Nutzen und Schaden der Einsteinschen ART und SRT

[Kurt]

es ist egal, ob sich die Uhr in einem geschlossenen oder offenen Waggon befindet.

Ja

Es gibt zwei Sichtweisen;
a) Uhr A bewegt sich auf Uhr B zu, und kommt dann bei Uhr B zur Ruhe.
Oder eben umgekehrt:
b) Uhr B bewegt sich auf Uhr A zu und kommt bei Uhr A zur Ruhe.

Beides sind legitime Sichtweisen, beides ist richtig.

Ich frag mich da, was gilt a) oder b) wer war der bewegte und wer der ruhende?

Da hilft kein "ích frage mich da" weiter, sondern einfach nur ein Vergleich, beruhend auf Realität. Diese bestimmt welche Uhr langsamer getaktet hat weil sie die Bewegte war.
Ab da ist alles klar, klar welche am Ende mehr Zeiteinheiten anzeigt.
Diese Klarheit lässt sich leicht feststellen.
Die Uhren werden, dann wenn sie sich treffen, verglichen.
Diejenige die weniger Zeiteinheiten anzeigt ist die Uhr die (ev. mehr) bewegt war.

Weil die Uhren sich nicht sehen können können sie auch nicht aushandeln welche von beiden nun langsamer zu gehen hat.
Beim "Zugfahren" sind diese Situationen dargelegt, es ist nicht nur so, dass genau erkennbar ist welche Uhr bewegt war und welche nicht, sondern auch ob sie schnell oder langsam bewegt war.
Da es eindeutig eine Abhängigkeit von "war bewegt" und war nicht oder weniger bewegt gibt, ist deine Aussage:

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Es gibt zwei Sichtweisen;
a) Uhr A bewegt sich auf Uhr B zu, und kommt dann bei Uhr B zur Ruhe.
Oder eben umgekehrt:
b) Uhr B bewegt sich auf Uhr A zu und kommt bei Uhr A zur Ruhe.

Beides sind legitime Sichtweisen, beides ist richtig.
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zwar legitim aber halt eindeutig unterscheidbar welche davon richtig ist.
Da dies auch dann unterscheidbar ist wenn der Deckel drauf ist ist gezeigt das es nicht davon abhängig ist wie die im Zug bewegte Uhr taktet, auch nicht davon ob im Zug weitere Uhren sich befinden.
Auch nicht davon ob du am Zuganfang und Zugende weitere Uhren postierst und dann die Uhr im Waggon oder sonstwo davon beeinflusst wird oder auch nicht.
Diese weiteren Uhren beirken auch nicht das plötzlich, nachdem diese hingestellt wurden, die Uhr im Waggon langsamer geht als die beiden Uhren an den Zugenden.
Auch die Uhren an beiden Bahnhöfen werden deswegen nicht anders takten als vorher, also nicht langsamer als die beiden Uhren am Zuganfang und Zugende.
Das ändert sich auch nicht wenn du den Deckel vom Waggon hochklappt und sich alle Uhren sehen können.

Dieses Verhalten zeigt, dass es eine viel tieferliegende Ursache dafür gibt, dass die Uhr im Waggon geschwindigkeitsabhängig taktet.

Durch Auswertung des Uhrenganges ist somit erkennbar, ob die Uhr gegen den Bezug ruht,
ob sie bewegt ist und wie schnell sie bewegt ist.

falsch- durch die Auswertung des Uhrengangs, ist somit erkennbar, welche Uhr bewegt wurde.

Genau, durch die Auswertung der Taktung der U2 ist erkennbar ob der Zug bewegt ist und auch wie schnell er bewegt ist.

Kurt

.

[sanchez]

Es gibt zwei Sichtweisen;
a) Uhr A bewegt sich auf Uhr B zu, und kommt dann bei Uhr B zur Ruhe.
Oder eben umgekehrt:
b) Uhr B bewegt sich auf Uhr A zu und kommt bei Uhr A zur Ruhe.

Beides sind legitime Sichtweisen, beides ist richtig.

Für eine bewegte Uhr musst du eine Strecke festlegen und die Zeit messen, um die Geschwindigkeit zu ermitteln.
Bei a) hat A weniger Zeit gezählt
Bei b) hat B weniger Zeit gezählt
Weil bei a) und b) die Orte der Strecke unterschiedlich sind.
a) sagt der zweite Ablesepunkt sei da
b) sagt der zweite Ablesepunkt sei woanders


Folgendes Szenario:

Du startest bei der Erde. Die Uhr auf der Erde zeigt eine Zeit an, 12:43.
Du fliegst zwanzig Lichtjahre und triffst auf eine Uhr, die zur Erde ruht.
Dann hat diese Uhr in zwanzig Lichtjahren Entfernung von der Erde, genauso viel Zeit, seit dem Start von der Erde gezählt, wie die Uhr auf der Erde.
Du kannst beim Start dieser Reise, diese beiden entfernten Uhren auf null stellen, dann wird, wenn du ankommst bei dieser entfernten Uhr,
diese Uhr, das Gleiche anzeigen, wie im Gleichen Moment die Uhr auf der Erde.

Beim Start auf der Erde war die Zeit 12:43, bei Ankunft am zwanzig Lichtjahre entfernten Stern sei die Zeit 22:56.
Dann weißt du, dass in diesem Moment, auf der Erde die Uhr ebenso 22:56 anzeigt.
Weil diese beiden Uhren zueinander ruhen.
Das bedeutet synchron. Das bedeutet Ruhesystem.

Merke: Ruhesystem hat eine Zeit, die für alle Uhren gilt, egal wo, die zueinander ruhen.

Das ist ein bisserl so wie die Geschichte vom Hase und Igel.

Der Hase ist schnell und bewegt sich entlang einer Strecke, aber immer wenn er bei einem Etappenziel ankommt, ist der Igel schon da.
Auf die Uhren übertragen:
Die bewegte Uhr, bewegt sich entlang einer Strecke, aber immer wenn die Uhr ankommt, muss sie sich vergleichen mit der Uhrzeit vom Startpunkt.
Egal wo, in Millionen Lichtjahren Entfernung, zeigt die Uhr im Gleichen Ruhesystem, wie die Startuhr, die Zeit an, die die Uhr am Startpunkt gerade anzeigt.
Und da zeigt die bewegte Uhr immer weniger verstrichene Zeit an.
Dieser Zeitunterschied hängt von zwei Dingen ab. -Geschwindigkeit und Dauer der Bewegung.

Und hast du verstanden was ein Ruhesystem ist?

Es ist ein Problem, es gibt im Universum keine Universalzeit.
Nein es ist so, dass Objekte, die zueinander ruhen, in der Zeit synchron in der Zeit voranschreiten, bewegte Objekte aber in einer anderen Zeit.
Jetzt könnte man fragen, welche Objekte haben seit Anbeginn der Zeit am wenigsten Zeit erlebt (weil sie z.B. bewegt waren).
???

[Frau Holle]

Es gibt zwei Sichtweisen;
a) Uhr A bewegt sich auf Uhr B zu, und kommt dann bei Uhr B zur Ruhe.
Oder eben umgekehrt:
b) Uhr B bewegt sich auf Uhr A zu und kommt bei Uhr A zur Ruhe.

Beides sind legitime Sichtweisen, beides ist richtig.

Ich frag mich da, was gilt a) oder b) wer war der bewegte und wer der ruhende?

Stimmt: Beides ist richtig.

Die erste Frage ob a) oder b) gilt ist aber sinnlos. Denn es wurde ja festgestellt: Beides ist richtig.
Deshalb gilt a) und b), nicht a) oder b).

Die zweite Frage, wer der Bewegte und wer der Ruhende ist, ist ebenfalls unsinnig. Denn es wurde ja festgestellt: Uhr A bewegt sich auf Uhr B zu und Uhr B bewegt sich auf Uhr A zu.

Man muss man immer angeben, worauf sich eine Bewegung (z.B. eine Geschwindigkeit) bezieht. Die Bewegung der Uhr A bezieht sich auf den Ort der Uhr B und die Bewegung der Uhr B bezieht sich auf den Ort der Uhr A. Absolute Ruhe oder absolute Bewegung gibt's nicht.

Wir haben also für richtig befunden:

1. Uhr A bewegt sich auf Uhr B zu. Das bedeutet: A ist bewegt relativ zu B, bezogen auf B.
B tickt derweil in Ruhe vor sich hin, ganz unabhängig von A, und zwar synchron mit allen denkbaren Uhren – ob sie existieren oder nicht – deren Abstand zu B konstant bleibt.

