Lernreise · Etappe 1

Was heißt eigentlich gleichzeitig?

Drei Stationen zur Speziellen Relativität. Bei jeder legst du dich zuerst fest, dann prüfst du es selbst im Experiment nach. Wer sich vorher festlegt, merkt sich die Antwort viel besser – besonders, wenn der Tipp daneben lag.

Station 1 von 3

Zwei Blitze und ein Zug

Eines von Einsteins berühmtesten Gedankenexperimenten, aus seinem Buch von 1917: Ein Zug fährt an einem Bahndamm entlang, vorn und hinten schlagen Blitze ein.

Zug und Blitz

Zuggeschwindigkeit: 50 % c

Zeitpunkt: 0 ns

–

Abstand der beiden Einschläge, gemessen in diesem System

–

Was M′ in der Zugmitte zuerst sieht (Zeit in diesem System)

Abstand A–B am Bahndamm: 300 m. Zeitpunkt null: der Augenblick, in dem M′ an M vorbeifährt.

Station 2 von 3

Die Zwillingsreise

Wenn „jetzt“ nicht für alle dasselbe ist, dann vergeht auch die Zeit nicht für alle gleich schnell.

Deine eigene Zwillingsreise

Dein Alter heute (Jahre)

Reiseziel

Reisegeschwindigkeit: 99 % c

–

– J.

vergehen an Bord

– J.

vergehen auf der Erde

–

Lorentz-Faktor γ

Vereinfacht: gleichförmige Hin- und Rückreise mit sofortiger Umkehr; Beschleunigen und Abbremsen sind weggelassen.

Station 3 von 3

GPS: Relativität im Alltag

Klingt nach Science-Fiction? Dein Handy rechnet täglich damit.

GPS ohne Relativitätskorrektur

Tage ohne Korrektur: 1

Geschwindigkeit (Spezielle Relativität): −7,2 µs pro Tag Schwächere Schwerkraft (Allgemeine Relativität): +45,8 µs pro Tag

– µs

Satellitenuhren gegenüber Bodenuhren vor (+) oder nach (−)

– km

Lichtweg c · Δt – so weit läge jede Entfernungsmessung zu einem Satelliten daneben

Die Karte ist eine Skizze: Raster und Ringe zeigen nur den Maßstab.

Quellen: