Zeit

Guten Abend,
ja, ich hör sie schon, die Physiker: wieder ein armer Irrer & blutiger Laie, der seine Privattheorie zu Zeit entwickelt hat …
Und genau so ist es. Und ich nehme sowieso an, dass das Ganze (mindestens) irgendeinen kapitalen Fehler hat. Aber ich weiß halt nicht, wo. Und das würde mich interessieren. Also bitte um Nachsicht und um Antwort.

Im Kern geht es mir drum, dass physikalische Zeit und psychologische Zeit(-wahrnehmung) eigentlich ganz ähnlich funktionieren. Und die Idee ist, dass das vielleicht wirklich das Gleiche ist. Und dass man Zeit nicht als physikalische „Grundgröße“, sondern als abhängige Größe (nämlich abhängig von Raum und Masse / Energie) beschreiben könnte.

Denn wenn es keinen Raum gibt, ist Zeit sowieso sinnlos; wenn es keine Masse in diesem Raum gibt, aber auch. Wenn sich die Masse im Raum nicht verändert, vergeht keine Zeit. Stellen wir uns einen Raum vor, der Massenpunkte enthält, die sich zueinander nicht bewegen, also erstarrte Verhältnisse. Dann ist doch auch Zeit sinnlos. Sobald ein Massenpunkt auftritt, der Veränderungen mit sich bringt, ist ein Zeitbegriff sinnvoll; aber eben erst dann.

Wir messen Zeit in Jahren: ja, denn die Masse Erde (die größte, bedeutendste Masse, die uns als Menschen zur Verfügung steht) dreht sich um die Masse Sonne. Das ist Veränderung von Masse im Raum. Diese Veränderung begreifen wir als Jahr.

Die Erde bewegt sich auf dieser Bewegung um die Sonne auch noch um sich selbst. Diese Massenveränderung im Raum nehmen wir als Tag war.

Dass die Masse Mond um die Masse Erde kreist und sich dabei scheinbar und im Positionsverhältnis zur Erde ja auch wirklich verändert, hat zum Zeitbegriff Monat geführt.

Massenkonfigurationen, die eine sehr regelmäßige Änderung durchführen, nennen wir bzw. verwenden wir als Uhren.

Also:
t = dm/dx
Zeit ist die Veränderung (die Ableitung) von Masse m im Raum x.

Und das passt doch zur psychologischen Zeit. Wenn sich in einem Ärztewartezimmer nichts tut, vergeht die Zeit (nur scheinbar?) langsam. Keine Veränderungen der Massen im (Warte-)Raum: kein Zeitfluss wahrgenommen. Wenn ein Dorf so aussieht wie vor 100 Jahren: die Massen (an Gebäuden, Straßen, Bepflanzungen) sich nicht wirklich verändert haben, sagt man: die Zeit ist stehengeblieben. Wenn irgendwo viel „Action“ ist, wenn sich Massen im Raum (und relativ zueinander) stark verändern (= bewegen), vergeht die Zeit „wie im Flug“. „Im Flug“ verändern sich auch Massen im Raum. Begriffe wie „Eigenzeit“ werden plötzlich problemlos.

???

Ludwig

Hallo!

Im Kern geht es mir drum, dass physikalische Zeit und
psychologische Zeit(-wahrnehmung) eigentlich ganz ähnlich
funktionieren. Und die Idee ist, dass das vielleicht wirklich
das Gleiche ist.

Und warum zeigen dann Uhren, die die physikalische Zeit messen, etwas anderes an, als wir empfinden?

Und dass man Zeit nicht
als physikalische „Grundgröße“, sondern als abhängige Größe
(nämlich abhängig von Raum und Masse / Energie) beschreiben
könnte.

Das wiederum hat ein gewisser Herr Einstein schon Anfang des 20. Jahrhunderts herausgefunden.

Massenkonfigurationen, die eine sehr regelmäßige Änderung
durchführen, nennen wir bzw. verwenden wir als Uhren.

Meinetwegen.

Also:
t = dm/dx

Arrrgh! Was soll das denn sein???

