Zeitdilatation

ZeitdilatationEin spezieller Effekt der Einsteinschen Relativitätstheorie ist die Zeitdilatation. Darunter ist zu verstehen, dass aus Sicht eines ruhenden Beobachters eine relativ zu ihm bewegte Uhr langsamer geht als eine baugleiche Uhr, die neben ihm ruht. Dasselbe gilt für alle Prozesse, die in einem bewegten Bezugssystem stattfinden, beispielsweise in einem an unserem Beobachter vorbeifliegenden Raumschiff: Die Uhren und alle Vorgänge in dem Raumschiff sind aus Sicht unseres Beobachters in derselben Weise verlangsamt.

Diesen Effekt kann man mit einem Gedankenexperiment begründen. Dazu wird eine Lichtuhr konstruiert.
Deren Funktionsprinzip ist einfach: In konstantem Abstand werden zwei Spiegel angebracht, zwischen denen ein Lichtpuls auf- und abläuft. Jede Ankunft des Pulses bei einem Spiegel entspricht einem „Tick“ der Uhr. Sind die Spiegel im Abstand von 300000 Kilometern angebracht, so tickt die Lichtuhr pro Sekunde genau einmal.

In einem Raumschiff, das sich am ruhenden Beobachter vorbeibewegt, befindet sich eine baugleiche Lichtuhr. So lange das Raumschiff ruht, sind vom ruhenden Beobachter aus gesehen beide Uhren synchron.
Zeitdilatation 2Dies ändert sich, wenn das Raumschiff am Beobachter vorbeifliegt. Die Spiegel der Uhr bewegen sich, von meiner Raumstation aus beurteilt, mit konstanter Geschwindigkeit nach rechts. Licht, das vom oberen Spiegel zum unteren und zurück zum oberen Spiegel läuft, bewegt sich daher zwangsweise im Zickzack – vom ursprünglichen Ort des oberen Spiegels bis zu jenem etwas weiter rechts gelegenen Ort, zu dem sich der untere Spiegel bis zur Ankunft des Lichts hinbewegt hat, und weiter bis zu jenem Ort noch weiter rechts, den der obere Spiegel erreicht hat, wenn das Licht endlich wieder oben eintrifft. Der Lichtweg ist demnach deutlich länger als der Weg in der ruhenden Uhr.

Auf Grund der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit muss daher der Lichtimpuls in der bewegten Uhr eine längere Zeit zurücklegen. Eine „Sekunde“, gemessen auf der bewegten Lichtuhr, ist damit länger als eine Sekunde, gemessen auf meiner eigenen, relativ zu mir in Ruhe befindlichen Lichtuhr. D.h., vom Beobachter aus gesehen, verläuft die Zeit im Raumschiff langsamer.

In diesem Teilprogramm, wird dieses Gedankenexperiment simuliert.
Im oberen Teil befindet sich eine bewegbare Lichtuhr, im unteren eine in Ruhe befindliche. Am Rollbalken wählen sie die Geschwindigkeit des Raumschiffs in Anteilen der Lichtgeschwindigkeit aus.
Starten Sie die Simulation, werden die beschriebenen Effekte dargestellt.