Nach Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie vergeht die Zeit je nach Standort, Bewegungsgeschwindigkeit oder der Stärke der umgebenden Gravitation unterschiedlich. Obwohl dies abstrakt klingt, gibt es spezifische Orte auf der Erde, an denen sich die Zeit tatsächlich messbar anders verhält — experimentell und auf faszinierende Weise.
Dies ist die Geschichte von drei dieser Orte.
1) Der Gipfel „zeitlicher Unterschiede“: Hohe Berge, wo man schneller altert
Ja — um Bruchteile einer Sekunde, aber wissenschaftlich nachweisbar.
Wenn wir herausfinden wollen, wo die Zeit auf der Erde am schnellsten vergeht, brauchen wir kein magisches Portal oder exotisches Phänomen zu suchen. Es genügt, hinaufzugehen: in hohe Berge.
Einsteins Theorie besagt, dass die Zeit dort schneller vergeht, wo die Gravitation schwächer ist. Auf dem Gipfel eines Berges befindet sich der Mensch weiter vom Erdmittelpunkt entfernt und ist folglich in einem etwas schwächeren Gravitationsfeld.
Die Wissenschaft hat dies bestätigt:
-
Auf dem Gipfel des Mount Everest vergeht die Zeit um 15 Mikrosekunden pro Jahr schneller als auf Meereshöhe.
-
Das bedeutet, dass ein Bergsteiger, der sein ganzes Leben lang auf dem Gipfel bleibt, theoretisch um tausendstel Sekunden älter wäre als sein Zwilling unten.
Ist das vernachlässigbar? Ja.
Ist das einer der größten Triumphe der modernen Physik? Auch ja.
Diese winzigen Unterschiede bestätigen, dass die Zeit flexibel ist. Sie fließt niemals gleichmäßig — sie scheint nur so.
2) Orte unter der Erde, wo sich die Zeit verlangsamt: Minen, Schächte und tiefe Höhlen
Je näher man dem Kern des Planeten kommt, desto langsamer vergeht unser Leben.
Ein umgekehrtes Prinzip funktioniert ebenfalls. Je tiefer man ist, desto stärker wirkt die Gravitation — und desto langsamer vergeht die Zeit.
Auf der Erde gibt es zahlreiche Orte, an denen Menschen Hunderte oder Tausende von Metern unter der Oberfläche sind:
-
die tiefsten Minen in Südafrika, 3,9 km unter der Erde,
-
wissenschaftliche Labore in tiefen Tunnel,
-
unterirdische nukleare und geologische Observatorien.
Und die Zeit vergeht dort tatsächlich langsamer — wenn auch nahezu unmerklich.
Messungen von Physikern des NIST (National Institute of Standards and Technology) zeigen, dass die Zeit schon um einige Billionstel Sekunden langsamer vergeht, wenn man nur einige Zentimeter tiefer geht.
Was bedeutet das im Extremfall? Wenn jemand 40 Jahre in der tiefsten Mine der Welt arbeitet, wäre sein Körper einige Tausendstel Sekunden jünger als der eines Menschen, der an der Oberfläche lebt.
Das ist eine Kleinigkeit — aber symbolisch.
Unter der Erde altert man buchstäblich „langsamer“.
LESEN SIE AUCH: Warum wir schneller altern? Neue Erkenntnisse der Neurowissenschaften und Physik
3) Ein Ort, wo sich die Zeit aufgrund der Geschwindigkeit krümmt: Das schnellste Labor der Welt
Teilchenbeschleuniger, wo die Zeit ähnlich wie im Weltraum langsamer vergeht.
Der dritte Ort ist kein Landstrich. Es ist kein Berg oder Höhle. Es ist eine von Menschen geschaffene Welt, in der die Physik der Realität nicht mehr mit den gewohnten Erfahrungen übereinstimmt: Teilchenbeschleuniger.
In Einrichtungen wie dem Large Hadron Collider (CERN) bewegen sich Protonen mit Geschwindigkeiten, die nahe der Lichtgeschwindigkeit liegen.
