Das Zwillingsparadoxon einfach erklärt - Spezielle Relativitätstheorie 5

Bewegte Uhren gehen langsamer. Auf Grund dieser Zeitdilatation könnten man einen Zwilling mit fast Lichtgeschwindigkeit auf eine Weltallreise schicken. Wenn er wieder zurückkommt, wäre er sichtbar weniger gealtert, als der auf der Erde verblieben Zwilling. Das ist das berühmte Zwillingsparadoxon. Ich erkläre in diesem Video, wie das Zwillingsparadoxon genau funktioniert, was daran „paradox“ ist und wie man diesen Effekt mit hoher Präzision im Experiment bestätigen kann.

[@MartinApolin]

Das ist das fünfte Video einer Serie über die Spezielle Relativitätstheorie (SRT). Die Videos sind durchnummeriert und bauen aufeinander auf. Ideen und Begriffe, die aufgeworfen werden, werden also in den nachfolgenden Videos wieder verwendet. Um also den maximalen Lerngenuss zu kommen ist es kein Schaden, sich die Videos der Reihe nach anzusehen. 😂Im nächsten Video geht es um die Längenkontraktion: kzbin.info/www/bejne/j33Oq4OImph3qrc

[@jonasstecher2177]

Ich bin Physik Lehrer in Südtirol und erklären liegt mir. Aber so plakativ und verständlich ohne didaktisch zu stark zu reduzieren, das habe ich noch nie gesehen. Weiter so, du leistest einen Beitrag für die Bildung im ganzen deutschsprachigen Raum.

[@MartinApolin]

Oh, vielen Dank, das ist aber ein sehr großes Lob. Es freut mich, dass die Videos auch in Südtirol geschaut werden. 🙏🏻🖖🏻

[@McFraggn]

Tolles Video, sehr gut und nachvollziehbar erklärt!

[@MartinApolin]

🙏🏻

[@thomasblang6478]

DANKE. Jetzt habe ich es verstanden. Raumschiff A und B sind Inertialsysteme und damit entziehen sie sich eines Vergleiches. Wenn beide sich auf welchen Weg auch immer, treffen würden, ginge dies nur, wenn eines oder beide Raumschiffe ihr Inertialsystem verlassen.

[@MartinApolin]

Freut mich sehr! 🙂

[@Astro-Peter]

Hallo Herr Apolin, ich muss gestehen, dass ich ziemlich gespannt darauf war, wie man das Zwillingsparadoxon ohne Minkowski-Diagramme erklären kann ... und ja: Das ist doch sehr gut gelungen in diesem Video. Vielen Dank dafür. Ihr Merksatz bei 8:14 ist sehr intuitiv und einprägsam. Überhaupt finde ich die Vorstellung einer Geschwindigkeit nicht nur im Raum, sondern auch auch in der Zeit sehr zweckdienlich. So gesehen bewegen wir uns alle mit Lichtgeschwindigkeit durch die Raumzeit und können gar nicht anders. Entweder mit (fast) Lichtgeschwindigkeit in einem ultraschnellen Raumschiff, oder mit Lichtgeschwindigkeit durch die Zeit, wenn wir ruhig auf dem Sofa sitzen ... oder eben in einer Kombination von beidem gemäß der Kreisgleichung mit einer anteiligen Geschwindigkeit durch den Raum und durch die Zeit. Die Minkowski-Diagramme stufen Sie ja leider als kontraintuitiv ein. Ich bin nach wie vor begeistert von den Diagrammen, da sie Ursache-Wirkungsketten auf ganz vielen Ebenen gleichzeitig bieten und mit der zugrunde liegenden Lorentz-Transformation nicht nur qualitative, sondern auch quantitative Aussagen möglich werden. Man kann da sehr schön sehen, dass die eigentliche Magie im Moment und an dem Ort des Umkehrpunktes geschieht, wie ja auch Sie in Ihrem Video beschreiben. Ein Ereignis (die Beschleunigung) findet zwar fern der Heimat stattfindet, wirkt sich aber auf fundamentale Weise auf das Verständnis von Zeit auf dem Heimat-Planeten aus ... der Gestalt, dass einfach Tage, Monate oder vielleicht sogar ganze Jahre auf dem Heimatplaneten nicht stattfinden oder (mehr oder weniger stark bis extrem) beschleunigt werden. Die relativistische nicht-Gleichzeitigkeit von Ereignissen in der Raumzeit auf ein ganz neuen Ebene. Verblüffend auch folgendes: Evtl. kommt der eine oder andere Kommentator noch auf die Idee, einen dritten Beobachter einzuführen. Wenn der Beobachter B an seinem Wendepunkt nicht umdreht, sondern einfach gerade aus weiter fliegt und seine lokale Zeit einem entgegenkommenden Beobachter C im Moment des Vorbeiflugs mitteilt, so dass dieser seine lokale Zeit von Beobachter B stellen kann, dann wird man - nachdem der Beobachter C den Beobachter A erreicht hat - feststellen, dass auch in diesem Fall das Zwillingsparadoxon zugeschlagen hat ... obwohl überhaupt keine Beschleunigung im klassischen mechanischen Sinne stattgefunden hat. Es reicht bereits die virtuelle Beschleunigung von Information durch den Wechsel des Inertialsystems.

[@MartinApolin]

Ja, in der Tat, Minkowski-Diagramme finde ich kontraintuitiv. Ich finde sie natürlich gut und lehrreich, aber aus didaktischen Gründen halte ich sie für nicht so günstig. Man müsste schon sehr viel Vorarbeit leisten - und selbst dann halte ich sie für nicht sehr intuitiv. Ich finde den Ansatz von Lewis C. Epstein, den ich verwende, viel intuitiver.

[@jaldbebx1070]

Ich danke dir wirklich für deine Videos du rettest mein Abi ❤

[@MartinApolin]

Das freut mich sehr! Bitte Kanal unbedingt weiterempfehlen! 😎

[@jaldbebx1070]

Wird gemacht 😁

[@MartinApolin]

🙏🏻😅

[@dariobickel8974]

1:50 beide raumschiffe haben recht aber wenn wir als beobachter nun an einem neuen 3. Punkt befinden der sich nicht bewegt, dann sehen wir dass die zeit in beiden raumschiffen gleich ist? Oder habe ich etwas nicht verstanden?

[@MartinApolin]

Genau, wenn sich die Raumschiffe an einem dritten Beobachter mit gleicher Geschwindigkeit nach links und rechts vorbei bewegen, dann läuft von diesem aus gesehen die Zeit in beiden Raumschiffen gleich. Ziemlich absurd!

[@peterkroll9367]

Sehr gut erklärt!

[@MartinApolin]

Merci!

[@flachermars4831]

Gefällt mir!

[@MartinApolin]

Freut mich! 😅

[@luca_mnr_7225]

Hi, gibt es zu den Angaben irgendwo Quellen, eventuell ein Literatur Verzeichnis ?

[@MartinApolin]

@luca_mnr_7225 Welche Angaben meinen Sie?

[@Sigma0174]

Wenn ich das richtig verstanden habe, muss ich nur mit Lichtgeschwindigkeit zur Arbeit pendeln, um jünger auszusehen als meine Kollegen? Wo kann ich mich dafür anmelden?!

[@nicolasfrauscher1637]

Das ist ein witziger Kommentar, der sich auf die Theorie der Zeitdilatation in Einsteins Relativitätstheorie bezieht! Je schneller man sich bewegt, desto langsamer vergeht die Zeit für einen im Vergleich zu stationären Beobachtern. In der Realität sind wir jedoch weit davon entfernt, mit Lichtgeschwindigkeit zu reisen - also wirst du dich wohl noch eine Weile mit normalem Altern abfinden müssen. Aber ein guter Science-Fiction-Gedanke!

[@MartinApolin]

Ich habe noch einen anderen Ansatz: im Rahmen der allgemeinen Relativitätstheorie gehen ja Uhren langsamer, je näher sie sich an einer großen Masse befinden. Die Füße altern daher langsamer als der Kopf. Mein Anti-Aging-Tipp daher: das Leben im Kopfstand verbringen 😅

[@dorriggable]

Was ist wenn wir Drillinge draus machen: A, B und C. Der Drilling C bleibt in Ruhe und A und B sich mit 0,9-facher Licht geschwindigkein (bezogen auf C) aufeinander zubewegen. Aus Sicht von C ist es klar, C altert schneller als A und B. Aber wie sieht es zwischen A un B aus? Wie erleben die beiden die Zeitdillatation und vor allem die Geschwindigkeit. Denn 1,8-fache Lichtgeschwindigkeit kann es ja nicht geben.

[@HachikoExit]

Verdammt, dann hatte mein Arzt also doch Recht als er sagte, Bewegung sei das Beste Anti-Aging Mittel. Jetzt muss ich wohl mit Sport anfangen. Menno!

[@thomasweber7444]

Sehr gut gemacht. Lehnt sich direkt an das didaktisch gut gemachte Buch zur Relativitätstheorie von Epstein an

[@MartinApolin]

@@thomasweber7444 🙏🏻 Das Buch ist sehr toll und hat mich sehr beeinflusst! 🖖🏻

[@MarioPlato]

Das es den Altersunterschied zwischen den Zwillingen gibt, stellt noch nicht das Paradoxon dar. Denn dieser wird von der Theorie vorhergesagt. Paradox ist, dass Zwilling B (also der/die Reisende) ebenso behaupten kann, der oder die Ältere zu sein. Das Paradoxon löst sich, wenn Zwilling B beachtet, das Inertialsystem gewechselt zu haben.

Das Zwillingsparadoxon ist ein „Gedankenexperiment“, das heißt, es handelt sich nicht um ein reales (im Labor durchgeführtes) Experiment, sondern nur um eine imaginäre Vorhersage.

[@MartinApolin]

Kann man so nicht sagen. Natürlich kann man es nicht mit Menschen-Zwillingen machen, weil die Geschwindigkeiten, die wir heute erreichen können, noch viel zu niedrig sind. Aber man hat es am CERN schon in den sechziger Jahren mit Myonen gezeigt und man kann es mit Atomuhren zeigen, und sogar bei niedrigen Geschwindigkeiten von 5 m/s. Erkläre ich ihm Video!

@@MartinApolin Hallo, das Thema des Videos ist über Zwillinge, mein Kommentar ist über Zwillinge, und Ihre Antwort ist dreifach: 1) Zwillinge, 2) Myonen im CERN, 3) sich bewegende Atomuhren. Ich schlage vor, dass Sie zunächst nur auf die Zwillinge antworten. Ich stimme Ihnen zu, dass dies mit menschlichen Zwillingen nicht möglich ist. Sie sagen es auch in Ihrem Video (0:06): "theoretisch". Das bedeutet, dass es nicht möglich ist. Deshalb können wir sagen, dass das "Gedankenexperiment" der Zwillinge keine reale Erfahrung ist, sondern nur eine eingebildete Vorhersage. Das war mein Kommentar.

[@MartinApolin]

Es ist natürlich keine „eingebildete“ Vorhersage. Theoretisch ist daran nur, dass der andere Zwilling sichtbar langsamer haltet. Es geht um das Wort sichtbar! Die Atomuhren sind heutzutage schon so genau, dass man den Effekt auch bei 5 m/s messen kann. Wenn also ein Zwilling am Straßenrand steht und der andere mit dem Auto fährt, dann kann ich mithilfe der Atomuhr messen, dass der bewegte Zwilling langsamer altert. Und zwar genau um den Faktor, den die SRT vorhersagt.

@@MartinApolin Solange das bestätigende Experiment nicht durchgeführt wurde, bleibt die Vorhersage im Bereich der Hypothese, der Einbildung, oder? Und, wenn man Ihnen zuhört (4:43): "Eine solche Bewegung ist in der Realität natürlich unmöglich!"

[@MartinApolin]

😂 Offensichtlich sind Sie aus der Gruppe der Anti-Relativisten! Und sie hören und sehen nur das, was Sie hören wollen und blenden den Rest aus! Das Zwillingsparadoxon funktioniert natürlich mit jeder Art von Bewegung. Das kann man mit Atomuhren heutzutage ganz exakt nachweisen (siehe 8:38) und deshalb ist das natürlich keine Hypothese, sondern eine glänzende Bestätigung einer der hervorragendsten Theorien der Physik. Ich werde an dieser Stelle die Diskussion abbrechen, bedanke mich aber bei Ihnen, dass sie den KZbin Algorithmus gefüttert haben! 😂

[@hanswurst2490]

Der Wikipedia-Eintrag dazu ist ja mal sowas von NICHT-erhellend. Könnten Sie den mal umschreiben? 🙏😉

[@MartinApolin]

Danke für Ihr Vertrauen. In das Wespennest möchte allerdings lieber nicht stechen 🤪

[@Nepufer]

Der Mensch altert vereinfacht gesagt dadurch das Moleküle, Zellen und so weiter altern und absterben. Warum sollte diese Prozess langsamer abgelaufen sein, wenn diese Person mit annähernd Lichtgeschwindigkeit eine weltraumreise gemacht hat, und zum Zwilling zurückgekehrt ist? Ich kapiere das nicht. Kriege davon Kopfschmerzen 😊

[@MartinApolin]

Es sind ja nicht nur die Uhren, die langsamer laufen, es ist die Zeit selbst, die langsamer verläuft. Und und deshalb verlangsamen sich auch biologische Prozesse. Aber: das ist nur aus Sicht einer ruhenden Person so. Die sich bewegende Person selbst merkt davon nichts, für die geht die Zeit ganz normal. Das ist das erste Postulat der SRT.

[@Thomas-w8p4q]

Das ist kein Paradox sondern schlicht weg unmöglich. Machen wir ein Gedankenexperiment: Stellen wir uns vor das niemand die Relativitätstheorie kennt. Es wird ein Raumschiff gebaut das ohne Beschleunigungsphase direkt auf Lichtgeschwindigkeit kommt und am Ziel, ohne Bremsphase, direkt stoppt. Das erleichtert die Überlegung, ohne sich in langen Berechnungen zu verlieren. Gerne darf jemand das Beispiel durchrechnen mit 99,9999999% Lichtgeschwindigkeit und beliebiger Beschleunigung und Abbremsung. Das ändert nur die Zahlen, aber nicht das Grundsätzliche Ergebnis. Die beiden Zwillinge sitzen nun auf der Erde und essen jeden Tag eine Pizza. Also 365 Pizzas im Jahr. Zwillinge A beschließt nun das Raumschiff zu testen. Es wird eine Kreisbahn um die Erde festgelegt, die man von der Erde noch beobachten kann Zwilling B kann den Bruder, im Raumschiff, also die ganze Zeit beobachten. Die Anzahl der Runden wird so berechnet das der Weg insgesamt 1 Lichtjahr beträgt. Es wird berechnet das Bruder B ein Jahr für diesen Weg braucht und bekommt 365 Pizzas mit an Bord . Das Raumschiff startet. Laut Relativitätstheorie steht Jetzt sofort die Zeit im Raumschiff. Alle sind erstaunt, das hat ja niemand gewusst. Bruder A sieht nun also wie Bruder B regungslos im Raumschiff steht. Runde für Runde. Nach einem Jahr ist Bruder A 1 Jahr älter und hat 365 Pizzas gegessen. Bruder B hat nichteinmal gemerkt daß er unterwegs war , er ist ja sofort "eingefroren" Alle seine Pizzas sind unberührt, er hatte ja keine Zeit zum Essen. Bei 99,9999999% Lichtgeschwindigkeit hat er vielleicht einmal abgebissen. Das kann doch kein Relativitätstheoretiker ernst meinen. ------ Noch ein Gedankenexperiment . Auch hier darf jemand exakt rechnen, wenn er will . Hier im Beispiel vergeht bei 50% Lichtgeschwindigkeit auch nur 50% Zeit. Exakt bräuchte man ca 86,6 % Lichtgeschwindigkeit Wieder kennt niemand die Relativitätstheorie. In einem fernen Sonnensystem schickt man einen Eiswürfel, mit 1000km Kantenlänge, mit Lichtgeschwindigkeit in eine nahe Sonnenumlaufbahn. Da am Eiswürfel jetzt angeblich die Zeit steht wird er niemals schmelzen. Was passiert mit der Sonnenenergie die auf ihn trifft? Verschwindet die einfach ? Die Menschen auf der Erde beobachten nun also seit Jahrmillionen diesen , nicht antauenden Eiswürfel. Man baut ein Raumschiff um zu schauen warum das so ist . Das Raumschiff fliegt mit 50 % Lichtgeschwindigkeit. Der Flug dauert von der Erde betrachtet 8 Stunden. In 8 Stunden vergehen am Eiswürfel 0 Stunden E= 8 und W= 0 Das Raumschiff fliegt nun los. Auf halber Strecke sind auf der Erde 4 Stunden vergangen. Laut RT sind am Raumschiff nun 4 Stunden vergangen. E= 8 und R = 4 Weil der Eiswürfel nun aber nur 50% Lichtgeschwindigkeit zum Raumschiff hat muss laut RT nun auch die halbe Zeit vom Raumschiff bei ihm vergangen sein . R= 4 und W = 2 Also folgt das bei E= 8 und R= 4 und W = 2 ist. Das kann aber nicht sein weil bei E= 8 am W = 0 sein muss ! Das ist nicht Paradox , das ist ein klarer Widerspruch. Außerdem würde das bedeuten das die Erde im Universum absolut im Ruhe sein muß ! Die Geschwindigkeit des Lichtes ist ja absolut und somit der feste Bezugspunkt für alle Beobachter. Licht bewegt sich immer mit Lichtgeschwindigkeit. ( Aussage Einstein) -------- Machen wir auch hier ein Gedankenexperiment: Ein Raumschiff fliegt mit Lichtgeschwindigkeit am Planeten A vorbei, Richtung Planet B. A und bilden ein Inertielsystem und sind 1 Lichtjahr voneinander entfernt. Wir befinden uns auf Planet C , der ebenfalls ein Inertielsystem mit A und B bildet. Wir können alles gut beobachten. Direkt neben Planet A schaltet das Raumschiff die roten Frontscheinwerfer an . Zum selben Zeitpunkt macht jemand auf dem Planeten ein blaues Licht an. Das Raumschiff, das blaue und rote Licht sind jetzt also gleich schnell. Alle 3 erreichen gleichzeitig, nach 1 Jahr den Planeten B. Das rote Licht BEWEGT sich also gleich schnell wie das Raumschiff und kann sich somit nicht vom Raumschiff ENTFERNEN. Würde es sich vom Raumschiff entfernen würde es früher als das Raumschiff und das blaue Licht bei B ankommen und wäre somit schneller als Licht. Wäre das Raumschiff 1m/s langsamer als Licht dann würde sich das rote Licht mit 1 m/s vom Raumschiff ENTFERNEN, weil es sich mit Lichtgeschwindigkeit BEWEGT. Es ENTFERNT sich also NICHT mit Lichtgeschwindigkeit , sonnst würde es wieder vor dem blauen Licht bei B ankommen ! Man kann jetzt auch nicht mit der angeblich langsamen Uhr im Raumschiff rechnen. Das führt ja zum Wiederspruch aus Beispiel 1. Erweitern wir das Beispiel. Jemand macht auf Höhe von Planet A noch ein Grünes Licht , am Heck des Raumschiffs an . Diese entfernt sich nun mit Lichtgeschwindigkeit von A. Wenn das Raumschiff also bei B ankommt ist das grüne Licht 1 Lichtjahr von A entfernt und somit 2 Lichtjahre vom Raumschiff. Es hat sich also relativ zum Raumschiff mit 2 facher Lichtgeschwindigkeit ENTFERNT, obwohl es sich mit Lichtgeschwindigkeit BEWEGT. Jetzt muß die selbe Uhr im Raumschiff schneller laufen, um für das Grüne Licht auch Lichtgeschwindigkeit berechnen zu können ! Jetzt kann man noch überlegen wie schnell die Uhr laufen müsste wenn man seitlich noch gelbe Lichter anmacht. Diese Lichtstrahlen ENTFERNEN sich ja unterschiedlich schnell vom Raumschiff, obwohl sie sich alle mit Lichtgeschwindigkeit BEWEGEN. Dazu wäre mal eine Animation interessant. Und nebenbei: Auf dem Flug von A nach B kontrahiert nichts . Bin gespannt auf die Antwort. Aber bitte vorher genau überlegen und rechnen. LG

[@Astro-Peter]

Ich bin sehr beeindruckt, welche Mühe Sie sich bei der Erstellung Ihrer Kommentare machen. Es wäre nicht auszudenken, welchen Erkenntnisgewinn Sie haben würden, wenn Sie die gleiche Zeit ersatzweise mit dem Studium der Relativitätstheorie verbringen würden. Lieber Thomas, an irgend einer Stelle sind Sie falsch abgebogen und glauben nun, mit einem Fingerschnipp die Relativitätstheorie widerlegen zu können. Das wird nicht gelingen. Sie schreiben allerdings viel zu viel, als dass ich darauf eingehen könnte. Quantität schadet der Qualität. Wollen Sie sich nicht mal einen (!) Effekt (egal welchen) heraus suchen, den wir dann gemeinsam durchgehen können? Vielleicht hilft uns auch Herr Apolin, wenn wir zu zweit nicht weiter kommen. So ist bereits Ihr erster Satz (von vielen) in Ihrem letzten Kommentar nicht korrekt. Das Zwillingsparadoxon wurde "eigentlich" von den Kritikern Einsteins in den 20er Jahre aufgebracht, entwickelte sich aber zu einem Rohrkrepierer, da genau damit eigentlich sehr viel von Einstein SRT, aber auch der ART beschrieben werden kann ... mithin also genau das Gegenteil bewirkte, was die Kritiker eigentlich bezweckten. Versuchen Sie es ... idealerweise mit weniger als 100 Worte. Sie werden sehen, es lohnt sich.

[@MartinApolin]

😁

[@danascheidl36]

Deine hairline ist paradox

[@MartinApolin]

@@danascheidl36 Falsch! Meine Hairline ist virtuell! 😂

[@BeatusGubler]

Das Zwillingsparadoxon findet nur innerhalb des Quantenfeldes statt, in welchem wir uns befinden, und wirkt sich nur auf unbelebte Materie aus. Die Relativitätstheorie von Dr. Einstein ist unvollständig und zu einem Dogma geworden. Hohe Geschwindigkeiten können nur ausserhalb, abgeschirmt von unserem Quantenfeld, stattfinden. Dies allerdings ist zum Teil bewiesen, da wir Flugobjekte messen und beobachten können, welche mit über 16000 kmh einen 90 grad Winkel fliegen können. Der fehlende Part liegt in der Postulierung einer nicht existenten Gravitation und das ausblenden des Plasma-elektrischen Quantenfeldes innerhalb eines Nullraumes. Ich empfehle allen Interessierten, sich mit Burkhard Heim zu befassen, um neue Aspekte und bessere Interpretationen der Experimental-Resultate zu erreichen. Am Schluss zählen die umsetzbaren Beweise wie Levitation und Ueberlichtgeschwindigkeit, sowie Aufhebung der Trägheit. Danke für alle, welche tolerant denken können.

[@NigazNigeria]

Was ist „tolerantes Denken“?

[@sungam69]

@@NigazNigeria Was ist Denken?