Relativitätstheorie

Kann eine Uhr langsamer gehen, nur weil sie sich schnell bewegt?

In diesem Video lernst du die Grundidee der speziellen Relativitätstheorie und die Zeitdilatation kennen.

Einstein ging neunzehnhundertfünf von zwei Grundsätzen aus.

Erstens: In allen gleichförmig bewegten Bezugssystemen gelten dieselben Naturgesetze.

Zweitens: Licht ist in jedem dieser Systeme gleich schnell, auch wenn sich die Quelle bewegt.

Die Lichtgeschwindigkeit c beträgt rund drei mal zehn hoch acht Meter pro Sekunde.

Stell dir eine Lichtuhr vor: Ein Lichtblitz läuft zwischen zwei Spiegeln hin und her.

Wer mitfliegt, sieht das Licht nur den kurzen Weg c mal t null laufen.

Von außen gesehen bewegt sich die Uhr. Das Licht läuft schräg, also einen längeren Weg.

Weil das Licht trotzdem gleich schnell ist, braucht es dafür mehr Zeit.

Die beiden Wege bilden ein rechtwinkliges Dreieck.

Nach Pythagoras gilt: c t zum Quadrat gleich c t null zum Quadrat plus v t zum Quadrat.

Löst du nach t auf, erhältst du die Formel für die Zeitdilatation.

Die bewegte Uhr geht also langsamer. Spürbar wird das erst nahe der Lichtgeschwindigkeit.

Ein Beispiel: Ein Raumschiff fliegt mit achtzig Prozent der Lichtgeschwindigkeit.

An Bord vergehen drei Sekunden.

Die Wurzel aus eins minus null Komma acht zum Quadrat ist null Komma sechs.

Auf der Erde vergehen also drei Sekunden geteilt durch null Komma sechs.

Das sind fünf Sekunden. Die Uhr im Raumschiff geht langsamer.

Fassen wir zusammen.

Die Naturgesetze gelten in allen gleichförmig bewegten Systemen gleich.

Die Lichtgeschwindigkeit ist für alle Beobachter gleich.

In einer bewegten Lichtuhr läuft das Licht von außen gesehen einen längeren Weg.

Daraus folgt die Formel für die Zeitdilatation.

Bewegte Uhren gehen langsamer, deutlich aber erst nahe der Lichtgeschwindigkeit.

Super! Jetzt bist du dran.