Einstein, Quantenspuk und die Weltformel (German Edition)

Leben bleibt, ist daher nur bedingt richtig. Es stimmt zwar, dass der Astronaut in einem schnellen Raumschiff unter Umständen ganze Generationen und Zivilisationen auf der Erde überlebt. Wie wir im Kapitel zu den Zeitreisen erklären, kann er in seinem Leben aber nicht mehr anstellen als jeder andere Mensch.
    Wie aber kann es zu diesem Zeitdilatationseffekt kommen? Wie ist es zu erklären, dass Uhren in relativ bewegten Bezugssystemen langsamer laufen?
    Ein beliebtes Beispiel, um das Phänomen der Relativität der Zeit zu veranschaulichen, ist eine Lichtuhr. Eine Lichtuhr besteht aus zwei gegenüberliegenden Spiegeln, in denen Licht reflektiert wird. Jedes Eintreffen des Lichtstrahls auf dem oberen Spiegel lässt die Uhr um eine Zeiteinheit fortschreiten. Solange die Lichtuhr in Ruhe ist, wird das Licht vom oberen zum unteren Spiegel und wieder zurück entlang einer senkrechten Gerade reflektiert (dargestellt links in der Grafik). Der Weg, den das Licht dabei zurücklegt, entspricht der Distanz „d“, also der Distanz zwischen den beiden Spiegeln.
    Jetzt wird die Lichtuhr auf 25 Prozent der Lichtgeschwindigkeit gebracht (rechts in der Grafik). Während dem das Licht nun von einem Spiegel zum anderen reflektiert wird, bewegen sich die beiden Spiegel vorwärts, in der Abbildung von links nach rechts. Wie unschwer zu erkennen ist, muss das Licht jetzt einen längeren Weg zurücklegen, um von einem Spiegel zum anderen zu gelangen. Da die Lichtgeschwindigkeit immer gleich schnell ist, aber der Weg jetzt länger, dauert es aus der Sicht eines aussenstehenden Beobachters länger, bis das Licht beim oberen Spiegel eintrifft und die Uhr um eine Zeiteinheit fortschreiten lässt. Desto schneller sich die Apparatur bewegt, desto länger wird der Weg zwischen den Spiegeln und desto langsamer schreiten Uhr und Zeit voran.
Abbildung 1 Eine Lichtuhr bei 25 Prozent der Lichtgeschwindigkeit
    Dieses Phänomen ist nicht auf mangelnde Qualität oder eine bautechnische Eigenschaft der verwendeten Uhr zurückzuführen, sondern eine fundamentale Eigenschaft von Raum und Zeit. Raum und Zeit sind eben nicht absolut, wie man das früher geglaubt hat und heute vielerorts noch glaubt, sondern relativ zum Betrachter. Desto schneller sich eine Uhr bewegt, desto langsamer nimmt ein relativ dazu bewegter Betrachter den Lauf der Zeit wahr. Für den Betrachter innerhalb des Bezugssystems vergeht die Zeit indes ganz normal. Wenn die Lichtuhr in einem Raumschiff steht, kann der Astronaut keinen Unterschied im Lauf der Zeit erkennen, auch wenn er mit fast Lichtgeschwindigkeit fliegt. Genau wie die Mitreisenden im Zug beim Beispiel mit dem Ballwurf den Ball senkrecht fliegen und fallen sehen. Für die Betrachter im Bezugssystem spielt es grundsätzlich keine Rolle, ob sich das Bezugssystem gleichmässig bewegt oder ruht. Alle Experimente im Bezugssystem werden stets zum gleichen Ergebnis führen. Ein aussenstehender und relativ zum Raumschiff bewegter Betrachter sieht die Uhr aber langsamer laufen oder den Ball eine längere Flugbahn beschreiten. Die Wahrnehmung ist übrigens austauschbar: Wenn ein Junge auf dem Bahnsteig den Ball gerade in die Luft wirft, werden die Passagiere im fahrenden Zug den Ball in einer Kurve fallen sehen. Wenn ein Astronaut in einem schnellen Raumschiff die Uhr eines Satelliten langsam laufen sieht, würden aus der Perspektive des Satelliten im Raumschiff alle Uhren in Zeitlupe gehen. Die Zeitdilatation gilt übrigens nicht nur für Uhren. Alle Prozesse und Vorgänge sind der Zeitdilatation unterworfen. Auch Computerberechnungen, Bewegungen des Menschen oder Gehirnströme laufen langsamer ab.
    Paradox anmutend wird dieses Beispiel, wenn Max als aussenstehender Betrachter den Lauf seiner Armbanduhr mit dem Lauf der Lichtuhr vergleicht, die sich mit sehr hoher Geschwindigkeit bewegt. Nach einer Weile stellt Max fest, dass auf seiner Armbanduhr 30 Minuten vergangen sind. Auf der Lichtuhr jedoch erst 15 Minuten. Max schlussfolgert daraus, dass die Zeit in der Lichtuhr langsamer vergeht als auf seiner Armbanduhr. Für einen Betrachter an Bord der Lichtuhr würde das natürlich anders aussehen. Er hätte wiederum das Gefühl, die Zeit im Lichtuhrsystem laufe normal ab und Max seine Armbanduhr gehe nach. Max und der Lichtuhrinsasse liegen in ihrer Wahrnehmung beide richtig, obwohl sie die Zeit vollkommen unterschiedlich beurteilen. Aber beide haben Recht.
    Die Zeitdilatation ist nicht mehr mit newtonscher Physik zu erklären,