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Grundwissen

Gleichzeitigkeit

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Abb. 1 Definition der Gleichzeitigkeit zweier Ereignisse: Zwei Ereignisse an zwei Orten A und B eines Inertialsystems sind gleichzeitig, wenn sie von Lichtstrahlen ausgelöst werden können, die im gleichen Augenblick vom Mittelpunkt von A und B ausgehen

Bis zum Beginn 20. Jahrhunderts war man der Meinung, dass die Zeit eine absolute Größe ist, d.h. die Zeit läuft in allen Intertialsystemen gleich ab. Das Prinzip von der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit führt jedoch dazu, dass man von dieser Vorstellung, die in unseren Hirnen fest verankert scheint, Abschied nehmen muss.

Gleichzeitigkeit von Ereignissen

Gleichzeitigkeit von Ereignissen in einem Inertialsystem, die sich an verschiedenen Orten A und B befinden

Zwei Ereignisse an verschiedenen Orten A und B eines Inertialsystems sind gleichzeitig, wenn sie von Lichtstrahlen ausgelöst werden können, die im gleichen Augenblick von einem Punkt ausgehen, der in der Mitte von A und B liegt.

Abb. 2 Prinzipielle Versuchsanordnung zur Erklärung der Relativität der Gleichzeitigkeit in zueinander bewegten Bezugssystemen

Betrachtet man die Gleichzeitigkeit in verschiedenen Inertialsystemen, so entsteht eine neue Situation. Um diese genauer zu verstehen, betrachten wir zwei sehr lange Raketen (eine aus Frankreich und eine aus Deutschland), die mit der Relativgeschwindigkeit \(v\) aneinander vorbei fliegen. Beide Raketen seien baugleich und haben sowohl am Heck als auch am Bug eine Uhr. Um Vorgänge im All gleichartig beurteilen zu können, sollen die Uhren in den Raketen gleichzeitig gestartet werden.

Zum Uhrenstart soll ein Lichtsignal dienen, das genau dann in der Mitte der beiden Raketen ausgesandt wird, wenn die beiden Raumschiffe genau nebeneinander liegen. Die mögliche Bewegung der Lampe, die das Lichtsignal aussendet, relativ zu den Raketen ist hier nicht relevant und wird deshalb auch nicht gezeigt.

Abb. 3 Zwei Ereignisse, die in einem Bezugssystem gleichzeitig sind, in einem relativ dazu bewegten Bezugssystem nicht gleichzeitig

Beurteilung des Vorgangs in einem System, in dem die deutsche Rakete ruht.

Die Uhren im deutschen Raumschiff werden gleichzeitig gestartet, die Uhren im französischen Raumschiff dagegen nicht.

Abb. 4 Zwei Ereignisse, die in einem Bezugssystem gleichzeitig sind, in einem relativ dazu bewegten Bezugssystem nicht gleichzeitig

Beurteilung des Vorgangs in einem System, in dem die französische Rakete ruht:

Die Uhren im französischen Raumschiff werden gleichzeitig gestartet, die Uhren im deutschen Raumschiff dagegen nicht.

Relativität der Gleichzeitigkeit

Finden in einem Inertialsystem zwei Ereignisse an verschiedenen Orten gleichzeitig statt, so finden diese Ereignisse in einem dazu bewegten Inertialsystem zu verschiedenen Zeiten statt.

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