Nach der speziellen Relativitätstheorie:
-
je schneller sich ein Objekt bewegt,
-
umso langsamer vergeht seine eigene Zeit im Vergleich zu einem ruhenden Beobachter.
Die Ergebnisse sind bemerkenswert:
-
Teilchen im Beschleuniger „leben“ zehnmal länger,
-
als sie es gemäß physikalischen Tabellen tun würden,
-
weil ihre Zeit bei hohen Geschwindigkeiten verlangsamt wird.
Dieser Effekt ist keine Metapher, sondern Realität. Teilchen, die sich sonst in Pikosekunden zersetzen würden, überleben in Beschleunigern um ein Vielfaches länger.
In diesen Einrichtungen ist die Zeit geradezu gedehnt — als ob die Teilchen ihre Momente in einem anderen Tempo erleben als wir.
Was haben die Orte gemeinsam, an denen sich die Zeit anders verhält?
Obwohl diese drei Orte auf den ersten Blick heterogen erscheinen, vereint sie ein Grundsatz: Die Zeit ist nicht absolut — sie ist eine Eigenschaft von Raum und Gravitation.
Die Geschwindigkeit, mit der die Zeit vergeht, hängt von der Nähe zu einem Massivkörper (der Erde), der Intensität der Gravitation, der Bewegungsrichtung des Beobachters, der Krümmung des Raums und den energetischen Bedingungen ab.
Die Zeit ist flexibel.
Die Zeit ist relativ.
Die Zeit ist variabel.
Und Einstein hatte Recht: Eine Minute an zwei verschiedenen Orten ist nicht dieselbe Minute.
LESEN SIE AUCH: Zeitreisen unter der Lupe der Physik: Was theoretisch möglich ist und wo Sci-Fi beginnt
Warum dies für unser tägliches Leben von Bedeutung ist
Dieser Artikel mag abstrakt erscheinen, doch der Effekt der Zeitdilatation wird heutzutage praktisch genutzt:
-
GPS-Satelliten müssen die Zeit täglich um 38 Mikrosekunden korrigieren,
ansonsten würde ihre Navigation scheitern. -
Flugzeuge haben eine andere Zeit als Menschen auf der Erde.
-
Experimente mit Atomuhren zeigen Zeitunterschiede sogar zwischen den Etagen eines Hochhauses.
Ohne die Kompensation relativistischer Effekte würde die Welt der modernen Technologien innerhalb von Minuten zusammenbrechen.
Dies bedeutet eines: Relativität ist keine Theorie aus einem Lehrbuch — sie ist die Mechanik unserer Realität.
Wenn wir auf dem Gipfel eines Berges stehen, sind wir um einen winzigen Bruchteil einer Sekunde älter als die Menschen am Meer. Wenn wir tief unter die Oberfläche eintauchen, verlangsamt sich die Zeit für uns. Und im Innern von Beschleunigern geschieht die Physik, die die Dauer der Existenz der Teilchen selbst verändert.
Die Zeit ist keine feste Linie. Sie ist ein Netz, das sich um Gravitation und Bewegung biegt, dehnt und verdreht.
Und vielleicht liegt darin die größte Poesie der Wissenschaft — dass die Welt, die wir als selbstverständlich erachten, viel flexibler, seltsamer und schöner ist, als wir sie auf den ersten Blick wahrnehmen.
Quellen
-
Chou, C. W. et al. Optical Clocks and Relativity. Science, 2010.
-
Ashby, N. Relativity in the Global Positioning System. Living Reviews in Relativity, 2003.
-
Einstein, A. The Foundation of the General Theory of Relativity. Annalen der Physik, 1916.
-
Vessot, R. F. C. et al. Test of Relativistic Gravitation with a Space-Borne Hydrogen Maser. Physical Review Letters, 1980.
-
CERN. Time Dilation in Particle Physics. Technical Report Series, 2020.
-
Will, C. M. The Confrontation between General Relativity and Experiment. Living Reviews in Relativity, 2014.
-
Parker, R. et al. Measurement of gravitational time dilation using cold atoms. Nature, 2018.
