Simultaneità relativistica

von Massimo Brighi 

Simultaneità relativistica
Massimo Brighi
 

In: La natura del tempo. [Hrsg.:] Franco Selleri.
Bari 2002, S. 213-250. 

Die Forschungsgruppe G.O. Mueller referiert in der Ergänzung des Kapitels 4 ihrer Dokumentation diese Arbeit von Massimo Brighi:

:

Untersucht die Bedingungen der möglichen Definitionen der Gleichzeitigkeit, die in der Uhrensynchro-nisierung angewendet werden. In der Speziellen Relativitätstheorie wird Albert Einsteins „Standarddefinition“ durch Lichtsignale eingeführt. 

Damit stellt sich das Problem, die Lichtgeschindigkeit auf einer Strecke zu bestimmen (Ein-Weg-Messung): sie scheitert jedoch daran, daß man dafür zwei entfernte synchronisierte Uhren benötigt, für deren Synchronisierung jedoch die zu messende Ein-Weg-C bereits bekannt sein müßte. Deshalb hatte Poincaré schon 1902 die Unmöglichkeit der Ein-Weg-Messung der Lichtgeschwindigkeit erkannt. (S. 230). Mit einer Uhr bleibt daher nur die Messung der Gesamtdauer von Hinweg und Rückweg und die Annahme derselben Geschwingkeit in beiden Richtungen als Durchschnittsgeschwindigkeit: daraus ergibt sich die Konventionalität dieser Synchronisierung, wie sie von vielen Forschern anerkannt worden ist, z. B. H. Reichenbach 1928. (S. 233) 

Aus der Konventionalität folgt, daß die Annahme anderer Konventionen für die Synchronisierung entfernter Uhren genau so legitim sein muß. Analysiert die generellen Eigenschaften der Relation „Gleichzeitigkeit“ unabhängig vom Synchronisierungsverfahren (S. 237-238): 

(1) Reflexivität: jedes Ereignis ist mit sich selbst gleichzeitig. 

(2) Symmetrie: wenn das Ereignis A gleichzeitig istmit dem Ereignis B ist, ist auch das Ereignis B gleichzeitig mit dem Ereignis A. 

(3) Transitivität: wenn das Ereignis A gleichzeitig ist mit dem Ereignis B und das Ereignis B gleichzig mit dem Ereignis C, dann ist auch A gleichzeitig mit A. 

(4) Kausale Unabhängigkeit: sie muß in der Physik der Speziellen Relativitätstheorie gegeben sein, weil die Spezielle Relativitätstheorie mit C eine Maximalgeschwindigkeit postuliert und keine instantane Fernwirkung zuläßt; es kann daher für die Speziellen Relativitätstheorie zwischen gleichzeitigen entfernten Ereignissen keine Kausalwirkung geben. Diese Bedingung gilt jedoch nicht für Newton und die klassische Physik, weil sie instantane Fernwirkung z. B. für die Gravitation annehmen. 

(5) Unabhängigkeit vom Ort des Beobachters: alle Beobachters in demselben Inertialsystem (IS) oder in relativer Ruhe zueinander stimmen überein in ihrem Urteil über die Reihenfolge der Ereignisse, d.h. ob Ereignisse gleichzeitig sind oder vorhergehen oder folgen. (Diese Bedingung gilt für die klassische wie für die relativistische Physik.) 

(6) Unabhängigkeit vom Bewegungszustand des Beobachters: alle Beobachter in beliebigen relativen Bewegungen stimmen überein in ihrem Urteil über die Gleichzeitigkeit von zwei Ereignissen. 

Diskutiert die Möglichkeit der absoluten Gleichzeitigkeit (S. 240-242), die gewonnen werden kann aus einem Merkmal der Raum-Zeit von Minkowski (Ebenen der Gleichzeitigkeit liegen alle parallel zueinander) und einem darauf abgestellten Synchronisierungsverfahren (von einer als ruhend angenommenen Ebene mit Uhren, die nach Standardverfahren synchronisiert sind, werden mehrere Uhren in dieselbe beschleunigte Bewegung zu den anderen Ebenen gesandt und treffen – wegen der Parallelität der Ebenen – auf jeder Ebene alle gleichzeitig ein). Die absolute Gleichzeitigkeit auf der ersten Ebene kann so auf die anderen Ebenen übertragen werden.

 

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