Astronomie ohne Teleskop – Aus der Sicht eines Photons

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Von Steve Nerlich in Universe Today – Übersetzt von Harald Horneff

lightspeed

Die Art und Weise, wie uns Hollywood die Bewegung bei Lichtgeschwindigkeit zeigt, funktioniert in Wirklichkeit so nicht. Es würde bedeuten, daß man eine bestimmte Entfernung in einer bestimmten Zeit zurücklegt. Soweit es ein Photon betrifft, stimmen beide Aussagen nicht. Quelle: zidbits

Aus der Sicht des Photons wird es abgestrahlt (emittiert) und sofort wieder eingefangen (absorbiert). Das gilt für ein Photon, welches im Kern der Sonne emittiert und nach Zurücklegung nur eines Teils eines Nanometers womöglich wieder absorbiert wird. Dies gilt aber ebenfalls für ein Photon, das aus unserer Sicht 13 Milliarden Jahre gereist ist, nachdem es an der Oberfläche eines der ersten Sterne im Universum emittiert wurde.

So wie es scheint, erlebt ein Photon weder den Fluß der Zeit noch das Zurücklegen einer Entfernung. Da aber ein masseloses (so wie das Photon) Bewußtsein mit Lichtgeschwindigkeit durch ein Vakuum nicht bewegt werden kann, ist das eigentliche Ziel bei diesem Gedankenexperiment zu zeigen, daß Zeit und Entfernung anscheinend zwei verschiedene Erscheinungen derselben Sache sind.

Nehmen wir an, wir könnten tatsächlich Lichtgeschwindigkeit erreichen, so werden unsere Uhren in Bezug auf unseren Ausgangsort langsamer gehen und wir werden unseren Zielort schneller als erwartet erreichen – so als ob sich sowohl die Reisezeit als auch die Entfernung verkürzt haben.

Ähnlich verhält es sich, wenn wir uns der Oberfläche eines massereichen Objekts nähern: unsere Uhren werden relativ zu einem Punkt in größerer Höhe langsamer gehen – und wir werden auf der Oberfläche schneller ankommen als wir erwartet hätten – als ob sich auch hier Zeit und Entfernung zunehmend verkürzen, je mehr wir uns der Oberfläche nähern.

Erneut sind Zeit und Entfernung zwei Erscheinungen derselben Sachen, aber wir tun uns schwer, dies uns vor Augen zu führen. Wir haben uns entwickelt, um die Welt in Form von Momentaufnahmen zu sehen, vielleicht weil mit jedem Schritt, den wir machen, eine Fehleinschätzung beim Erkennen der Umwelt uns für einen Angreifer zur leichten Beute macht.

Skeptiker sagen, daß man die Realität der Evolution auf die gleiche Weise akzeptieren sollte wie wir die Realität der Gravitation anerkennen – in Wirklichkeit ist dies aber eine unsägliche Analogie. Schwerkraft ist nicht real, sie ist nur unsere mehr oder weniger hilflose Interpretation der Raumzeit-Krümmung.

raumzeit

Wenn man die Dimension der Zeit in dieses Bild einfügen könnte, dürfte man eine grobe Vorstellung davon bekommen, warum Dinge auf ein massereiches Objekt hin zu beschleunigen scheinen – obwohl die Reisenden selbst nichts von irgendeiner Beschleunigung erfahren.

Astronauten bewegen sich mit einer konstanten Geschwindigkeit durch den Raum und fühlen sich schwerelos. Bringt man einen Planeten in den Weg ihrer Flugbahn, werden sie sich weiterhin bis zu dem Moment schwerelos fühlen, wo sie mit der Oberfläche des Planeten zusammenstoßen.

Ein Beobachter auf der Oberfläche wird eine stete Beschleunigung der Astronauten von der Höhe aus bis zu dem Moment beobachten, wo diese mit dem Planeten kollidieren. Doch die Unglücklichen selbst werden keinerlei Änderung ihrer Geschwindigkeit bemerken. Wenn sie beschleunigt würden, würden sie als Folge davon in ihre Sitze gepreßt werden.

Nichtsdestotrotz leiden die Beobachter an der Oberfläche des Planeten nicht unter einer optischen Illusion, wenn sie wahrnehmen, daß ein fallendes Raumschiff beschleunigt. Es liegt einfach daran, daß sie den besonderen Umstand nicht verleugnen können, sich auf der Oberfläche eines massereichen Objekts entwickelt zu haben, wo die Raumzeit gekrümmt ist.

So sehen sie das Raumschiff aus einer Höhe her kommen, wo Entfernung und Zeit (d.h. die Raumzeit) ziemlich eben ist – abwärts auf eine Oberfläche, wo die Raumzeit (aus Sicht des Beobachters in großer Höhe) doch ziemlich gekrümmt ist. Ein Bewohner an der Oberfläche wird deshalb wahrnehmen, daß ein fallendes Objekt eine Beschleunigung erfährt und fälschlicherweise unterstellen, daß eine Kraft im Spiel ist.

Wie bei der Evolution – da gibt es Fossilien, verkümmerte Organe und mitochondrale DNA.

Fußnote: Fällt man in ein Schwarzes Loch, erfährt man ebenfalls keine Beschleunigung. Dennoch wird die physikalische Struktur des Körpers gezwungen, sich der extrem gekrümmten Raumzeit anzupassen, durch die man sich bewegt – und Spaghettifizierung wird das Ergebnis sein.

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