Zeit ist die Ableitung der Masse nach dem Ort? Da die Masse eine extensive Größe ist, kann sie gar keine Funktion des Ortes sein. Man könnte die Formel noch retten, wenn man statt der Masse die Dichte ρ verwendet. Dann wäre sie wenigstens formal korrekt. Aber was sagt dann die Formel aus? Nehmen wir mal die Erde. In den Ozeanen wäre dann die Zeit annähernd Null (weil die Dichte des Wassers ziemlich konstant ist). An der Wasser/Luft-Grenzschicht ist die Zeit nicht definiert (eine Unstetigkeitsstelle). Von dort nimmt die Zeit bis ins Weltall exponentiell ab. Herzlichen Glückwunsch!

Michael

Hallo,

das Problem an deiner Hypothese ist, dass sie Veränderungen von Massen im Raum nur makroskopisch betrachtet.

Selbst, wenn das Wartezimmer total leer ist und nichts, aber auch gar nichts los ist und nicht mal eine Uhr an der Wand sich bewegt, so schwirren aber doch die Elektronen um die Atomkerne. Mitunter bewegen sich Photonen durch den Raum. Die Atome selbst bewegen sich, wenn die Temperatur größer ist als 0K: gasförmig in der Luft oder sie zittern im Festkörper. Durch die Bewegungen bilden sich elektromagnetische Felder, auch Gravitationsfelder verändern sich in der atomaren Größenordnung. Ab und an zerfällt ein Atom. Alleine die Tatsache, dass sie zerfallen (ohne sich vorher bewegt haben zu müssen) zeigt das Vorhandensein von so etwas wie „Zeit“ an. Mit dem Zerfall hast du dann wieder bewegte Teilchen.

Dazu kommt noch, dass dauern virtuelle Teilchen entstehen und vergehen. Immer und überall. Abstrus, aber in Übereinstimmung mit allen Beobachtungen, welche von ausgefuchsten Physikern gemacht werden (s. Casimir-Effekt).

LG
Jochen

Guten Tag,

Und dass man Zeit nicht
als physikalische „Grundgröße“, sondern als abhängige Größe
(nämlich abhängig von Raum und Masse / Energie) beschreiben
könnte.

Das wiederum hat ein gewisser Herr Einstein schon Anfang des
20. Jahrhunderts herausgefunden.

Das hatte ich noch nie so begriffen. Ich war der Meinung, dass Zeit in der Relativitätstheorie die 4. Dimension im Raum-Zeit-Kontinuum sei und also Grundgröße.
Danke für die Information.

Massenkonfigurationen, die eine sehr regelmäßige Änderung
durchführen, nennen wir bzw. verwenden wir als Uhren.

Meinetwegen.

Also:
t = dm/dx

Arrrgh! Was soll das denn sein???

Zeit ist die Ableitung der Masse nach dem Ort?

Ja, genau so meine ich es.

Da die Masse
eine extensive Größe ist, kann sie gar keine Funktion des
Ortes sein.

Ich versteh das (noch) nicht.
Warum nicht? Man kann doch die Tatsache, dass Ort mit Masse belegt ist, als Funktion begreifen.

Aber danke erstmal.

Ludwig

Guten Tag!

das Problem an deiner Hypothese ist, dass sie Veränderungen
von Massen im Raum nur makroskopisch betrachtet.

Selbst, wenn das Wartezimmer total leer ist und nichts, aber
auch gar nichts los ist und nicht mal eine Uhr an der Wand
sich bewegt, so schwirren aber doch die Elektronen um die
Atomkerne. Mitunter bewegen sich Photonen durch den Raum. Die
Atome selbst bewegen sich, wenn die Temperatur größer ist als
0K: gasförmig in der Luft oder sie zittern im Festkörper.
Durch die Bewegungen bilden sich elektromagnetische Felder,
auch Gravitationsfelder verändern sich in der atomaren
Größenordnung. Ab und an zerfällt ein Atom. Alleine die
Tatsache, dass sie zerfallen (ohne sich vorher bewegt haben zu
müssen) zeigt das Vorhandensein von so etwas wie „Zeit“ an.
Mit dem Zerfall hast du dann wieder bewegte Teilchen.

Alles klar; danke! Natürlich vergeht ja auch in einem Wartezimmer Zeit durch die ganzen mikroskopischen Veränderungen. Sobald Masse da ist, ist Massenveränderung da und damit Zeit. Vermutlich ist die Zeitwahrnehmung tatsächlich nur ein Analogon.

Ich möcht das auch nicht nur makroskopisch betrachten. Mikroskopisch vergeht die Zeit im Wartezimmer wie von Dir beschrieben. Außerdem dreht sich das Wartezimmer im Tagesrhythmus und im Jahresrhythmus durch das Weltall.

Aber wie ist das mit der Grundidee: Raum und Masse (bzw. Energie) als Grundgrößen und Zeit als (im Doppelsinn!) „abgeleitete“ Größe ???

Ludwig

Hi!

Aber wie ist das mit der Grundidee: Raum und Masse (bzw.
Energie) als Grundgrößen und Zeit als (im Doppelsinn!)
„abgeleitete“ Größe ???

Hier weichst du stark von der naturwissenschaftlichen Denkweise ab.

Naturwissenschaft versucht, Beobachtungen anhand von Modellen zu erklären. Die Modelle sollen möglichst einfach sein und möglichst viele Beobachtungen erklären können. „Erklären“ heißt, in der Lage sein, korrekte Vorhersagen zu treffen, wenn bestimmte Dinge gegeben sind.

Es geht NICHT (!!!) darum, im philosophischen Sinne „Wahrheiten“ zu erkennen. Es ist naturwissenschaftlich unerheblich, ob es Elektronen zB. überhaupt gibt. Mit unserer Modellhaften Vorstellung von diesen „Dingern“ können wir aber eine ganze Menge an Beobachtungen korrekt vorhersagen. Es ist also HILFREICH. Punkt. Vielleicht gibt es gar keine Elektronen. Vielleicht sind sie nur „Schatten“ von etwas ganz anderem. Das ist solange egal, wie das Modell vom Elektron alles erklären kann, was wir beobachten können.Mit der Quantenmechanik und dem Welle-Teilchen-Dualismus kommen wir sogar in einen Bereich, in dem wir keine menschenmögliche Vorstellung mehr von den Modellen haben. Die Modelle sind Beziehungen zwischen messbaren Größen, aufgeschrieben in mathematischen Formeln. Die _Bedeutung_ von alledem wird zunehmend unklar; Bedeutungen sind aber nur philosophisch interessant - naturwissenschaftlich steht fest: die Quantenmechanik beschreibt die Welt supergut, ihre Vorhersagen sind absolut korrekt. DAS zählt.

Und so ist es letzlich auch mit Raum, Energie und - genau: Zeit. Es ist ein Modell bzw. ein Konzept, welches uns hilft, Beobachtungen zu beschreiben. Es ist naturwissenschaftlich unerheblich, ob sowas wie „Zeit“ überhaupt existiert. Tatsächlich stoßen wir mit der Quantenmechanik (QM) wieder mal in Bereiche vor, in denen in den Modellen das Konzept „Zeit“ garnicht mehr auftaucht. Jetzt kann man das natürlich wieder philosophisch nehmen und spekulieren, wie „real“ Zeit ist (oder wie „real“ die Modelle der QM sind…), aber was naturwissenschaftlich zählt, ist, dass die QM eben NICHT in Widerspruch zu irgendeiner Beobachtung steht, die wir machen, dass sie relativ einfach ist (wenige Grundannahmen trifft) und mehr Beobachtungen erklärt als jedes andere Modell.

Also, Dein Fall ist ein Trivialfall: Wenn NICHTS da ist, dann ist ach keine Zeit da. Das naturwissenschaftliche Problem ist: Wenn nichts da ist, ist auch die Abwesenheit von Zeit nicht zu messen. Wenn etwas *prinzipiell* nicht messbar ist, ist das kein Gegenstand naturwissenschaftlicher Betrachtung.

Die QM scheint einen Weg zu zeigen, wie Größen wie Raum, Energie und Zeit in einem Konzept eingehen sind, welches diese Größen nicht voraussetzt, sondern wo sie sich evtl. als Folge von „etwas Grundlegenderem“ herleiten lassen. Das Problem ist, dass wir jede Möglichkeit des „Begreifens“ verlieren und die Sachen nicht „begreifbar interpretieren“ können. Hier werden wir uns auf immer abstraktere logische Formalismen verlassen müssen, deren Folgerungen nur sehr, sehr indirekt in der „wirklichen Welt“ messbar sind, dafür aber korrekt und allgemeingültig.

LG
Jochen

4 Like

Hallo,

Aber wie ist das mit der Grundidee: Raum und Masse (bzw.
Energie) als Grundgrößen und Zeit als (im Doppelsinn!)
„abgeleitete“ Größe ???

das klingt ein bißchen nach Fourier-Transformation. Es sollte für eine Theorie niemals von Bedeutung sein, welche Koordinaten ich wähle. Je nach Anwendung ist es zweckmäßig, z.B. ein elektrisches Signal als Funktion der Zeit oder als Funktion der Frequenz (Energie) aufzufassen. In ähnlicher Weise vermittelt die FT zwischen Raum und Impuls.


PHvL

Hallo,

das war sehr gründlich, vielen Dank, das hilft mir sehr, * auch von mir.

Wenn ich’s rekapituliere: die Frage, ob Zeit von Masse und Raum abhängt (Veränderung von Masse im Raum ist), ist keine (wirklich) physikalische Frage, sondern eher eine philosophische; jedenfalls so lange, solange dieser Ansatz nicht in eine Theorie gebracht wird, die Prognosen erlaubt, die man messbar überprüfen kann. Der Ansatz an sich ist weder richtig noch falsch, sondern einfach zu wenig naturwissenschaftlich, nämlich lediglich (bzw. zu sehr) spekulativ.

Dann hätte ich allenfalls noch die Frage, ob es schon Versuche gegeben hat, Raum, Masse und Zeit in einen solchen oder ähnlichen (Zeit als Veränderung von Masse im Raum) Zusammenhang zu bringen, der naturwissenschaftlichen Ansprüchen genügt. Wenn nicht, dann wäre die Idee ja wenigstens „originell“. Ich verstehe als interessierter Laie viel zu wenig von Dingen wie Relativitätstheorie oder Quantenmechanik, um das selbst beurteilen zu können.

Noch ein paar philosophisch-physikalische Fragen in dem Zusammenhang:

  • Gibt es (in den modernen physikalischen Theorien) Masse bzw. Energie ohne Raum? (Wohl nicht, oder? Masse benötigt doch immer Raum)
  • Gibt es (in den modernen physikalischen Theorien) Raum ohne Masse bzw. Energie? (Echt leeren Raum; vermutlich schon, oder?)
  • Gibt es in einem echt leeren Raum (wenn es einen gibt) Zeit?

Ludwig

Hallo,

das war sehr gründlich, vielen Dank, das hilft mir sehr

Es freut mich, dass ich helfen konnte.

Wenn ich’s rekapituliere: […]

Vollkommen korrekt.

Zu deinen weiterführenden Fragen kann ich nichts sagen, dafür bin ich zu wenig Fachmann (und da greift „Dieter Nuhrs Theorem“: ‚Wenn man keine Ahnung hat - einfach mal die Fressen halten‘ :smile: ). Hier hoffe ich mit dir, dass sich ein Physiker mal zu Wort melden wird.

LG
Jochen

Hallo!

Ich war der Meinung, dass
Zeit in der Relativitätstheorie die 4. Dimension im
Raum-Zeit-Kontinuum sei und also Grundgröße.

Eine Grundgröße ist etwas anderes als eine Nautkonstante. Natürlich ist die Zeit eine Grundgröße. Sie ist eine der vier bis sechs Größen, die man braucht, um ein vollständiges Maßsystem aufzubauen. Deswegen ist die Sekunde auch eine der Basiseinheiten.

Das bedeutet aber nicht, dass die Zeit unveränderlich wäre. Die spezielle Relativitätstheorie handelt vor allem von der Abhängigkeit von Raum und Zeit vom Bewegungszustand des Beobachters. Die allgemeine Relativitätstheorie von der Abhängigkeit von Raum und Zeit von der Anwesenheit von Materie. (Sehr verkürzt ausgedrückt).

Da die Masse
eine extensive Größe ist, kann sie gar keine Funktion des
Ortes sein.

Ich versteh das (noch) nicht.
Warum nicht? Man kann doch die Tatsache, dass Ort mit Masse
belegt ist, als Funktion begreifen.

