Wie kann Zeit relativ sein?

Intuition und Wahrnehmung (oder das Fehlen davon) können ein großes Problem sein, wenn Sie versuchen, die Auswirkungen der speziellen/allgemeinen Relativitätstheorie zu verstehen. Sie müssen verstehen, dass unsere Intuition im Alltag ziemlich langsam ist. Die meisten Menschen bewegen sich nicht schneller als$900 km/h$oder$250 m/s$. Und das ist für die meisten ein Luxus, mit einem schnellen Jet zu reisen.

Die Lichtgeschwindigkeit ist atemberaubend$299 792 458 m/s$. Das ist millionenfach schneller als alles, was wir heute haben. Nur weil die Zeit von unserem Standpunkt aus relativ absolut zu sein scheint (Wortspiel beabsichtigt), weil unsere Bühne ziemlich klein ist, die Zeit, die das Licht benötigt, um sich von einem Punkt zum anderen auszubreiten, so kurz ist, bedeutet das nicht, dass die Zeit tatsächlich unveränderlich ist.

Das Interessante ist, dass während Michelson & Morley an ihrem erstaunlichen Interferometer arbeiteten, um die Geschwindigkeit der Erde in Bezug auf den „magischen Äther“ zu messen, ein Mann namens Hendrik Antoon Lorentz eine faszinierende Entdeckung über die Natur der Dinge machte, insbesondere über die Natur von Elektronen. Die Bewegungsrichtungsteile des Interferometers kontrahierten sich, während sie sich bewegten, und verhinderten somit, dass eine Relativbewegung oder Interferenz erfasst werden konnte. Die beiden Lichtsignale kamen wegen der Längenkontraktion in Bewegungsrichtung immer gleichzeitig.

Michelson konnte das nicht akzeptieren. Es ging gegen sein Lebenswerk. Lorentz lieferte die mathematische Grundlage als Erklärung für das Problem, aber er tat wenig, um das Ergebnis zu analysieren. Einstein kam zu denselben Gleichungen, indem er einem anderen Gedankengang folgte, diesmal mit der Natur der Galilei-Newton-Relativität (die ihn beunruhigte), dem Problem des Lichts und all den Beweisen, die darauf hindeuteten, dass die Ausbreitung durch die Raumzeit durch eine Geschwindigkeit eingeschränkt wird Grenze.$299792458 m/s$.

Also „nahm Einstein den Knochen“, den die Natur ihm zuwarf. Die Lichtgeschwindigkeit ist für ALLE Beobachter konstant. Egal ob sie sitzen, fallen, laufen, fliegen, schlafen. Ein Lichtsignal ist genau das Richtige$c$jederzeit. Egal wie schnell Sie sich relativ zu anderen bewegen.

Wenn das stimmt, dann muss sich etwas anderes biegen. Raum und Zeit werden miteinander verflochten, um der Natur unserer Existenz gerecht zu werden, um Licht zu ermöglichen, sich fortzubewegen$c$für alle Beobachter. Aus diesen einfachen Postulaten, zu denen auch die Unfähigkeit gehört, zwischenzeitliche Bezugsrahmen zu unterscheiden, folgt der Tod der Gleichzeitigkeit und der absoluten Zeit.

Ein einfacher Beweis beinhaltet eine sich bewegende Lichtuhr, die genau die Zeit vergeht$t$bei seiner Auf-Ab-Reise. Wenn es sich mit jemandem, einem zweiten Beobachter, zu bewegen beginnt, werden Sie am Boden feststellen, dass sich sein Weg relativ zu Ihnen verlängert. Daher erhöht sich die Zeit, die benötigt wird, um nach oben und unten zu gehen$t_1$. Währenddessen sieht der Mann auf der beweglichen Plattform das Licht perfekt synchron, oben und unten, weil er sich mitbewegt. Deshalb bist du für ihn derjenige, der in der Zeit verlangsamt wird (der$t_1$).

Das ist die spezielle Relativitätstheorie, aber derjenige, der den langsameren Zerfall oder die relativistischen Effekte wirklich erfährt, ist der Mann, der beschleunigt. Also, ja, Zeit ist relativ, um die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit zu schützen.

Ich hoffe es hilft. Und gib ihr Zeit. Es wurde vielfach bewiesen und viele wissenschaftliche Arbeiten beruhen heute auf relativistischen Effekten der Zeitdilatation.

NACHTRAG:

Es ist genau die Folge davon. Der Verfall ist der Lauf der Zeit. Die biologischen Prozesse sind die gleichen, aber wenn er sich wirklich schnell bewegt (und sagen wir gleichförmig), verlangsamt sich für jeden anderen Beobachter die Zeit für den Mann an Bord (Lichtuhr-Gedankenexperiment, nachgewiesen mit Satellitensynchronisation und Flugzeug-/Atomuhrexperimenten). Auch zu jedem anderen Beobachter zieht sich das Schiff zusammen. Für den Mann an Bord fühlt er nichts. Der Zeitablauf ist derselbe und die Schiffsabmessungen sind dieselben. Um die Relativitätstheorie zu schützen, sieht er, dass andere zeitlich verlangsamt und zusammengezogen werden. Aber er ist derjenige, der beschleunigt hat, deshalb erfährt er die Zeitdilatation.

Und somit impliziert die Zeitdilatation einen langsameren Zeitablauf für den Mann an Bord relativ zu anderen stationären Beobachtern. Er fühlt sich normal, relativ zu ihm, die Zeit läuft "schön", aber wenn er zurückkommt, werden die relativistischen Effekte aufgrund des Berühmten ihren Teil getan haben$\gamma^{-1} = \sqrt{1−(v/c)^2}$. Dies wurde noch nicht direkt bewiesen, aber es wird aus verschiedenen Experimenten gefolgert, die mit Flugzeugen und Atomuhren durchgeführt wurden, und auch der Notwendigkeit, Satelliten aufgrund des Gravitationsunterschieds nach einer Weile zu synchronisieren. Wieso den? Die Zeit vergeht langsamer, der Zerfall ist zeitabhängig, langsamerer Zerfall.

Der letzte und wichtigste Punkt wäre, dass die Zeit für alle gleich vergeht (man spürt keine Veränderung). Aber es ist die Relativität (im Vergleich zu jemand anderem), die es uns ermöglicht, Unterschiede im Zeitverlauf zu erkennen. Genauso wie du nicht wissen kannst, wie es sich anfühlt, ein Kaninchen zu sein, weil du nie die Gelegenheit hattest, eines zu sein, um den Vergleich anzustellen. Ein stumpfer, aber zutreffender Vergleich. Genauso wie Sie sich keine andere Art von Existenz vorstellen können, weil Sie sich nicht mit einem anderen Universum vergleichen können (wir waren nie darin). Das ist der Kern der Relativität. Alles, was wir wissen, ist relativ. Das ist "wie" wir wissen.

Aber die Schönheit des menschlichen Geistes und der Triumph aller Wissenschaft liegt in der Tatsache, dass wir dies, unsere eigenen Begrenzungen, unsere Denkweisen betrachten können. Und auf diese Weise finden wir einen Weg, sie zu überwinden oder das Beste aus ihnen zu machen.

Dein "Zeitverständnis" ist vollkommen in Ordnung. Was Sie vermissen, ist die Beziehung zwischen Raum und Zeit. Wenn Sie (ein Beobachter) dort sitzen (fliegen) und nur auf Ihre Uhren schauen – dann werden Sie niemals eine Zeitdilatation bemerken.

Relativistische Effekte treten auf, wenn wir verschiedene Beobachter an verschiedenen Orten im Raum haben. Sich bewegen, beobachten, Signale senden usw. Und wenn diese Beobachter versuchen, sich ein zusammenhängendes Bild ihrer Beobachtungen zu machen, kommen sie zu dem Schluss, dass man sein lokales „Zeitverständnis“ nicht auf das „Zeitverständnis“ für den ganzen Raum erweitern kann .

Tatsächlich erweisen sich Raum und Zeit als sehr stark miteinander verwoben, weshalb wir meist lieber den Begriff Raumzeit verwenden .

Also, hier ist der Deal. "Zeit ist relativ" bedeutet für viele verschiedene Menschen viele verschiedene Dinge. Um einen soliden Schritt nach vorne zu machen, mussten Einstein und Co. im Grunde klären, was sie zu sagen versuchten.

Was sie zu sagen versuchten, sieht ungefähr so ​​aus: „Wenn Sie einen Zug an sich vorbeifahren sehen, werden Sie sehen, wie die Dinge in etwas „Zeitraffer“ passieren, wenn er in einiger Entfernung auf Sie zukommt, und in etwas „Zeitlupe“. ", wenn er sich in einiger Entfernung von Ihnen entfernt. Das ist keine Überraschung; wenn Sie hören, wie der Zug sein Horn bläst, klingt es höher, wenn er sich nähert, und tiefer, wenn er abfährt. ABER, wenn Sie diesen "Doppler" erfolgreich korrigieren Effekt', wenn sich die Geschwindigkeit des Zuges der Lichtgeschwindigkeit nähert, werden Sie feststellen, dass der Zug und die Dinge, die darin passieren, in Ihren Koordinaten tatsächlich in gleichmäßiger "Zeitlupe" zu geschehen scheinen, verlangsamt um den Faktor$1/\sqrt{1 - v^2/c^2}$."

Wie Sie sich vorstellen können, ist dieser Effekt etwas schwer zu beobachten! Es kommt wirklich vom "Addieren" vieler kleiner Effekte, die passierten, als der Zug auf diese enorme Geschwindigkeit beschleunigte.

Der offensichtlichste kleine Effekt ist der, wenn Sie in der beschleunigen$x$-Richtung, wodurch sich Ihre Geschwindigkeit um einen kleinen Betrag ändert$\delta v$, ändert sich Ihr Raumgefühl zu$x \rightarrow x' = x - t ~ \delta v$. Das heißt, eine Wand, von der Sie früher dachten, dass sie konstant „5 Fuß entfernt“ (in x-Richtung) ist, wird jetzt anfangen, „5 Fuß entfernt“ zu sein, aber nach einer Weile könnte sie „4 Fuß entfernt“ sein. , dann "3 Fuß entfernt", dann "2 Fuß entfernt" und so weiter. Dies ist sehr offensichtlich und war Galileo und Newton bekannt.

Aber es gibt auch einen subtilen Effekt über die Zeit. Angenommen, Sie haben Uhren an zwei Wänden, eine ist$x = +5$Meter entfernt, und man ist$x = -5$Füsse weg. Dieser Effekt besagt, dass sie ein wenig asynchron sind ,$t \rightarrow t' = t - x ~ \delta v / c^2$. Das$c^2$ist eine riesige Zahl, die diese Eigenschaft der Beschleunigung historisch völlig ignorierbar gemacht hat. Aber wir können es heutzutage nicht so sehr ignorieren, nicht mit Hochgeschwindigkeitsteilchen, die wir berechnen müssen.

Jetzt stellt sich heraus, dass Sie beim Beschleunigen das, was in Ihrem Zug passiert, in kleine Zeitintervalle aufteilen müssen, aber wenn Sie diese kleine Änderung viele Male hinzufügen, sagt es, dass beide Dinge, die in Ihrem Zug passieren, in zu sein scheinen Zeitlupe im Vergleich zu Menschen außerhalb des Zuges, aber auch das, was außerhalb des Zuges passiert, scheint in Zeitlupe zu sein im Vergleich zu dem, was im Zug passiert. Weil die Zeit diese kleine Eigenschaft „wir fangen an, über die Gleichzeitigkeit entfernter Ereignisse uneins zu sein“ hat, bauen wir schließlich eine größere Diskrepanz auf: „wir fangen an, uns nicht darüber einig zu sein, wie groß die Dinge sind und wie schnell ihre Uhren ticken“. Und das Tolle daran ist: Sie haben beide recht. Sie beide haben vollkommen gültige Koordinaten, die die Welt perfekt beschreiben.