2. Uhr B bewegt sich auf Uhr A zu. Das bedeutet: B ist bewegt relativ zu A, bezogen auf A.
A tickt derweil in Ruhe vor sich hin, ganz unabhängig von B, und zwar synchron mit allen denkbaren Uhren – ob sie existieren oder nicht – deren Abstand zu A konstant bleibt.

Es ist unsinnig zu fragen, wer von beiden "der" Bewegte ist. Beide sind relativ zueinander bewegt.
Bei zwei Brüdern fragt auch niemand, wer von beiden "der" Bruder ist. Jeder sagt korrekt vom anderen, dass er der Bruder ist. Einen absoluten Bruder gibt's nicht, ebenso wenig wie eine absolut ruhende oder absolut bewegte Uhr.
Oder sollen die Jungs etwa streiten "Ich bin der Bruder." – "Blödsinn! Ich bin der Bruder!" – "Falsch! Ich bin es! "...

Da hilft kein "ích frage mich da" weiter, sondern einfach nur ein Vergleich, beruhend auf Realität.

Die Realität ist: Ein Vergleich sagt nichts aus! Es braucht immer zwei Vergleiche, einen vorher und einen nachher.

Warum wohl? Mach' ein Foto vom Autorennen mit zwei Autos drauf, die zufällig nebeneinander sind. Welches ist das schnellere? Das kann man unmöglich sagen. Es braucht ein zweites Foto, auf dem man sehen kann welches überholt hat. So ist das auch mit den Uhrenvergleichen. Es braucht immer zwei. Das hört sich trivial an, ist aber sehr wichtig.

Die Uhren werden, dann wenn sie sich treffen, verglichen.

Und natürlich dort, wo sie sich treffen. Und zwar wie gesagt unbedingt zweimal in Folge. Entscheidend ist, dass die beiden Vergleiche zwangsläufig nicht nur zu verschiedenen Zeiten (zeitlich nacheinander) stattfinden, sondern auch an verschiedenen Orten. Denn die Uhren sind ja relativ zueinander bewegt, ihr Abstand hat sich inzwischen geändert.

Klar soweit, Kurt? Oder steigst du schon wieder aus?

Tatsache ist jetzt: Ein Treffen für den notwendigen zweiten Uhrenvergleich ist unmöglich, weil sich die Uhren bereits beim ersten Vergleich getroffen haben. Danach können sich nicht mehr treffen. Sie sind ja relativ zueinander bewegt, d.h. Uhr A oder B hat sich vom ersten Treffpunkt entfernt und sie kommen für einen zweiten Vergleich nicht mehr zusammen.

Weil das die Realität ist, muss der zweite Vergleich mit anderen Uhren gemacht werden. Und zwar braucht es mindestens noch eine dritte Uhr, die sich mit A oder B trifft. Nennen wir sie mal Uhr C.

Klar soweit? Das sollte doch wohl einleuchten.

Die Frage ist jetzt: Warum sollte diese Uhr C einen vernünftigen Vergleich mit A oder B möglich machen? Sie könnte ja beim Treffen irgend etwas Zufälliges anzeigen, was in gar keinem Zusammenhang steht mit den Uhrzeiten vom anderen Vergleich. Wenn also die beiden nötigen Vergleiche etwas Brauchbares aussagen sollen, muss man so einen Zusammenhang vorher sicherstellen. Dazu kann man vorab alle drei Uhren so präparieren, dass sie beim ersten Treffen gleichzeitig die gleiche Uhrzeit haben. Das nennt man bekanntlich synchronisieren. Ohne Synchronisierung sind all diese Gedankenexperimente für die Tonne.

Bis hierher kann vielleicht sogar Kurt noch geistig folgen, aber danach scheiden sich bekanntlich die Geister.

Für die Synchronisierung muss man sich nämlich im Klaren darüber sein, wo die beiden Treffunkte überhaupt sind und wo die drei Uhren. Das ist entscheidend für das Ergebnis der beiden Uhrenvergleiche. Gemäß SRT laufen zueinander ruhende Uhren permanent synchron. Relativ zueinander bewegte Uhren laufen nicht synchron.

