Also habe ich gerade etwas über Relativitätstheorie und Zeitdilatation gelernt. Eine der zur Erklärung der Zeitdilatation verwendeten Visualisierungen ist ein Apparat, der einen Lichtstrahl enthält, der sich zwischen zwei Spiegeln bewegt. Wenn der Apparat stationär ist, bewegt sich das Licht um eine bestimmte Strecke d, sagen wir in einer Sekunde, zwischen den Spiegeln. Aber wenn der Apparat beispielsweise an einem Raumschiff befestigt ist, bewegt sich der Lichtstrahl im Zickzack und legt eine lange Strecke zurück . Die Lichtgeschwindigkeit ist konstant. Daher muss die Lichtzeit verlangsamt werden, da die vom Licht zurückgelegte Strecke größer ist. Ich habe unten einen Link, der die Visualisierung erklärt. https://youtu.be/TgH9KXEQ0YU
Das wurde uns erklärt. Warum kann der Lichtstrahl diese größere Entfernung jedoch nicht in einer längeren Zeit zurücklegen? ? Warum sollte die Zeit für den Lichtstrahl langsamer werden?
Es ist eines der Postulate der speziellen Relativitätstheorie, dass die Lichtgeschwindigkeit ist für alle Nichtträgheitsbeobachter gleich. Da es sich um ein Postulat handelt, bedeutet dies, dass es keine bekannte Ursache dafür gibt - das wissen wir ist konstant, aber wir wissen nicht warum (Weitere Informationen hierzu finden Sie unter Warum und wie ist die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum konstant, dh unabhängig vom Bezugssystem? ).
Eine konstante Lichtgeschwindigkeit bedeutet jedoch, dass sich die Zeit für Beobachter mit relativer Geschwindigkeit verlangsamen muss "um zu behalten das gleiche für sie". Diese Erklärung ist natürlich etwas schlampig, aber ich denke, sie deckt etwas Intuition ab und außerdem haben Sie anscheinend die spezielle Relativitätstheorie vertieft gelernt.
Warum also verlangsamt sich die Zeit für Licht? Diese Formulierung erscheint mir etwas irreführend. Es gibt kein Bezugssystem, in dem ein Photon ruht. Man könnte noch weiter gehen und sagen, wenn man sich mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegen würde, würde die Zeit nicht wirklich "existieren" oder sie würde stehen bleiben . Aber Sie können sagen, dass in Ihrem Bezugssystem (z. B. Erde) die Zeit des Raumschiffs verlangsamt wird.
Die kurze, etwas unbefriedigende Antwort lautet also „wir wissen es nicht genau, aber wir wissen, dass es so ist“.
Für die Beziehung
Warum kann sich die Zeit auf diese Weise ändern? Eigentlich sollte es überhaupt nicht seltsam sein, dass die Zeit variieren kann (dh verlangsamen); Sie erwarten nur , dass es sich aufgrund dessen, woran Sie gewöhnt sind, nicht ändert. Warum sollten Sie erwarten, dass die Zeit eine andere Art hat als beispielsweise Geschwindigkeit oder Entfernung? Wir haben keinen physischen Grund, dies anzunehmen. Das ist die abstrakte Intuition brechende Behauptung, die Albert Einstein in seiner Speziellen Relativitätstheorie aufgestellt hat.
Seltsam ist die Tatsache, dass die Lichtgeschwindigkeit in allen Frames konstant ist (diese Geschwindigkeit hat in unserer Welt eine Obergrenze). Das konnten wir noch nicht erklären – wir können nur messen, dass es so ist.