Tatsächlich dachten viele Zeitgenossen von Einstein, dass die neuere „Elektrodynamik“-Wissenschaft, die diese Dinge implizierte, grundlegend kaputt war. Vor Einstein wussten die Leute von diesen Problemen durch einen Typen namens Lorentz, nahmen seine Arbeit aber nicht allzu ernst. Einsteins Aufsatz von 1905 sagte effektiv: „Wir müssen ihn ernst nehmen.“

Ein Grund, den wir jetzt einschätzen können, ist: Wir wissen jetzt, dass die Mathematik vollkommen selbstkonsistent ist. Niemand ist sich jemals über die Reihenfolge der Ereignisse einig und niemand kann diese seltsamen "desynchronisierten Uhren" -Effekte verwenden, um in der Zeit zu reisen, es sei denn, er findet irgendwie einen Weg, sich schneller als mit Lichtgeschwindigkeit zu bewegen. Es gibt noch einen weiteren Grund, warum wir glauben, dass sich niemand schneller als mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegen kann , was mit der Schlüsseltatsache dieser desynchronisierenden Uhren zu tun hat: Sie koordinieren zusammen mit der Änderung Ihrer räumlichen Koordinaten, um sicherzustellen, dass Sie aufhören zu beschleunigen , denken Sie immer noch, dass Licht sich mit konstanter Geschwindigkeit in alle Richtungen bewegt$c$, auch in Ihrem neuen$(x', t')$Koordinaten. Das bedeutet, wenn Sie jemanden herausfordern, mit einem Lichtstrahl um die Wette zu fahren, und er sich mit hoher Geschwindigkeit bewegt$c/2$relativ zu dir bewegt sich das Licht nicht$c/2$weg von ihnen in ihren Koordinaten, aber mit Geschwindigkeit$c$Weg von denen. Hier gibt es also ein echtes Zeno-Paradoxon, das garantiert, dass niemand jemals dem Licht davonlaufen kann.

Das offensichtlichste Paradoxon, das sich als keine große Sache herausstellt, ist: "Wenn ich denke, dass sich die Leute im Zug in Zeitlupe bewegen und sie mich in Zeitlupe sehen, kann ich nicht einfach einen von ihnen anrufen und Wir werden sehen, wer beim Telefonieren schneller und wer langsamer ist ... Und die Antwort darauf lautet: Ja, wenn ein Telefon Informationen sofort übertragen könnte, müsste die Natur feststellen, dass einer dieser Personen richtig und einer von ihnen falsch ist Aber natürlich müssen auch echte Telefone Energie nicht schneller als Lichtgeschwindigkeit übertragen – und das gibt die genaue Zweideutigkeit, die Sie brauchen, um sicherzustellen, dass beide vollkommen korrekt sind und keiner die Vorherrschaft über die Sonstiges.

Das meinen wir also mit "Zeit ist relativ": Jemand auf der Straße denkt nach Korrektur der Dopplereffekte immer noch, dass sich die Menschen im Zug "in Zeitlupe" bewegen und daher langsamer altern als die Menschen am Boden. Die Menschen im Zug sehen sich natürlich gut, aber nach der Korrektur der Dopplereffekte denken, dass sich die Menschen am Boden "in Zeitlupe" bewegen und daher langsamer altern als die Menschen im Zug. Beide Gruppen haben gültige Koordinaten, und wir können nicht zwischen ihnen wählen. Immer wenn Sie ein Experiment finden, das es tatsächlich zu testen scheint, wie "Nun, wir halten den Zug an und steigen aus und überprüfen ihr Alter", gleichen diese Koordinatenverschiebungen ausnahmslos alles aus, sodass es kein Paradoxon gibt: normalerweise die Person, die beschleunigt wird "falsch", Wenn wir also beschleunigen, um in den Zug zu springen, sehen wir, wie sich die Leute im Zug im Zeitraffer bewegen, bis sie älter zu sein scheinen als wir, und es stellt sich heraus, dass der "Zug richtig war"; Aber wenn der Zug langsamer wird, um das Alter der Leute am Boden zu überprüfen, bewegen sich all diese Leute im Zeitraffer, bis sie älter erscheinen als die Leute im Zug, daher war der "Boden richtig". Keiner von beiden war wirklich absolut richtig, aber es gibt eine konsistente Mathematik, bei der entfernte Uhren, die synchron zu sein schienen, plötzlich ein wenig asynchron werden, was zu systematischen Meinungsverschiedenheiten darüber führt, wie schnell Uhren im Allgemeinen ticken. Aber wenn der Zug langsamer wird, um das Alter der Leute am Boden zu überprüfen, bewegen sich all diese Leute im Zeitraffer, bis sie älter erscheinen als die Leute im Zug, daher war der "Boden richtig". Keiner von beiden war wirklich absolut richtig, aber es gibt eine konsistente Mathematik, bei der entfernte Uhren, die synchron zu sein schienen, plötzlich ein wenig asynchron werden, was zu systematischen Meinungsverschiedenheiten darüber führt, wie schnell Uhren im Allgemeinen ticken. Aber wenn der Zug langsamer wird, um das Alter der Leute am Boden zu überprüfen, bewegen sich all diese Leute im Zeitraffer, bis sie älter erscheinen als die Leute im Zug, daher war der "Boden richtig". Keiner von beiden war wirklich absolut richtig, aber es gibt eine konsistente Mathematik, bei der entfernte Uhren, die synchron zu sein schienen, plötzlich ein wenig asynchron werden, was zu systematischen Meinungsverschiedenheiten darüber führt, wie schnell Uhren im Allgemeinen ticken.

