Zeitdilatation

Abstract

Die Zeitdilatation (von lat.: dilatare, ‚dehnen‘, ‚aufschieben‘) ist ein Effekt, der durch die Relativitätstheorie beschrieben wird. Sie bewirkt, dass alle inneren Prozesse eines physikalischen Systems relativ zum Beobachter langsamer ablaufen, wenn sich dieses System relativ zum Beobachter bewegt. Das bedeutet, dass auch Uhren, die sich relativ zum Beobachter bewegen, langsamer gehen als seine eigene. Dieser Effekt ist umso stärker, je größer die Relativgeschwindigkeit ist. Der Maßstab ist die Lichtgeschwindigkeit. Mit der Zeitdilatation verbunden ist der Effekt, dass die Gleichzeitigkeit von räumlich getrennten Ereignissen eine Frage der Relativgeschwindigkeit des Beobachters ist, die sogenannte Relativität der Gleichzeitigkeit. Die Vorstellung einer absoluten Zeit musste angesichts der Zeitdilatation aufgegeben werden. Für gleichförmig bewegte Systeme erklärt die spezielle Relativitätstheorie (Albert Einstein, 1905) die Zeitdilatation und die verwandte Längenkontraktion anhand von Minkowski-Diagrammen als geometrische Effekte der vierdimensionalen Raumzeit. Eine ältere, überholte Deutung dieser Effekte war die lorentzsche Äthertheorie, siehe auch Geschichte der speziellen Relativitätstheorie. Die gravitative Zeitdilatation ist ein Effekt der allgemeinen Relativitätstheorie. Man bezeichnet damit den Effekt, dass eine Uhr, wie auch jeder andere Prozess, in einem stärkeren Gravitationsfeld langsamer läuft als in einem schwächeren. So vergeht die Zeit im fernen, näherungsweise gravitationsfreien Weltraum (ohne Berücksichtigung der Gravitationsfelder anderer Himmelskörper) um etwa den Faktor 1 + 7·10−10 = 1,0000000007 schneller als auf der Erdoberfläche. Genauer gesagt misst jeder gegenüber dem Gravitationsfeld ruhende Beobachter eine längere bzw. kürzere Ablaufzeit von Vorgängen, die in identischer Weise im bzw. außerhalb des Gravitationsfelds ausgelöst wurden (wie z. B. eine Oszillation des elektrischen Feldstärkevektors eines Lichtstrahls, die als Zeitbasis verwendet werden kann). Anders als bei der Zeitdilatation durch Bewegung ist die gravitative Zeitdilatation nicht gegenseitig: Während der im Gravitationsfeld weiter oben befindliche Beobachter die Zeit des weiter unten befindlichen Beobachters langsamer ablaufen sieht, sieht der untere Beobachter die Zeit des oberen Beobachters entsprechend schneller ablaufen.