Eine intensive Größe ist eine, die Eigenschaft eines Punktes beschreibt. Intensive Größen sind z. B. Dichte, Temperatur, Druck, … Eine extensive Größe beschreibt eine Eigenschaft eines Körpers. Beispiele: Masse, Stoffmenge, Energie, Volumen, … Da ein Körper definitionsgemäß eine räumliche Ausdehnung hat, hat kein Punkt die Eigenschaft ‚Masse‘. Damit wird der Grenzübergang in Deiner Formel t = dm/dx völlig sinnlos.

Anders ausgedrückt: Wenn Du die Ableitung dm/dx bilden möchtest, musst Du die Funktion m = m(x) kennen. Also konkret: ‚Wie groß ist die Masse 1023,7411 m südöstlich des Eifelturms?‘ Natürlich gibt es darauf keine vernünftige Antwort. Aber selbst wenn es sie gäbe: Was hätte das dann mit der Zeit zu tun? Und wie leite ich die Masse des Matterhorns nach dem Ort ab?

Was Du uns eigentlich sagen möchtest - wenn ich Dich richtig verstehe: Man erkennt den Lauf der Zeit an der Veränderung der Masse im Raum. Physikalisch drückt man das so aus:

dm/dt= - ∫ ρ v d S

In Worten: ‚Die Massenänderung eines Volumens pro Zeiteinheit ist gleich groß wie der Massenstrom durch die Begrenzungsfläche des Volumens.‘

Trennt man die Variablen und integriert auf beiden Seiten, dann kommt man zu folgender Gleichung (falls v = const.):

t = m/(- ∫ ρ v d S )

In Worten: ‚Die verstrichene Zeit ist gleich der Massenänderung dividiert durch die Änderungsrate der Masse.‘

Noch ein bisschen einfacher: Wenn ich weiß, wie schnell sich die Masse ändert, kann ich aus der Masse die verstrichene Zeit berechnen.

Wenn das so ungefähr das ist, was Du sagen wolltest, dann hast Du nicht definiert was die Zeit ist, sondern die Sanduhr erfunden. Das ist ja auch schon was… :wink:

Michael

P.S.: Fettdruck steht für ‚Vektor‘.

MOD: Vollzitat gekürzt.

Hallo!

Noch ein paar philosophisch-physikalische Fragen in dem
Zusammenhang:

  • Gibt es (in den modernen physikalischen Theorien) Masse bzw.
    Energie ohne Raum? (Wohl nicht, oder? Masse benötigt doch
    immer Raum)

In der Klassichen Physik gibt es das Konzept des Körpers. Ein Körper hat eine Masse und ein Volumen. Dort wo ein Körper ist, kann kein anderer Körper sein. Beispiele für Körper wären ein Tischtennisball, eine Flasche, das Bier in der Flasche oder der Atlantik.

Dieses Konzept ergibt in der Quantenmechanik keinen Sinn mehr. Das Elektron hat eine Masse. Es hat - nach allem was wir wissen - keine räumliche Ausdehnung. Es ist also kein Körper im klassischen Sinne. Andererseits ist es nicht auf einen exakten Ort festgelegt. Es nimmt also einen gewissen Raum ein, in dem sich aber gleichzeitig noch andere Teilchen aufhalten können.

Noch abstruser wird es mit Photonen. Die haben selbst keine Masse. Sie haben aber Energie. Zu allem Überschuss halten sie sich am liebsten dort auf, wo schon ein anderes Photon ist.

  • Gibt es (in den modernen physikalischen Theorien) Raum ohne
    Masse bzw. Energie? (Echt leeren Raum; vermutlich schon,
    oder?)

Nein. (s. dazu http://de.wikipedia.org/wiki/Nullpunktsfluktuation)

  • Gibt es in einem echt leeren Raum (wenn es einen gibt) Zeit?

Da es keinen leeren Raum gibt, ist diese Frage sinnlos.

Michael

Dann hätte ich allenfalls noch die Frage, ob es schon Versuche
gegeben hat, Raum, Masse und Zeit in einen solchen oder
ähnlichen (Zeit als Veränderung von Masse im Raum)
Zusammenhang zu bringen, der naturwissenschaftlichen
Ansprüchen genügt.