Ich möchte der hervorragenden Antwort von Domagoj Pandža einige Worte hinzufügen . Er macht diese Aussage:

"....Intuition und Wahrnehmung (oder das Fehlen davon) können ein großes Problem sein, wenn Sie versuchen, die Auswirkungen der speziellen/allgemeinen Relativitätstheorie zu verstehen ..."

Ich finde die Antwort von Domagoj ausgezeichnet, aber ich stimme dieser Aussage ein wenig zu. Tatsächlich überleben fast alle unsere Intuitionen über die Zeit die spezielle Relativitätstheorie: Das ist für mich das Bemerkenswerteste von allem. Was uns die Relativitätstheorie lehrt, ist, dass es mehr als eine gültige Extrapolation aus unseren alltäglichen physikalischen Intuitionen gibt, die mit ihnen übereinstimmt: Unsere Intuition ist gesund, es ist einfach die erste Vermutung einer Extrapolation daraus, nämlich die Galileische Relativitätstheorie mit ihrer Vektoraddition von relativ Geschwindigkeiten zwischen Trägheitsrahmen, ist nicht korrekt. Dies ist die einzigartige Relativitätstheorie, die aus dem Relativitätsprinzip von Galileo folgen kann – dass kein Experiment innerhalb eines Inertialsystems die Bewegung des Systems aus Beobachtungen allein innerhalb des Systems erkennen kann –wenn wir davon ausgehen, dass alle Beobachter das gleiche Zeitintervall zwischen zwei beliebigen Ereignissen in der Raumzeit messen. Aber Occams Rasiermesser versagt manchmal, und wenn wir zur nächst einfacheren Alternative übergehen und die Annahme der absoluten Zeit lockern, dann gibt es tatsächlich andere mögliche Relativitäten, die alle mit den Grundprinzipien von Galileo und Copernicus übereinstimmen: Dies sind die Lorentz-Transformationen und die Parameter$c$bestimmt einfach, welche aus dieser Familie von Relativitäten auf unser Universum zutrifft.

Aber relative Zeit: Das widerspricht doch wohl all unseren Intuitionen? Lassen Sie mich versuchen, Sie vom Gegenteil zu überzeugen.

Obwohl die relative Zeit, die Domagoj Pandža diskutiert, zeigt, dass Gleichzeitigkeit relativ ist und dass verschiedene Beobachter unterschiedliche Zeiten zwischen zwei Ereignissen messen, ist die Lorentz-Transformation, die diese Relativitäten definiert, dennoch eine sehr spezielle Transformation, so dass die wichtigsten intuitiven Eigenschaften der Zeit meist rein physikalische Eigenschaften sind ganz unverändert, ganz so . Was sind diese grundlegenden Intuitionen? Für mich sind dies (1) Rhythmus und Häufigkeit natürlicher Prozesse um uns herum relativ zueinander und (2) Kausalität: dh die Wirkungen aller kausalen Faktoren, die wir um uns herum beobachten, scheinen immer nach ihren Ursachen in unserem Universum zu kommen.

Die spezielle Relativitätstheorie ändert nichts an diesen Dingen , obwohl der numerische Wert der Zeit relativ ist. So besonders ist die Lorentz-Transformation.

Wenn sich also das Sonnensystem mit einer Geschwindigkeit relativ zu einem anderen Himmelskörper mit annähernd Lichtgeschwindigkeit durch den Weltraum bewegt, dann hat dies keineAuswirkungen auf die relativen Fortschrittsraten physikalischer Prozesse, die um uns herum stattfinden. Unsere Körper erfahren zirkadiane Rhythmen und Dinge passieren mit unseren Körpern – wir wachsen von Kindern auf, treten in die Pubertät ein, werden zu Erwachsenen und werden unerbittlich alt und sterben: mit Raten, die bestimmte, wiederholbare Beziehungen zu der offensichtlichen täglichen Bewegung unserer Sonne haben, ebenso wie wichtige natürliche Ereignisse wie z wie die Jahreszeiten. Die zeitlichen Beziehungen zwischen uns und den physikalischen Prozessen um uns herum sind also alle gleich. So "fühlt" sich die Zeit für uns an, als würde sie normal vergehen, wenn wir uns auf Dinge in der Welt beziehen, die alle noch relativ zu uns sind oder sich sehr langsam bewegen. Das ist im Grunde das Prinzip von Galileo. All diese "Normalität" herrscht vor, obwohl unser Sein im fernen Himmelskörper unsere körperlichen Prozesse beobachten wird: Alterung biologischer Wesen, Zerfall metastabiler Teilchen und so weiter sehr langsam relativ zu ihren lokalen physikalischen Prozessen aufgrund unserer langsameren relativen Zeit relativ zu ihrer. Und wenn wir fortschrittliche Teleskope bauen, werden wir tatsächlich beobachtenihre physischen Prozesse bewegen sich auch relativ zu unseren langsam!

Das klingt seltsam, aber hier ist der Clou. Denn die Lorentz-Transformation ist so, dass sich keine Ursache-Wirkungs-Beziehung schneller ausbreiten kann als$c$, können wir nicht sofort Notizen darüber vergleichen, was in unseren lokalen Frames passiert. Die Verzögerung bei jeder Signalisierung zwischen den beiden Rahmen verhindert jeglichen Widerspruch, der sich aus der gegenseitigen Zeitverlangsamung jedes Rahmens relativ zum anderen ergibt. Das liegt daran, dass uns die Lorentz-Transformation sogar etwas über Galileos Prinzip hinaus gibt: Denn obwohl wir mit unserem weit entfernten, sich relativ bewegenden Beobachter nicht einmal über die Reihenfolge, in der Dinge, die wir in den Rahmen des anderen beobachten, geschehen, uneins sind, werden wir uns nie über die Reihenfolge der Kausalitäten widersprechen verwandte Veranstaltungen . Ursachen kommen niemals nach WirkungenTrägheitsrahmen, den wir beobachten, egal wie er sich relativ zu uns bewegt. Unsere physikalische Intuition der Kausalität wird wunderbar von der speziellen und allgemeinen Relativitätstheorie respektiert. Die Topologie des Netzes kausaler Verbindungen zwischen physikalischen Ereignissen in der Raumzeit ist völlig unverändert , obwohl das Netz ein wenig gedehnt und gestaucht werden kann, wenn wir es aus verschiedenen Inertialsystemen betrachten. Die grundlegendste Intuition von allen – Kausalität – überlebt.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass unsere physikalischen Vorstellungen von Zeit: wie schnell sich unser Körper ändert, Tag und Nacht und die Jahreszeiten nicht geändert werden und alle kausalen Beziehungen, die wir beobachten können, durch die Relativitätstheorie unverändert bleiben. Wir sehen nur winzige Unterschiede, wenn wir beginnen, den Geschwindigkeiten dieser Prozesse Zahlenwerte zuzuordnen, und wir sie mit Uhren messen, die uns nur die höchste Technologie geben kann. Nichtsdestotrotz gelten alle kausalen Beziehungen, egal wie schwerwiegend spezielle relativistische Effekte werden.

Ich sage mehr über all diese Dinge in meinem Artikel, der hoffentlich bald veröffentlicht wird: Ich habe ihn beim European Journal of Physics eingereicht. Einen Vordruck davon gibt es hier:

Rod Vance, „Von Gruppen, Galileo und was so besonders an der Lichtgeschwindigkeit ist“

Ich gebe auch eine Zusammenfassung in meiner kürzlichen Antwort auf die Physics SE-Frage "Wenn alle Bewegung relativ ist, wie hat Licht eine endliche Geschwindigkeit?"

Die relativistischen Effekte sind real und wurden experimentell bestätigt. Das Universum gehorcht tatsächlich der allgemeinen Relativitätstheorie, die in Abwesenheit eines Gravitationsfeldes genau der speziellen Relativitätstheorie ähnelt und ihr im Gravitationsfeld der Erde sehr ähnlich ist. Gemäß der speziellen Relativitätstheorie verlangsamen sich die inneren Uhren aller Objekte um den Faktor 1/sqrt(v^2 - c^2) und ziehen sich in der Länge um den Faktor 1/sqrt(1 - v^2/c^2) zusammen ) in Fahrtrichtung. Tatsächlich sagt die spezielle Relativitätstheorie auch voraus, dass es keine Möglichkeit gibt, absolute Bewegung zu erkennen. Meine Antwort hierzeigt, wie das trotz Zeitdilatation sein kann. Gemäß der allgemeinen Relativitätstheorie ticken stationäre Uhren schneller, wenn sie höher sind, und die Änderungsrate von ln (Zeitkontraktion) mit der Höhe beträgt g/c^2, wobei g die Gravitationsfeldstärke ist.

Wenn Sie darüber nachdenken, existiert / fließt die Zeit, wie wir sie kennen, nicht wirklich - es sind unsere mentalen Manifestationen der Welt um uns herum, die wir uns als Zeit vorstellen. Zum Beispiel ist das, was wir sehen, nicht wirklich da, wie wir es sehen. Das Objekt sendet uns Lichtwellen (möglicherweise nur einen kleinen Teil dessen, was das Objekt wirklich ist), unsere Augen müssen dann die Lichtwellen entschlüsseln und unser Gehirn muss das neuronale Signal von unseren Augen entschlüsseln. Daher gibt es viele Ebenen der Filterung, die ablaufen, wenn wir versuchen, das Universum zu verstehen.

Diese Filterung macht es schwierig, den Lauf der Zeit zu verstehen. Die Zeit vergeht nicht wirklich. Zeit existiert nicht wirklich und sie fließt oder vergeht definitiv nicht. Was Zeit ist - ist nur die Veränderung von Teilchen relativ zu anderen Teilchen. Unser Gehirn erkennt die sich ändernde Umgebung im Laufe der Zeit, wodurch sich die Dinge ändern, aber die Geschwindigkeit, mit der sich die Dinge relativ zu anderen Dingen ändern, macht unser Gehirn sich der Zeit bewusst.

Zu diesem Zweck müssen wir an die Teilchen denken – wenn viele Teilchen auf engstem Raum dicht beieinander liegen, werden sie langsamer, weil sie sich nirgendwohin bewegen können und andere Kräfte sie daran hindern, ihre Form so schnell zu ändern, wie sie es sonst tun würden. Daher bewegt sich ein masseschweres Objekt im Vergleich zu anderen Objekten langsamer, da sich die Partikel im Vergleich zu Partikeln außerhalb des Objekts nicht so schnell ändern. Das ist im Wesentlichen das, was Einstein sagte: Objekte mit großer Masse bewegen sich langsamer als Objekte mit geringerer Masse. Einstein verstand auch, dass ab einem bestimmten Schwellenwert die Energie, die aufgewendet wird, um Partikel ihre Form zu ändern, auch in Energie umgewandelt werden kann, die Partikel dazu veranlasst, sich zu bewegen (E = MC ²). Daher verbraucht ein sich bewegendes Teilchen mehr Energie als ein anderes Teilchen gleicher Masse im Stillstand und bewegt sich daher auch schneller durch die Zeit. Wenn also die Massen zwischen zwei Objekten gleich sind, bewegt sich das eine schneller durch die Zeit zum anderen Objekt.