von dem ungeschickten Lehrling handgefertigt werden. Sie haben einige Genauigkeitsprobleme und Alices Uhr läuft etwas langsamer als die von Bob.
Also - irgendwann behaupten sie, dass sie gleich alt sind, und synchronisieren ihre Uhren. Dann lässt sich Bob aufs Sofa fallen, trinkt ein Bier und schaut sich einen Film an, während Alice joggen geht. Als sie zurück ist, sagt Alices Uhr, dass sie etwas jünger ist als Bob, weil ihre Uhr etwas langsamer lief.
Nun – der Unterschied zur speziellen Relativitätstheorie ist, dass die Uhren vom besten Uhrmacher der Schweiz – einem echten Meister seines Fachs – hergestellt wurden und genau sind. Dass diese Uhren dann schief gehen, liegt nicht am mangelnden Geschick des Uhrmachers, sondern an der Geschwindigkeit, mit der Alice lief. So bleibt Alice jung und faltenfrei (was wir uns alle wünschen).
Hier braucht es keine alternativen Realitäten. IIRC die Theorie über verschiedene Realitäten ist mehr mit überlagerten Quantenzuständen verbunden ( https://en.wikipedia.org/wiki/Many-worlds_interpretation )
Ich würde sagen, es impliziert eher, dass es keine "Realität" gibt. Das heißt: Es gibt keine aussagekräftige, universelle „t“-Koordinate, mit der man die Zeit ermitteln könnte, die vergangen ist, bis ein Subjekt seinen Weg in die Zukunft gegangen ist. Und für Ihre
während Alice sich altern sieht Jahren sieht sie Bob altern Jahre
ja Alice sieht ihr Alter an Jahre, aber es gibt kein bestimmtes "während", das sie als Bobs Zählung sehen könnte. Beide Zu nahe genug (raumähnliche) Punkte wären, um sie als gleichzeitig mit ihr zu betrachten Moment.
Lassen Sie uns weiter spezifizieren, dass Alice und Bob am selben Ort beginnen und sich später treffen und ihre Standpunkte vergleichen. Bob geht einfach weiter, während Alice sich umdreht und eilt, um aufzuholen.
Alices Perspektive:
Bobs Perspektive:
Endergebnis, nachdem sie sich wieder getroffen haben, sind sie sich einig, dass Alice weniger und Bob mehr gealtert ist. Sie werden sich sogar über die Größenordnung des Unterschieds einigen.
Sie könnten sich dann fragen, warum Alice diejenige ist, die weniger gealtert ist? Der Grund dafür ist, dass sie diejenige ist, die beschleunigt hat. Als Alice beschleunigte, änderte sie ihren Referenzrahmen. Sie befand sich vor dem Beschleunigen in einem Trägheitsbezugssystem und danach in einem anderen und während des Beschleunigens in einem Nicht -Trägheitssystem .
Bei der Berechnung mit den Vorher-Nachher-Frames haben sie unterschiedliche Definitionen dessen, was "jetzt" an jedem anderen Ort als dem von Alice ist. Bei der Berechnung mit dem Beschleunigungsrahmen laufen Uhren an Orten, auf die sie zubeschleunigt, schneller und an Orten, von denen sie wegbeschleunigt, langsamer oder sogar rückwärts, proportional zum Abstand zwischen ihr und der Uhr.
Sie sieht jedoch nie eine Uhr rückwärts laufen, weil der Effekt mit einer Rate skaliert, die es immer ermöglicht, dass die Verlängerung der Laufzeit des Lichts von der Uhr zu ihr überwiegt - um diese Grenze zu überwinden und eine Uhr rückwärts laufen zu sehen, Alice müsste sich schneller als Licht bewegen.
Eine weitere Folgefrage ist, was passiert, wenn weder Alice noch Bob beschleunigen und sie stattdessen ihre Notizen vergleichen, indem sie Nachrichten senden? Antwort: Genau dasselbe, nur mit einer Nachricht, die Alice oder Bob für einen Teil der Reise ersetzt. Sie können Notizen nicht vergleichen, bis sich die Nachricht von einem am selben Ort wie der andere befindet, und um dies zu erreichen, muss die betreffende Nachricht den beschleunigten Frame-Übergang durchlaufen, den Alice in der Originalversion gemacht hat. Auf die eine oder andere Weise wird der Unterschied durch etwas Beschleunigtes behoben, bevor es irgendwelche physischen Wechselwirkungen beeinflussen kann.
Charlie
Chris
John Rennie
Kyle Kanos