Na ja, der Anfang einer jeden physikalischen Theorie sind Axiome. Bisher benutzen wir bei der klassischen Mechanik die Newtonschen Axiome, aus denen man 4 Konzepte ableitet, um die klassische Mechanik zu beschreiben (Newton, Lagrange, Hamilton und Hamilton-Jacobi). Das heißt, man müsste als erstes ein neues Axiomensystem einführen und zwar würde dann eines dieser Axiome lauten t = t(m). Jetzt heißt es weitere Axiome finden. Aus diesen Axiomen musst du dann eine Mechanik ableiten, die mindestens äquivalent sind zu den bereits bekannten 4 Konzepten und im Idealfall natürlich noch etwas mehr leisten kann. Und das Axiomensystem darf zu keinem Widerspruch führen!

Problem: Die klassische Mechanik hat man (meines Wissens) komplett im Griff (zumindest wüsste ich von keinem klassisch ungelöstem mechanischem Problem), insofern macht sich auf diesem Gebeit kaum noch jemand Mühe, neue Konzepte zu entwickeln (warum Medizin in einen völlig gesunden Menschen pumpen als Vergleich).

Ob man es auf den Gebeiten der Quantenmechanik schon probiert hat weiß ich nicht, hab’ erst eine Vorlesung theoretische Physik gehabt, vllt. kann da jemand anders mehr sagen, aber ich kann es mir nicht vorstellen.

Hallo!

Problem: Die klassische Mechanik hat man (meines Wissens)
komplett im Griff (zumindest wüsste ich von keinem klassisch
ungelöstem mechanischem Problem), insofern macht sich auf
diesem Gebeit kaum noch jemand Mühe, neue Konzepte zu
entwickeln (warum Medizin in einen völlig gesunden Menschen
pumpen als Vergleich).

Es gibt schon noch ein Haufen ungelöste Probleme. Das Dreikörperproblem wäre so eins. Allerdings ist das Problem nur noch ein rein mathematisches, d. h. man hat die zugrundelegenden Gesetze verstanden und kann die Bewegungsgleichungen formulieren. Diese DGLs sind aber so kompliziert, dass sie nicht mehr explizit gelöst, sondern nur noch numerisch ausgewertet werden können. Da aber die Numerik bei hinreichend kurzen Intervallen befriedigende Vorhersagen macht, kann man die Probleme vom physikalischen Standpunkt aus als gelöst betrachten. (Wenn ich es richtig verstanden habe, steht die Chaostheorie genau an dieser Schwelle zwischen „physikalisch verstanden“ und „mathematisch gelöst“).

Michael

Sehr interessant deine Idee. Ich persönlich habe kaum eine Ahnung von Physik aber es interessiert mich schon seit ich klein bin.
Da Zeit zwar messbar, aber nicht physikalisch also stofflich ist, würde ich sagen, es gibt sie nicht. Wir nehmen sie nur wahr, weil es Dinge um uns rum gibt die sich in einem bestimmten tempo abspielen. Wir haben Instrumente entwickelt die uns helfen, das zu messen. Wahrscheinlich hat es angefangen mit dem Tages und Nacht Zyklus. Der ist da , den nehmen wir wahr, und er würde sich verändern wäre die Erde weiter weg von der Sonne. Das nehmen wir wahr, das stimmt. Aber das macht die Zeit für mich nicht zu einer Dimension. Sie ist und bleibt ein Instrument um die anderen Dimensionen zu begreifen. Zum Beispiel würden wir nie begreifen, wie riesig, unendlich groß das Universum ist,wenn wir nicht errechnen würden wie lange es bei einer konstanten Geschwindigkeit von der Erde aus bis zum Mars dauern würde. Die Zeit hilft uns das zu begreifen. Das heißt aber noch nicht das sie ein Bestandteil der Materie ist aus die sich alles zusammen setzt. Was wäre denn wenn wir ewig leben würden, niemals sterben, hätte die Zeit dann noch einen so großen Stellenwert in unserem leben? Wohl nicht. Wir könnten dann sagen wir gehen das Weltall erkunden und müssten uns keine Gedanken machen wie lang das dauert und wann wir wieder da sind, wir würden es einfach tun.

In dem Sinne: Zeit ist ein Gefühl, eine Richtschnur, eine Hilfe Dinge zu begreifen. Aber sie ist nicht wirklich
da.

Danke du hast in hoch intelligenter weise zum Ausdruck gebracht was ich gerade geschrieben hab. (Da bin ich ganz froh weil mich keiner dumm nennen kann):grinning: