Warum ist der Koordinatenzeitrahmen abhängig? [Duplikat]

Das Neigen eines Objekts im Raum ändert seine scheinbare Größe (denken Sie an den Versuch, Möbel durch eine Tür zu schieben: Die Breite eines Objekts hängt von seiner Ausrichtung ab).

Objekte in relativer Bewegung sind in Raum und Zeit (oder vielmehr Raumzeit) geneigt , und verschiedene Beobachter sehen, wie sich die Dinge aus verschiedenen Perspektiven entfalten. Ich persönlich finde die Relativität der Gleichzeitigkeit weniger mysteriös, wenn ich sie als eine Form der Parallaxe betrachte .

Ein Grund für den Unterschied ist die Zeitdilatation – eine gegebene Koordinatenuhr, die in einem Rahmen ruht, wird langsam laufen, gemessen durch Koordinatenuhren, die in einem anderen Rahmen ruhen. Dass dies logisch aus den beiden Postulaten der speziellen Relativitätstheorie folgt, lässt sich anhand des hier beschriebenen „Lichtuhr“-Gedankenexperiments demonstrieren. Das zweite Postulat besagt, dass beide Rahmen Licht messen müssen, um sich mit der gleichen Geschwindigkeit von c zu bewegen, also verwendet das Gedankenexperiment eine hypothetische Art von "Uhr", die die Zeit misst, indem Licht zwischen zwei Spiegeln hin und her springt, und wenn beide Rahmen Messen Sie das Licht, um sich bei c zu bewegen. Dies impliziert, dass der Rahmen, in dem sich die Uhr bewegt, sie so misst, dass sie langsamer tickt als der Rahmen, in dem sie ruht. Und das erste Postulat besagt, dass alle Gesetze der Physik in allen Rahmen gleich funktionieren, wenn also eine andere Art von Uhr die gleiche Zeit wie eine Lichtuhr anzeigen würde, wenn beide in einem Rahmen (z Erde), muss dies für ein Licht-Uhr/Andere-Uhr-Paar in jedem der Fall seinRahmen, daher müssen alle Arten von Uhren die gleiche Zeitverlangsamung aufweisen wie eine Lichtuhr, wenn sie sich relativ zum Beobachter bewegen.

Der andere Grund für den Unterschied in der Koordinatenzeit zwischen Frames ist die Relativität der Gleichzeitigkeit , die mit der Regel zu tun hat, die SR dafür verwendet, wie verschiedene Koordinatenuhren im selben Frame "synchronisiert" werden sollten, nämlich die Einstein-Synchronisationskonvention. Diese Konvention besagt, dass, wenn ich zwei Koordinatenuhren in meinem Koordinatensystem an verschiedenen Orten in Ruhe habe, ich sie unter der Annahme synchronisieren sollte, dass sich Lichtsignale in meinem Koordinatensystem in alle Richtungen mit der gleichen Geschwindigkeit ausbreiten (wiederum das zweite Postulat). Wenn also ein Lichtsignal von Uhr A gesendet wird, wenn es die Zeit T1 liest, und es von einem Spiegel neben Uhr B reflektiert wird, wenn diese Uhr T liest, und es zu Uhr A zurückkehrt, wenn es T2 liest, dann sind A und B definiert als "synchronisiert", wenn T genau in der Mitte zwischen T1 und T2 liegt. Eine andere äquivalente Methode wäre, einen Lichtblitz an einem Punkt in der Mitte zwischen A und B auszulösen und dann sicherzustellen, dass beide die gleiche Zeit anzeigen, wenn das Licht des Blitzes sie erreicht.

Aber unter Verwendung dieser Synchronisationsmethode ist es nicht schwer zu folgern, dass ein Paar Uhren, die in ihrem eigenen Ruhesystem synchronisiert sind, in den Koordinaten anderer Systeme nicht synchron sein können, vorausgesetzt, ein Beobachter in einem anderen System nimmt an, dass sich Licht fortbewegt die gleiche Geschwindigkeit in alle Richtungen relativ zu sich selbst. Angenommen, Bob ist an Bord eines Zuges, der relativ zu Alice vorwärts fährt, und er beschließt, die Uhren vorne und hinten auf seinem Schiff zu synchronisieren, indem er auf halbem Weg zwischen ihnen einen Blitz auslöst und sie auf die gleiche Zeit einstellt, wenn das Licht ankommt ihnen. Aus Alices Perspektive bewegt sich die Uhr am Ende des Zuges auf den Punkt auf den Schienen zu, der sich neben dem Blitz befand, als er losgefahren wurde, und die Uhr an der Vorderseite bewegt sich wegvon diesem Punkt auf den Schienen. Wenn sie also davon ausgeht, dass sich beide Lichtstrahlen mit derselben Geschwindigkeit von diesem Punkt weg bewegen, muss das Licht des Blitzes die hintere Uhr erreichen, bevor es die vordere Uhr erreicht. Wenn Bob also beide Uhren so einstellt, dass sie dieselbe Zeit anzeigen, wenn das Licht auf sie fällt, wird in Alices Rahmen die hintere Uhr am Ende eine Zeit haben, die der Zeit der vorderen Uhr voraus ist.

Bei der Suche nach der Antwort würde ich empfehlen, das Beispiel eines Astronauten zu berücksichtigen, der in seinem Leben sehr weit gegangen ist (Beispiel: Er bewegt sich nahe der Lichtgeschwindigkeit und erreicht einen 5000 Lichtjahre entfernten Stern in nur 50 Jahren).

Ich würde die Umkehrung von "Warum ist der Koordinatenzeitrahmen abhängig?" fragen: Warum vergeht die Eigenzeit langsamer als die erweiterte Zeit des Beobachters?

Zeit scheint mit langsamer Bewegung/Stillstand verbunden zu sein. Je langsamer wir uns bewegen, desto mehr Zeit vergeht auf unserer Uhr.

Es gibt ein mathematisches Modell, das diesen Mechanismus ausdrückt: Sie können sich vorstellen, dass sich ein Objekt in Ruhe (in Raumrichtungen) mit Lichtgeschwindigkeit in Zeitrichtung bewegt. Wenn es sich mit nahezu Lichtgeschwindigkeit durch den Raum bewegt, bewegt es sich nicht in Zeitrichtung, was bedeutet, dass auf seiner Uhr keine Zeit vergeht.

Dies ist nur ein vereinfachendes arithmetisches Modell, das im Hinblick auf physikalische Gesetze nicht gilt (insbesondere "in Ruhe" ist relativ, wenn man für einen Beobachter ruht, kann man sich für einen anderen bewegen). Aber es hilft, den Raum-Zeit-Mechanismus und die Zeitdilatation zu verstehen, die der Minkowski-Raumzeit innewohnen.

Ich sehe keinen Unterschied zwischen Ihrer "koordinierten Zeit" und nur der Zeit.

Ja, Zeit ist relativ.

Da die Zeit relativ ist, ist es falsch, einen Grund (oder eine Ursache) zu finden.

Eine Ursache ist per Definition ein lokales Ereignis in der Vergangenheit, das ein anderes Ereignis (Folge) in der Zukunft beeinflusst.

Relativität der Zeit ist kein Ereignis. Es ist nicht lokal und liegt nicht in der Vergangenheit.

Die Zeitbeziehung zwischen Ereignissen ist also eine globale Einschränkung der Raumzeit. Es hat selbst keinen Grund, es ist ewiges Eigentum der Natur (wie wir sie kennen).