Physik

Relativitätstheorie: Würde bei Lichtgeschwindigkeit die Zeit für mich stehen bleiben?

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Gábor Paál
Gábor Paál (Foto: SWR, Oliver Reuther)

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Könnte man, wenn man noch schneller wird, in die Vergangenheit reisen?

Das ist eines dieser Missverständnisse, die leicht aufkommen, wenn man sich mit der Relativitätstheorie beschäftigt. Weil sie ja in der Tat sagt: Wie schnell die Zeit vergeht, hängt von der Geschwindigkeit ab.

Diesen Satz darf man nicht falsch verstehen, denn eine der Kernaussagen der Relativitätstheorie ist: Ich selber merke überhaupt keinen Unterschied, ob ich nun an Ort und Stelle bleibe oder mich mit welcher Geschwindigkeit auch immer durch den Raum bewege. Wenn ich eine Uhr dabei habe, dann tickt für mich die Uhr immer gleich schnell. Aber diejenigen, die mich von außen beobachten, können im Prinzip einen Unterschied feststellen.

Deshalb Relativitätstheorie: Wenn ich mich mit, sagen wir, halber Lichtgeschwindigkeit durchs Weltall bewegen würde und du hättest ein so tolles Teleskop, dass du die ganze Zeit auf meine Uhr gucken könntest, die ich dabeihabe, dann tickt aus deiner Perspektive die Uhr viel langsamer.

Wie viel macht das aus – bei halber Lichtgeschwindigkeit?

Bei halber Lichtgeschwindigkeit noch nicht mal so viel, ungefähr 13 Prozent. Das heißt, wenn auf deiner Uhr eine Minute vergangen ist und du guckst dann auf meine Uhr, dann zeigt die erst 53 Sekunden an. Aber je mehr sich meine Geschwindigkeit der des Lichts annähern würde, desto extremer wird dieser Effekt. Das Kuriose ist jetzt aber, dass das Gleiche auch umgekehrt gilt, denn wenn ich mich relativ zu dir mit halber Lichtgeschwindigkeit bewege, dann bewegst du dich relativ zu mir ebenfalls mit halber Lichtgeschwindigkeit.

Die Relativitätstheorie sagt: Es gibt keinen absoluten Bezugspunkt. Es macht also keinen Sinn zu sagen, ich bewege mich und du bleibst an Ort und Stelle. Entscheidend ist immer nur, wie wir uns relativ zueinander bewegen. Wenn ich also von meinem Hochgeschwindigkeitsraumschiff auf deine Uhr sehen könnte, würde es für mich ebenfalls so aussehen, als ginge die langsamer.

Aber das ist ein Widerspruch: Wenn wir uns irgendwann wieder begegnen und unsere Uhren vergleichen, kann man feststellen, welche in Wirklichkeit schneller gelaufen ist.

Ja, aber nur, weil irgendeiner zwischendurch nochmal seine Richtung ändern muss, damit wir uns begegnen. Wenn ich mit halber Lichtgeschwindigkeit ins All fliege und wieder zurückkomme, muss ich logischerweise irgendwo umdrehen, und da gelten dann andere Gesetze.

Jede Richtungsänderung ist physikalisch eine Beschleunigung. Und ein Gesetz der Relativitätstheorie lautet eben auch: Für beschleunigte Körper geht die Zeit langsamer. Wenn ich im Vergleich zu dir mit halber Lichtgeschwindigkeit durchs All fliege und dann in einem großen Bogen zu dir zurückkomme, werde ich deshalb langsamer gealtert sein als du.

Das berühmte Gedankenspiel, das als Zwillingsparadoxon bekannt ist

Ein Zwilling fliegt mit annähernder Lichtgeschwindigkeit durchs All, der andere bleibt auf der Erde. Wenn der erste nach 60 Jahren wiederkommt, ist er kaum gealtert, sein Bruder dagegen ein alter Mann. Wenn man alle praktischen Schwierigkeiten wegdenkt – schon die Tatsache, dass ein Raumschiff nie so viel Treibstoff mitnehmen könnte, um sich auf knapp unter Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen – dann steht dieses sogenannte Zwillingsparadoxon völlig in Einklang mit der Relativitätstheorie.

Der Hörer wollte noch wissen, was bei Über-Lichtgeschwindigkeit passiert. Würde deine Uhr dann im Verhältnis zu meiner rückwärts laufen – könntest du dann auf die Erde zurückkehren und wärst in der Vergangenheit?

Und könnte dann meine eigene Geburt verhindern ...?

Über diese Vorstellung haben schon viele nachgedacht, denn das wäre im Prinzip die Konsequenz. Aber genau da sagt die Relativitätstheorie: Stopp! Schneller als Lichtgeschwindigkeit geht einfach nicht.

Nicht nur, weil dann solche Unsinnigkeiten herauskommen. Es geht auch mathematisch nicht, weil dann in den Formeln plötzlich die Wurzel aus einer negativen Zahl auftaucht. Und es geht physikalisch nicht, weil laut Einstein überhaupt nur masselose Teilchen Lichtgeschwindigkeit erreichen können, wie zum Beispiel Lichtteilchen. Würde man aber einen Körper auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigen, bräuchte man unendlich viel Energie. Das geht nicht; und darüber hinaus geht es logischerweise erst recht nicht.

6.2.1924 Albert Einstein: "Meine Relativitätstheorie"

6.2.1924 | Der Physiker Albert Einstein (1879 - 1955) entwickelte eine allen bisherigen Erfahrungen widersprechende Vorstellung von Raum und Zeit. 1924 schildert er in einem Vortrag, wie er zur Formulierung der Relativitätstheorie kam. – archivradio.de

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