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.
![](Schullichtuhr.gif)
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