Was würde geschehen, wenn jemand von der Erdoberfläche aus
einen Tag in die Vergangenheit springen würde?
Würde er auf der Erdoberfläche auftauchen, würde er im Weltraum
auftauchen, weil die Erde auf ihrer Kreisbahn um die Sonne weiter
gezogen sein würde, oder würde etwas ganz anderes passieren?
Es würde etwas ganz anderes passieren.
Warum?
Wo landet man nach einer Zeitreise in einem schnellen Raumschiff,
wenn das Raumschiff selbst die Zeitreise nicht mit macht?
Gleichförmige Bewegungen können nicht vom Ruhezustand unterschieden
werden, weil man keinen Pflock in den ruhenden Weltraum einschlagen
kann.
Wenn man nun die Lichtgeschwindigkeit in den sechs Hauptrichtungen
des Raumes misst, dann ist die Lichtgeschwindigkeit immer in allen
sechs Richtungen gleich groß, unabhängig davon, wohin das Raumschiff
unterwegs ist (Michelson-Morley-Experiment, aber ohne Raumschiff).
In Fahrtrichtung gibt es zwar eine Blauverschiebung des Sternenlichtes,
und gegen die Fahrtrichtung eine Rotverschiebung, aber das kann genau
so gut vom relativen Bewegungszustand zwischen dem Raumschiff und den
einzelnen Sternen abhängen.
Schließlich zeigen sich einem irdischen Beobachter auch die fernen
Galaxien mit einer deutlichen Rotverschiebung, ohne dass sich der
irdische Beobachter bewegt (vor allem bewegt er sich nicht von allen
Galaxien in allen Richtungen gleichzeitig weg).
Wenn man innerhalb eines ruhenden Raumschiffes eine Sekunde in der
Zeit vor- oder zurückspringt, dann darf man erwarten, dass sich die
die relative Position und Geschwindigkeit zwischen dem Zeitreisenden
und dem Raumschiff nicht verändert (in diesen Beispielen macht das
Raumschiff selbst die Zeitreise nicht mit).
Gleichförmige Bewegungen können nicht vom Ruhezustand unterschieden
werden.
Wenn man innerhalb eines gleichförmig bewegten Raumschiffes eine
Sekunde in der Zeit vor- oder zurückspringt, dann darf man ebenfalls
erwarten, dass sich die die relative Position und Geschwindigkeit
zwischen dem Zeitreisenden und dem Raumschiff nicht verändert.
Der Zeitreisende befindet sich also genau an jenem Ort, an dem er
wäre, wenn er keine Zeitreise gemacht hätte.
Er befindet sich genau an jenem Ort, an dem er wäre, wenn er die
Geschwindigkeit, die er zur Zeit seines Absprungs hatte, beibehalten
hätte.
Beschleunigte Bewegungen können leicht vom Ruhezustand und von
gleichförmigen Bewegungen unterschieden werden.
Wenn ein Raumschiff mit 10 m/s^2 (rund 1 g) beschleunigt, und der
Zeitreisende eine Sekunde in die Zukunft springt, dann landet er
5 m hinter dem Raumschiff, denn dort wäre er zu dieser Zeit, wenn
er die Geschwindigkeit, die er zur Zeit seines Absprungs hatte,
beibehalten hätte, und außerdem ist der Zeitreisende dann um
10 m/s langsamer als das Raumschiff (s=(a/2)*t^2 und v=at).
Bei größeren Raumschiffen landet er dann womöglich im Treibstofftank.
In diesem Falle sollte man eigentlich sagen, dass das Raumschiff
mit 1 g Beschleunigung in dieser Sekunde um 5 m weiter geflogen ist,
als der Zeitreisende, und dabei auch um 10 m/s schneller geworden ist.
Der konstante Anteil der Geschwindigkeit spielt dabei keine Rolle.
Wenn das Raumschiff in dieser Sekunde nicht beschleunigt hätte,
dann hätte sich die relative Position und Geschwindigkeit zwischen
dem Zeitreisenden und dem Raumschiff auch nicht verändert.
Bei einem Sprung von einer Sekunde in die Vergangenheit landet der
Zeitreisende dann aus denselben Gründen 5 m vor dem Raumschiff, und
ist dann auch noch um 10 m/s schneller als das Raumschiff.
Das Raumschiff hat sich ihm gegenüber also um eine Sekunde verspätet.
Wenn man in einem ruhenden oder in einem gleichförmig bewegten
Raumschiff eine Sekunde in die Vergangenheit springt, dann landet
man genau auf sich selbst drauf, was bestimmt sehr schmerzhaft ist.
Deshalb ist in diesem Falle eine beschleunigte Bewegung des Raumschiffes
sehr nützlich, nur sollte man vorher einen Raumanzug anziehen.
Bei einem Sprung in die Zukunft kann man in den meisten Fällen nicht
auf sich selbst drauf springen, aber eine beschleunigte Bewegung des
Raumschiffes kann nicht schaden, außer man landet im Treibstofftank.
Gravitation und Beschleunigung können nicht unterschieden werden.
Wenn man also auf der Erdoberfläche eine Sekunde in die Vergangenheit
springt, dann taucht man in 5 m Höhe auf, und fliegt von dort mit
10 m/s Anfangsgeschwindigkeit nach oben, zumindest so lange, bis
einem die Schwerkraft wieder herunter holt.
Die räumliche Bewegung der Erdoberfläche spielt in diesem Beispiel
eine geringere Rolle als ihre Bewegung durch die gekrümmte Raumzeit.
Die Rotationsgeschwindigkeit der Erde am Äquator beträgt 463 m/s,
aber die Zentrifugalbeschleunigung beträgt dort nur 0,034 m/s^2.
Die Kreisbahngeschwindigkeit der Erde um die Sonne beträgt 29,8 km/s,
aber die Zentrifugalbeschleunigung beträgt dort nur 0,00593 m/s^2.
Außerdem wird diese Zentrifugalbeschleunigung durch den gleichen
Betrag der Sonnengravitation kompensiert, weil sich die Erde auf
einer geodätischen Bahn kräftefrei durch die Raumzeit bewegt.
Das heißt im Klartext, dass die Kreisbahngeschwindigkeit der Erde
überhaupt keinen Einfluss auf die relative Position und Geschwindigkeit
zwischen der Erde und dem Zeitreisenden haben kann.
Das gilt sinngemäß auch für die Bewohner der Internationalen Raumstation,
denn diese bewegt sich nahezu kräftefrei um die Erde (und mit ihr um die Sonne).
Es macht also einen großen Unterschied aus, ob man seinen Zeitsprung
von der Erdoberfläche aus, oder von der Internationalen Raumstation aus
macht, denn nur bei der Abwesenheit von Beschleunigung bleibt die relative
Position und Geschwindigkeit erhalten (Inertialsystem).
Normaler weise macht man seine Zeitsprünge natürlich mitsamt seines
Raumschiffes, was auch die Versorgung mit Atemluft vereinfacht, und am
besten fliegt man dabei beschleunigt durch einen möglichst materiearmen
Teil des Weltraums, so dass man weder auf sich selbst, noch auf andere
Objekte drauf springen kann.
Außerdem kann man dann gleich ein paar hundert Megatonnen TNT-Äquivalent
Sprengkraft zur sanften Korrektur geschichtlicher Ereignisse mitnehmen.
Eine Ausnahme dieser Methode stellt das Zeitkatapult dar, dessen hoher
Energiebedarf von den stationären Anlagen des Raumhafens gedeckt wird.
Das Zeitkatapult dient zum Katapultstart eines Raumschiffes von der
Erdoberfläche, denn wenn man 1120 Sekunden in die Vergangenheit springt,
dann hat man dort 11200 m/s Geschwindigkeit mehr als die Erdoberfläche
in diesem Teil der Raumzeit, und außerdem ist man dann in 6272 km Höhe
über der Erdoberfläche in diesem Teil der Raumzeit, so dass der
Luftwiderstand keine Rolle mehr spielt (die 11200 m/s Fluchtgeschwindigkeit
gelten ohnehin nur für die Erdoberfläche, und nicht mehr in 6272 km Höhe).
Wenn man den Katapultstart durch einen Sprung von 1120 Sekunden in
die Vergangenheit durchführt, dann taucht man auch 1120 Sekunden
früher in der Mitte der Invasionsflotte der Mirgs auf, als diese
auf Grund ihrer Ortungen erwarten können.
Außerdem kennt man den Verlauf der Raumschlacht in den ersten
1120 Sekunden, denn man hat ja vom Boden aus zugesehen.
Wenn man auf der Erdoberfläche eine Sekunde in die Zukunft springt,
dann taucht man 5 m unter der Erdoberfläche auf, was eine neue
Form der schaufellosen Sofortbestattung darstellt.
Wenn man Hochhäuser mit 5 m hohen Stockwerken baut, und eine
Sekundenzeitmaschine in jedes Stockwerk stellt, dann benötigt
man keinen Aufzug mehr.
Allerdings sind dann viele weiche Polster erforderlich, die den
mit 10 m/s erfolgenden Aufprall dämpfen.
Eigentlich hat ein Sprung von einer Sekunde in die Zukunft
ganz genau den gleichen Effekt, wie ein Sprung in 5 m Tiefe
(auf Planeten mit 10 m/s^2 Gravitation).
Das liegt daran, dass man dabei eine Sekunde lang schwerelos
ist, was ja auch Einstein auf den Gedanken mit der gekrümmten
Raumzeit gebracht hat.
Man fliegt auf einer kräftefreien geodätischen Bahn, und wird dann
von der mit 10 m/s entgegenkommenden Erdoberfläche aufgefangen.
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Die Frage von Steffen Herrmann:
Das Wesen eines Zeitsprunges besteht ja darin, dass ein System
für einen Zeitraum die Interaktion mit der Umwelt verliert und
nur seine Eigenwerte beibehält.
Das wären Grösse, Form, Geschwindigkeit, etc.
Was ist mit den Kräften?
Wenn Du konsequent bist, wirst Du sagen, dass die Kräfte
(mit der Umwelt) aussetzen.
Das scheinst Du zunächst auch so zu sehen.
"Wenn ein Raumschiff mit 10 m/s^2 (rund 1 g) beschleunigt, und der
Zeitreisende eine Sekunde in die Zukunft springt, dann landet er
5 m hinter dem Raumschiff, denn dort wäre er zu dieser Zeit, wenn
er die Geschwindigkeit, die er zur Zeit seines Absprungs hatte,
beibehalten hätte."
Später aber behauptest Du genau das Gegenteil, indem Du das
Zeitsprungsystem nicht die Geschwindigkeit, sondern die
Gravitation mitnehmen lässt.
"Wenn man auf der Erdoberfläche eine Sekunde in die Zukunft springt,
dann taucht man 5 m unter der Erdoberfläche auf, was eine neue Form
der schaufellosen Sofortbestattung darstellt."
Die Antwort:
Wenn ein Raumschiff mit 10 m/s^2 (rund 1 g) beschleunigt, und der
Zeitreisende eine Sekunde in die Zukunft springt, dann landet er
5 m hinter dem Raumschiff, denn dort wäre er zu dieser Zeit, wenn
er die Geschwindigkeit, die er zur Zeit seines Absprungs hatte,
beibehalten hätte, und außerdem ist der Zeitreisende dann um
10 m/s langsamer als das Raumschiff (s=(a/2)*t^2 und v=at).
In diesem Falle sollte man eigentlich sagen, dass das Raumschiff
mit 1 g Beschleunigung in dieser Sekunde um 5 m weiter geflogen ist,
als der Zeitreisende, und dabei auch um 10 m/s schneller geworden ist.
Wichtig: Gravitation und Beschleunigung können nicht unterschieden werden.
Wichtig: Beim Zeitsprung überspringt man auch die in dieser Zeit
ansonsten vorhanden gewesene Gravitationsbeschleunigung.
Eigentlich hat ein Sprung von einer Sekunde in die Zukunft
ganz genau den gleichen Effekt, wie ein Sprung in 5 m Tiefe
(auf Planeten mit 10 m/s^2 Gravitation).
Wichtig: Das liegt daran, dass man dabei eine Sekunde lang schwerelos
ist, was ja auch Einstein auf den Gedanken mit der gekrümmten
Raumzeit gebracht hat.
Man fliegt auf einer kräftefreien geodätischen Bahn, und wird dann
von der mit 10 m/s entgegenkommenden Erdoberfläche aufgefangen.
Wenn man auf der Erdoberfläche eine Sekunde in die Zukunft springt,
dann taucht man 5 m unter der Erdoberfläche auf, was eine neue
Form der schaufellosen Sofortbestattung darstellt.
Ausserdem hat man dann auch eine Geschwindigkeit von 10 m/s nach
unten, was aber von der Erde schnell gebremst wird.
Wichtig: Weil Du nicht mit Deinen Füssen auf der Erdoberfläche stehst,
und von ihr daher nicht mit beschleunigt wirst, sondern weil Du von
ihr entkoppelt bist, bewegt sich nur die Erdoberfläche alleine in der
gekrümmten Raumzeit relativ zu Dir nach oben, ganz genau so wie ein
beschleunigendes Raumschiff.
Anmerkung: Die Bewegung der Erdoberfläche in der gekrümmten Raumzeit ist
vorwiegend keine räumliche Bewegung, sondern eher eine zeitliche Bewegung.
Stark vereinfacht: Wenn Du nicht auf der Erdoberfläche stehen kannst,
dann wirst Du in die Erde einsinken.
Karl Bednarik, Anmerkung zur Geschichte
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Der Beitrag wurde von Karl Bednarik auf e-Stories.de eingesendet.
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Veröffentlicht auf e-Stories.de am 04.05.2010.
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