Daraus ergibt sich in den Fällen oben ein Unterschied, wenn wie
a) Uhr C und B zwei zueinander ruhende Bahnhofsuhren sind und die Zuguhr A zuerst Uhr C und dann Uhr B trifft (A geht nach)
b) Uhr C und A zwei zueinander ruhende Zuguhren sind und die Bahnhofsuhr B zuerst Uhr C und dann Uhr A trifft (B geht nach)

Es zeigt sich die bekannte Symmetrie der SRT. Das noch detaillierter zu erklären spare ich mir hier. Die einen wissen es längst und die anderen wollen es wie immer gar nicht wissen.

Diejenige die weniger Zeiteinheiten anzeigt ist die Uhr die (ev. mehr) bewegt war.

Bewegt ggü. was ist eben der Punkt. Mit den Uhrenvergleichen
a) war die Zuguhr A bewegt ggü. dem Ruhesystem der Bahnhofsuhren C und B (A geht nach)
b) war die Bahnhofsuhr B bewegt ggü. dem Ruhesystem der Zuguhren C und A (B geht nach)

Beim "Zugfahren" sind diese Situationen dargelegt, es ist nicht nur so, dass genau erkennbar ist welche Uhr bewegt war und welche nicht, sondern auch ob sie schnell oder langsam bewegt war.

Du machst nur zwei Uhrenvergleiche gemäß a), mit einer Zuguhr und zwei zueinander ruhenden Bahnhofsuhren. In dem Fall hast du ja auch recht mit dem Ergebnis: Die Zuguhr zeigt stets weniger Zeiteinheiten an, abhängig von der Relativgeschwindigkeit. Sie war eindeutig ggü. den synchonisierten Bahnhofsuhren bewegt.

Allerdings ist deine Erklärung dafür nach wie vor nur eine Behauptung, Kurt.
Es liegt nicht an einem "Träger", der die Zuguhr physikalisch beeinflusst. Solche Beeinflussung findet nicht statt. Das beweisen die Uhrenvergleiche gemäß b) mit einer Bahnhofsuhr und zwei zueinander ruhenden Zuguhren: Die Bahnhofsuhr zeigt stets weniger Zeiteinheiten an, abhängig von der Relativgeschwindigkeit. Sie war eindeutig ggü. den synchonisierten Zuguhren bewegt, was hier nochmal zweifelsfrei bewiesen wurde.

Alle Versuche so einen Träger nachzuweisen sind gescheitert. Die SRT kommt ohne ihn aus und die Ergebnisse decken sich mit der Realität im Experiment.
 

[sanchez]

@Kurt

In Bezug was du unter "Zugfahren" in deinem Paper geschrieben hast:

Wenn der reisende im Zug den Zielbahnhof erreicht, und er vergleicht seine Uhr mit der Uhr im Bahnhof.

Da schreibst du richtig, der reisende hat auf seiner Armbanduhr weniger Zeit vergangen, als auf der Uhr im Zielbahnhof.

Aber bedenke, die Uhr im Zielbahnhof, zeigt die Gleiche Zeit an, wie die Uhr im Bahnhof wo der Zug herkommt, am Start Bahnhof.

[Frau Holle]

Das ist ein bisserl so wie die Geschichte vom Hase und Igel.

Der Hase ist schnell und bewegt sich entlang einer Strecke, aber immer wenn er bei einem Etappenziel ankommt, ist der Igel schon da.
Auf die Uhren übertragen:
Die bewegte Uhr, bewegt sich entlang einer Strecke, aber immer wenn die Uhr ankommt, muss sie sich vergleichen mit der Uhrzeit vom Startpunkt.

Tolles Gleichnis, gefällt mir.
 

[Kurt]

@Kurt

In Bezug was du unter "Zugfahren" in deinem Paper geschrieben hast:

Wenn der reisende im Zug den Zielbahnhof erreicht, und er vergleicht seine Uhr mit der Uhr im Bahnhof.

Da schreibst du richtig, der reisende hat auf seiner Armbanduhr weniger Zeit vergangen, als auf der Uhr im Zielbahnhof.

Aber bedenke, die Uhr im Zielbahnhof, zeigt die Gleiche Zeit an, wie die Uhr im Bahnhof wo der Zug herkommt, am Start Bahnhof.

Was schliesst du daraus, was soll ich da bedenken?
Was kann ich daraus schliessen?

Kurt

.

[Frau Holle]

@Kurt
Aber bedenke, die Uhr im Zielbahnhof, zeigt die Gleiche Zeit an, wie die Uhr im Bahnhof wo der Zug herkommt, am Start Bahnhof.

Was schliesst du daraus, was soll ich da bedenken?

Dass man die Bewegung der Zuguhr feststellen kann, die sie sich auf zwei Bahnhofsuhren bezieht, welche zueinander in gewisser Beziehung stehen: Sie ruhen zueinander und zeigen immer gleichzeitig die gleiche Zeit.

Durch die Auswahl der beiden Vergleichsuhren hat man für diese Feststellung ein Bezugsystem als Ruhesystem ausgewählt und benannt. Es ist das, worin die Bahnhofsuhren permanent mit gleichem Abstand ruhen und die Zuguhr nicht.

Denn weil Bewegung immer relativ ist, kann man sie nur beschreiben, wenn man ein Bezugsystem auswählt und benennt, ggü. dem die Bewegung stattfindet. Das ist hier geschehen: Die Zuguhr ist bewegt ggü. dem Ruhesystem der Bahnhofsuhren, passt.

Was kann ich daraus schliessen?

Dass das nicht die einzige Möglichkeit ist die Realität der Zugfahrt korrekt zu beschreiben. Man kann auch die Bewegung einer Bahnhofsuhr feststellen, die sie sich auf zwei Zuguhren bezieht, welche zueinander in gewisser Beziehung stehen: Sie ruhen zueinander (z.B. vorn und hinten am Zug montiert) und zeigen immer gleichzeitig die gleiche Zeit.

Durch die Auswahl dieser Vergleichsuhren hat man für die Feststellung ein anderes Bezugsystem als Ruhesystem ausgewählt und benannt. Es ist das, worin die Zuguhren permanent mit gleichem Abstand ruhen und die Bahnhofsuhr nicht.

Es ist in der Realität der Zugfahrt genau das gleiche, aber nicht dasselbe.

Die SRT sagt eben, dass bei jeder so festgestellten Bewegung immer die beiden Uhren im benannten Ruhesystem mehr Zeiteinheiten zwischen den beiden Vergleichen gezählt haben. Die dritte Uhr, die jeweils ggü. diesem Ruhesystem bewegt ist und als einzige an beiden nötigen Vergleichen beteiligt war, hat weniger Zeiteinheiten gezählt.

Nachtrag: Entsprechend der Alltagserfahrung sagt man salopp, dass die genannte dritte Uhr inzwischen "langsamer" gelaufen ist. In der Realität ist es sowohl eine Zuguhr, bewiesen mit den Vergleichen a), als auch eine Bahnhofsuhr, bewiesen mit den Vergleichen b). Die Realität ist nicht entweder-oder, sondern sowohl-als-auch. Sie hat zwei Seiten, wie eine Medaille.

Wie eingangs gesagt ist in der Realität beides richtig: Uhr A ist bewegt bzgl. Uhr B und Uhr B ist bewegt bzgl. Uhr A. Beides wurde eindeutig festgestellt bei ein- und derselben Relativbewegung. Die naive Vorstellung, dass die Realität nur so oder so sein kann, ist falsch. Die Realität ist vielfältig.

Den beiden Feststellungen der Realität ist gemeinsam, dass die Vergleiche stets dort stattfinden, wo sich die dritte Uhr befindet, die jeweils zum ausgewählten Ruhesystem bewegt ist. Es ist nämlich nicht egal, wo die Uhren verglichen werden, welche es sind und in welcher räumlichen Beziehung sie zueinander stehen, ob in permanent gleichem Abstand (also in Ruhe) oder nicht.
 

[Lagrange]

...
Denn weil Bewegung immer relativ ist, kann man sie nur beschreiben, wenn man ein Bezugsystem auswählt und benennt, ggü. dem die Bewegung stattfindet. Das ist hier geschehen: Die Zuguhr ist bewegt ggü. dem Ruhesystem der Bahnhofsuhren, passt.
...

Genauso sind die Bahnhofsuhren ggü. der Zuguhr bewegt.

[Kurt]

@Kurt
Aber bedenke, die Uhr im Zielbahnhof, zeigt die Gleiche Zeit an, wie die Uhr im Bahnhof wo der Zug herkommt, am Start Bahnhof.

Was schliesst du daraus, was soll ich da bedenken?

Dass man die Bewegung der Zuguhr feststellen kann, die sie sich auf zwei Bahnhofsuhren bezieht

Die Bewegung der Zuguhr kann man feststellen, so deine Aussage, wenn man die beiden Bahnhofuhren in die Feststellung einbezieht.

Die Voraussetzung dafür:

welche zueinander in gewisser Beziehung stehen: Sie ruhen zueinander und zeigen immer gleichzeitig die gleiche Zeit.

Da sie gleichzeitig die gleiche Zeit anzeigen ist es als möglich festzustellen, dass die Zuguhr wärend ihrer Fahrt langsamer taktete als die Bahnhofsuhren.

Was ist noch festhalten möchte ist deine, mehrmals gegebene, Definition von Gleichzeitigkeit.
Gleichzeitigkeit ist dann gegeben wenn zwei Uhren synchronisiert sind und der Zustand: "Gleichzeitig", ist dann gegeben wenn diese bei ihrer Ablesung Gleiches anzeigen.
Damit lässt sich bestimmt was Brauchbares anfangen.

Kurt

.

[Frau Holle]

Die Bewegung der Zuguhr kann man feststellen, so deine Aussage, wenn man die beiden Bahnhofuhren in die Feststellung einbezieht.

Man vergleicht die Zuguhr A zuerst mit der Bahnhofsuhr C und dann mit der Bahnhofsuhr B, und zwar jeweils an dem Ort, wo sich die zu vergleichenden Uhren treffen. Weil sich nach Vorgabe ein konstanter Abstand zwischen C und B befindet, muss zwangsläufig eine Bewegung der Zuguhr A entlang der Strecke stattfinden. Sonst kann A nicht beide treffen, logischerweise.

Die Bewegung der Zuguhr von A nach B muss hier also nicht festgestellt werden, sondern ist einfach vorgegeben durch die Auswahl der Vergleichsorte A und B in fixem Abstand (Ruhesystem). Es müssen nicht mal Uhren sein. Wenn der Zugfahrer bei B aussteigt merkt er ja sofort, dass er nicht mehr bei A ist, auch wenn niemand eine Uhr hat. Das ist trivial.

Die Voraussetzung dafür:

welche zueinander in gewisser Beziehung stehen: Sie ruhen zueinander und zeigen immer gleichzeitig die gleiche Zeit.

Da sie gleichzeitig die gleiche Zeit anzeigen ist es als möglich festzustellen, dass die Zuguhr wärend ihrer Fahrt langsamer taktete als die Bahnhofsuhren.

Die Zeitdauer zwischen den beiden Vergleichen beim Treffen ist in Zeiteinheiten ausgedrückt auf der Zuguhr kürzer als auf den Bahnhofsuhren. Es ist aber ein- und dieselbe Zeitdauer, eben die zwischen den einmaligen, absoluten Ereignissen (Treffen der Uhren), nur mit verschiedenen Zahlen ausgedrückt.

Man kann es umgangssprachlich "langsamer takten" nennen, aber das es trifft es nicht wirklich. Denn jede Uhr taktet einfach nach Bauart vor sich hin, und das machen alle gleich. Der Takt ist festgelegt z.B. durch CS133-Atome, die alle genau gleich sind. In der Atomphysik ist jedenfalls kein Mechanismus bekannt, der ein CS-133-Atom dazu veranlassen könnte anders zu "takten". Ein hypothetischer Äther, der das vielleicht zustande bringen könnte, wurde nicht gefunden. Also geht man einfach davon aus, dass er nicht existiert, und gut.

Was ist noch festhalten möchte ist deine, mehrmals gegebene, Definition von Gleichzeitigkeit.
Gleichzeitigkeit ist dann gegeben wenn zwei Uhren synchronisiert sind und der Zustand: "Gleichzeitig", ist dann gegeben wenn diese bei ihrer Ablesung Gleiches anzeigen.
Damit lässt sich bestimmt was Brauchbares anfangen.

Sicher lässt sich damit was Brauchbares anfangen, wurde ja gemacht: Es ergibt sich daraus die SRT. Die ist sehr brauchbar, u.a. in der Elektrodynamik.