Jan Peter Apel

Zeitdilatation
Was ist Zeitdilatation? Was ist überhaupt Zeit?
Wo läuft sie, wo nicht?

Zeitdilatation ist ein realer Vorgang in der Natur und keiner, der nur durch bestimmte Sichtweisen fiktiv entsteht. Im alltäglichen Leben ist er jedoch nicht wahrnehmbar, da seine Auswirkungen so gering sind, daß sie nur mit äußerst genauen Meßinstrumenten zu finden sind. Der Nachweis der Zeitdilatation ist mit Uhren in Flugzeugen und auf Bergen gemacht worden. Sie gehen im Vergleich zu ruhenden Uhren am Boden im Flugzeug langsamer, auf Bergen schneller. Beides wirkt sich auch auf die Uhren in den Satelliten aus, die das Navigationssystem ermöglichen. Sie gehen in Summe aus dem Höhen- und Geschwindigkeitseinfluß langsamer und mußten deswegen auf der Erde schneller eingestellt werden, damit sie auf ihrer Umlaufbahn mit den Uhren auf der Erde gleich gehen.
Uhren sind aber nur die Meßgeräte, die die Zeitdilatation anzeigen. Denn nicht nur sie gehen langsamer, sondern alles: ein Rad dreht sich langsamer, chemische Reaktionen gehen langsamer, unser Denken geht langsamer und und auch unser Altern. Auch radioaktive Zerfälle finden langsamer statt, durch die die Zeitdilatation zuerst entdeckt wurde. In großer Höhe entstehen durch die Sonnenstrahlung sogenannte Myonen. Das sind kleinste Teilchen, die durch einen radioaktiven Zerfall zu normalen Elektronen werden. Ihre Lebensdauer ist nachweislich nur so kurz, daß sie aus ihrer Entstehungshöhe selbst mit Lichtgeschwindigkeit nicht bis zur Erdoberfläche gelangen könnten. Sie kommen aber hier unten an in einer Anzahl, die das Mögliche der durch die Zerfallstatistik unterliegenden einzelnen späteren Zerfällen weit übersteigt.

In der Schule wird die Zeitdilatation mit einer Lichtuhr erklärt, siehe die folgende Animation. Links ist eine Vergleichsuhr dargestellt und rechts die Uhr, die die Zeitdilatation aufzeigen soll, die durch ihre Bewegung entsteht. Diese Lichtuhr ist speziell für den Zweck der Erklärung der Zeitdilatation als Gedankenexperiment erfunden.   


Ein Photonhaufen als Lichtpunkt (gelb) bewegt sich zwischen zwei Spiegeln auf und abwärts. An den Auftreff- bzw. Umkehrpunkten stelle man sich das Tick und Tack vor. Bewegt sich nun die rechte Lichtuhr seitwärts, so sieht ein Beobachter aus genügender Entfernung die Photonen schräg der Uhr folgend (orange punktierte Linie). Da die Wege des Lichtpunktes durch die seitliche Bewegung der Uhr länger werden, ginge diese langsamer.
Diese Schul-Licht-Uhr ist jedoch noch nie gebaut worden, da technisch z. Zt. auch nicht möglich, so daß eine experimentelle Bestätigung nicht existiert. Da sie aber so einfach erscheint, werden Gedankenfehler ausgeschlossen. Zudem stellt die Mathematik eine Art von Bestätigung: wird aus der Geometrie der schrägen Wege der Photonen in der Licht-Uhr der Faktor für die Berechnung der Zeitdilatation abgeleitet, so ist das Ergebnis ein voller Erfolg, es führt zu stimmigen Berechnungen. Aus diesen positiven Ergebnissen folgerte man rückschließend, daß die Lichtuhr auch so funktioniert wie angenommen.
Das tut sie leider nicht, sondern es handelt sich um einen klassischen Zirkelschluß. Ihre Konstruktion enthält einen grundsätzlichen Gedankenfehler. Bewegen sich die Spiegel mit der Uhr, so weiß das der Lichtpunkt gar nicht. Er würde am Startort der Uhr verbleiben und nach Wegbewegung der Spiegel wegfliegen. Das läßt sich leicht nachprüfen: die Reflektion eines Lichtstrahls von z. B. einem sich seitlich weggeschobenen Spiegel geht immer zum gleichen Ort, ob sich der Spiegel bewegt oder nicht. Ein Beobachter von außen würde also in einer bewegten Lichtuhr keinen Lichtpunkt auf schrägen Wegen zwischen den Spiegeln sehen, sondern nur die Bewegung des Spiegelpaares.
Diese schulische "Erklärung" der Zeitdilatation mit der Lichtuhr ist nur eine didaktische bildliche Glaubbarmachung, daß es die Zeitdilatation gibt und wie sie sich berechnet. Den wahren Sachverhalt von Ursache nach Wirkung zeigt sie nicht auf: sie ist kein Original der Natur, aus dem sich eine Theorie für die Zeitdilatation ableiten ließe.  


Die wahre Funktion einer Lichtuhr

Der Funktionsgrundsatz lautet: die Bewegung eines Lichtpunktes bezieht sich auf den das Weltall bis in die Atome hinein ausfüllenden Äther und nicht auf das Gehäuse, in dem er gefangen ist. Wenn er zwischen zwei sich bewegenden Spieglen pendeln soll, muß er in entsprechender Weise schräg eingeschossen werden.
Der Abstand des eingezeichneten Gitterrasters ist die Länge des Vektors der Lichtgeschwindigkeit. Die Uhr bewegt sich in der folgenden Animation, wie an dem Gitterraster ersichtlich, mit halber Lichtgeschwindigkeit. Die Photonen des Lichtpunktes bewegen sich in der Richtung ihres Bewegungsvektors mit Lichtgeschwindigkeit gegenüber dem Äther. Die schräge Bewegungsbahn des Lichtpunktes ist also keine nur Ansicht von außen, sondern der tatsächliche Weg des Lichtpunktes. Die Striche des Bewegungsvektors des Lichtpunktes können auch als Schweife gedeutet werden, die der Lichtpunkt hinter sich herzieht und damit seine wahre Bewegungsbahn verrät.



Die Lichtuhr ist in ihrer optischen Darstellung identisch mit der Schul-Lichtuhr, die aber einen Beobachter benötigt. Eine bewegte Uhr muß aber ohne Beobachter alleine wissen, daß sie sich bewegt! In der ruhenden Uhr links im Bild ist der Lichtpunkt in der Zeit, in der er in der bewegten Uhr einmal auf- und abgelaufen ist (ein Tick-Tack), schon wieder auf dem Weg nach oben. Das zeigt, daß die Zeit in der bewegten Uhr langsamer vergeht.
 
Die Lichtuhr funktioniert nach ganz normalen trigonometrischen Gesetzen

Die geometrischen Laufwege des Lichtpunktes in der bewegten Uhr gegenüber dem Äther sind gleich den bildhaften, die der Beobachter der Schul-Lichtuhr sieht. Deshalb ergibt die Geometrie der Schul-Lichtuhr zufällig auch die richtige Berechnung für die Zeitdilatation. Daß der Lichtpunkt entsprechend schräg in die Lichtuhr eingeschossen werden muß, ist der Schul-Lichtuhr aber unbekannt, sie unterstellt einfach, daß bei Bewegung  der Uhr der Lichtpunkt einfach mitgeht entsprechend dem derzeitigen Verständnis für Inertialsysteme.

Ein Experiment allein, insbesondere ein nur Gedankenexperiment, ist nicht ausreichend, um darauf Theorien zu entwickeln. Das blieb beim Michelson-Morley-Experiment genau so  unbeachtet wie bei der Schul-Lichtuhr. In jedem Fall sind in der Physik vor Postulierungen von Theorien Kontrollexperimente erforderlich, entweder durch andere Personen oder andere oder geänderte Experimente. Letzteres geschieht hier dadurch, daß die Uhr gedreht wird. Die folgende Animation zeigt die gleiche Uhr, nun jedoch in Richtung der Bewegung um 90 Grad gedreht. Die Schullichtuhr, in der nach Einstein der Lichtpunkt in dieser Lage der Uhr mit Lichtgeschwindigkeit bezogen auf die Spiegel pendeln müßte, würde dabei aber keine Zeitdilatation zustande bringen. Die entsteht erst, wenn der Lichtpunkt seine Geschwindigkeit gegenber dem Äther besitzt. Der Äther macht Bewegungen wie hier einer Uhr nicht mit! Daß Licht die Welle eines schwingungsfähigen Mediums ist, bricht sich auch langsam Bahn: Robert Laughlin in "Abschied ven der Weltformel", Ste. 167:" ... so bleibt nichts als die Forderung, daß Licht Eigenschaften besitzen muß, die dem Vorbild des Schalls entsprechen". (Solch kritische Hinterfragungen und vorwärts strebende Sichten finden sich in deutscher Literatur nicht.)



Das Ergebnis der Lichtuhr mit Bewegung in anderer Richtung ist nun das gleiche. Das ist, im Gegensatz zu nur mathematischen Stimmigkeiten, eine wirkliche Bestätigung für das erste Experiment.

Bevor die Theorie für die Zeitdilatation formuliert werden kann, ist natürlich erforderlich, daß geklärt wird, was Zeit überhaupt ist. Man kann nicht Zeitdilatation verstehen wollen, ohne zu wissen, was Zeit ist. Zeit konnte bisher deshalb noch nicht definiert werden, weil auch eine philosophische Aussage berücksichtigt sein sollte. Das aber geht nicht, zumal Philosophie auch keine exakte Wissenschaft ist. Zeit ist allein als physikalische Größe zu definieren und das zunächst auch nur für die Newton'sche Physik, wobei diese aber die einzige in diesem Kosmos ist.

Für die Newton'sche Physik ist Zeit Änderung.
Ändert sich nichts, gibt es keine Zeit oder sie steht still.
Änderungen können nur an Dinglichem festgestellt werden,
was selbstverständlich bedeutet, daß Zeit an Materie gebunden ist.
Zeit für die Newton'sche Physik ist eine rein mechanische Angelegenheit.
Die Newton'sche Physik gilt vom
Makrokosmos bis zum Mikrokosmos mit seiner Quantenmechanik.

Ein natürlicher Zeitabschnitt ist im Großen der, den die Erde durch ihre Rotation gegenüber der Sonne bildet. Er ist Ausgangspunkt unseres Zeitmaßstabes. Im Inneren von Materie wird Zeit am anschaulichsten in einem Atom. Eine Umdrehung eines Elektrons (egal ob als Teilchen oder Welle) ist eine Standardzeitspanne. Diese unsichtbare Umdrehung der Elektronen wirkt sich aber bis ins Große aus, so daß sich auch große Räder per Zeitdilatation langsamer drehen, genau so wie die Elektronen im Inneren der Materie. Z. B. könnten sich Propeller an einem Flugzeug nicht mehr drehen, wenn das Flugzeug mit Lichtgeschwindigkeit gegenüber dem Äther flöge. Die Propeller können sich nur noch nach vorn bewegen, weil sie für zusätzliche Umfangsrotationen an ihren Spitzen schneller als Lichtgeschwindigkeit sein müßten, was nicht geht.
Ein geometrischer Raum kann keine Zeit haben. "Raumzeit" als eine Interpretation aus der Mathematik der allgemeinen Relativitätstheorie ist ein fiktives mathematisches Konstrukt ohne natürliche Basis.

Zeitdilatation entsteht dadurch, daß Abläufe, z. B. in bewegten Uhren, dadurch langsamer werden,
daß deren Unruhen (pendelnder Lichtpunkt zwischen Spiegeln oder Elektronen, die Atomkerne umkreisen)
neben ihren Hin- und Her- oder Umkreisungsbewegung auch noch die Grund-Bewegung der Uhr mitmachen müssen.

In der Lichtuhr muß sich der Lichtpunkt mit der Uhr und zusätzlich zwischen den Spiegeln bewegen, mit Lichtgeschwindigkeit auf seiner Bahn bezogen auf den Äther! Diese Theorie führt zur identischen mathematischen Formel für den Berechnungsfaktor der Zeitdilatation wie die zufälligerweise auch ergebnisrichtige, physikalisch aber falsche, "Beobachtungs-Theorie" der Schullichtuhr.

Zeitdilatation entsteht dadurch, daß die Geschwindigkeit von Materie
gegenüber dem Äther durch die Lichtgeschwindigkeit begrenzt ist.
Dieser Geschwindigkeits"vorrat" muß sich z. B. in der Lichtuhr
auf seitliche und vorwärts gerichtete Vektoren aufteilen,
so daß bei Lichtgeschwindigkeit keine seitlichen Bewegungen
 (Unruhebewegung einer Uhr) mehr möglich sind.




Eine richtige physikalische Theorie ist niemals mathematisch sondern verbal und muß zunächst einmal das verständlich und nachvollziehbar erklären können, was sie erklären will. Das ist hier die Beantwortung der Frage: Was ist Zeitdilatation? (Als anderes Beispiel muß eine Theorie für die Gravitation erklären können: "Was ist Gravitation?") Solange Theorien das nicht konsistent können, sind sie definitiv falsch. Was also ist Zeitdilatation? Physikalische Theorien bestätigen sich niemals dadurch, daß sie zu quantitativ richtigen Ergebnissen führen, das können auch falsche Theorien (für die Gravitation allein fünf!).

Zeitdilatation ist die Verlangsamung des mechanischen Zeitablaufes in bewegten Objekten,
weil alle Bewegungen, die für den inneren Zeitfortschritt wie die für die äußeren Bewegungen,
aus der nur maximal möglichen Lichtgeschwindigkeit entnommen werden können. 

Deshalb wird der Zeitfortschritt auch null (die Zeit steht still),
wenn die gesamt mögliche Geschwindigkeit nur für die Fortbewegung verbraucht wird,
es sind dann keine zusätzlichen seitlichen Bewegungen mehr möglich.  

Zeitdilatation läßt sich auch mit  alltäglichen Vorgängen handfest erklären. Zwei Schlittschuhläufer befinden sich auf einer Eisfläche. Diese ist der Bezugspunkt für die Geschwindigkeiten beider. Die beiden stellen die Funktion einer Uhr dar. Dazu umkreist einer den anderen auf gleichem Radius mit seiner konstanten Höchstgeschwindigkeit. Ein Umlauf um den anderen noch still stehenden ist die Zeiteinheit im Ruhezustand der "Uhr". Bewegt sich nun der Umkreiste in gerader Linie, so muß der Umkreisende diesen bei jeder Umkreisung einmal überholen und wieder zurückfallen. Da das Überholen mehr Zeit benötigt als das wieder zurück fallen, wird die Zeit für eine Umrundung länger, die Schlittschuhläufer-"Uhr" erleidet eine Zeitdilatation. Läuft der Umkreiste mit der gleichen maximalen Geschwindigkeit wie der Umkreisende, so kann letzterer keine Umkreisungen mehr vollführen, er kann nicht mehr überholen, die Schlittschuhläuferuhr steht still, genau so wie eine Atomuhr, da die Elektronen ihren Atomkern nicht mehr überholen können, wenn sich dieser mit Lichtgeschwindigkeit gegenüber dem Äther bewegt.

Zeitdilatation tritt bei allem auf, was sich gegenüber dem Äther bewegt. Das gilt für mechanische, biologische und radioaktive Vorgänge. Bei gravitativen Bewegungen (freier Fall) entsteht keine Zeitdilatation. Sie sind keine Newton'schen Bewegungen durch Beschleunigungen gegen die Trägheit von Materie. Gravitative Bewegungen beziehen sich nicht auf den Bezugspunkt Newton'scher Bewegungen, den Äther, sondern sind Bewegungen des Äthers, der den absoluten Bezugspunkt für die Newton'sche Physik stellt.

Zeitdilatation ist eine physikalische Größe wie z. B. auch Temperatur. 
Sie zeigt die absoluten Newton'schen Bewegungsgeschwindigkeiten
 gegenüber dem Fixpunkt der Welt, dem Äther, auf. 




Warum besteht auch auf der Erdoberfläche eine Zeitdilatation?
Diese wird mit zunehmender Höhe kleiner, was z. B. Uhren auf Bergen gegenüber denen im Tal schneller laufen läßt.

Zeitdilatation entsteht immer dann, wenn sich Materie durch den Äther hindurch bewegt. Das gilt dann natürlich auch umgekehrt, wenn die Materie still steht, aber der Äther durch die Materie hindurch fließt. Das geschieht auf der Erdoberfläche: der Äther fließt vertikal in die Erde hinein, warum muß noch geklärt werden. Damit besteht ebenfalls eine Bewegung zwischen einer Uhr und dem Äther mit den gleichen Folgen, einer Verlangsamung der Uhr, also eine Zeitdilatation. Da nach den Durchflußgesetzen die Zuflußgeschwindigkeit zu Kugeloberflächen quadratisch zum Abstand abnimmt (was zum ersten Mal erklärt, warum die gravitative Wirkung mit dem Quadrat zum Abstand schwächer wird), wird die Zuflußgeschwindigkeit des Äthers mit wachsendem Abstand kleiner. Somit laufen Uhren mit zunehmender Höhe schneller.


Die Animation zeigt zwei Uhren, wovon die linke trotz ihrer Fallbewegung in Höhe der Fluchtgeschwindigkeit eines Himmelskörpers von halber Lichtgeschwindigkeit die zum Äther ruhende Uhr ist. Die rechte ist gegenüber der Oberfläche dieses Himmelskörpers in Ruhe, wird aber vom Äther durchströmt, was die Zeitdilatation in ihr auslöst. Die Zeitdilatation auf der Erdoberfläche hat auch exakt den Betrag, der sich aus einer Geschwindigkeit in Höhe der Fluchtgeschwindigkeit ergibt. Diese mathematische Übereinstimmung ist zwar kein Beweis für die physikalische Richtigkeit, aber die Voraussage der Theorie, daß dies so sein muß.



Zeitdilatation entsteht nur durch Bewegung gegenüber dem Äther.
Es gibt keine gravitative Ursache zu ihrer Entstehung.

Ein Objekt hat dann keine Zeitdilatation, wenn es sich gegenüber dem Äther nicht bewegt. Eine Uhr ohne Bewegung gegenüber dem Äther hat ihren schnellst möglichen Zeitgang, die Null-Zeit, die damit eine Naturkonstante darstellt.

Selbstverständlich kommt das Licht gegen den einfließenden Äther, also nach oben, langsamer voran, da es seine Geschwindigkeit gegenüber dem Äther hat. Fließt Licht neben einem Himmelskörper vorbei, so wird es dadurch, daß sich der Äther zum Himmelskörper hin bewegt, mit zu ihm hin abgelenkt. Aus einem schwarzen Loch kann deshalb kein Licht entfliehen, weil der Äther mit Überlichtgeschwindigkeit in es hinein fließt. Zum Zweiten entsteht an der Oberfläche eines schwarzen Loches gar kein Licht, da die Zeit durch die Zeitdilatation dort still steht, so daß es auch keine elektromagnetischen Schwingungen mehr gibt.


Resümee.
Die Newton'sche Physik wird als eine mit für alle Geschehnisse im Kosmos gleich laufenden Zeit beschrieben. Zeitgang ist die Geschwindigkeit von Änderungen materieller Zustände, also eine rein mechanische Sache ohne irgendwelche philosophische Einflüsse. Zeitdilatation führt dazu, daß die Zeit in unterschiedlichen Inertialsystemen  unterschiedlich schnell abläuft. Inertialsysteme sind Systeme, die eine Bewegung gegenüber dem Äther haben. Die mathematischen Bearbeitungen führten zu für normal Sterbliche unbegreifbaren Vorstellungen über die Welt, was letzlich im sogenannten "Alles ist relativ" mündete und jeglichen festen Boden für begreifbares Denken entzog. Gott sei Dank ist das nun Makulatur. Es gibt selbstverständlich eine für alles im Kosmos geltende gemeinsame Zeit. Es ist die, die ein Körper hat, der von Anfang an (Big Bang) in Ruhe zum Äther geblieben ist und und niemals nach Newton'scher Physik beschleunigt wurde. Die Zeit läuft in Inertialsystemen entsprechend ihren Geschwindigkeiten langsamer als die absolute in einem Körper, der in Ruhe zum Äther geblieben ist und damit ein ausgezeichnetes Inertialsystem darstellt. Das ist das ganze Geheimnis über Zeit in dieser Welt.


kosmosphysik.de