Wenn es etwas mit der Schwerkraft zu tun hat, die das innere Funktionieren der Aufzieh- und Pendeluhr beeinflusst, wirkt sich dies auch auf die Digitaluhr aus?

Wie Astrosnapper in seinem Kommentar feststellte, ist die Gravitation Zeitdilatation betrifft alle zeitabhängigen Prozesse. Dies umfasst nicht nur Uhren (einschließlich Digitaluhren und Atomuhren), sondern auch die Geschwindigkeit, mit der chemische Reaktionen und radioaktiver Zerfall auftreten, gemessen im Verhältnis zu dem äquivalenten Prozess, der weit von der Erdgravitationsquelle entfernt ist.

Allgemeine Relativitätstheorie ist eine beschreibende Theorie. Es beschreibt, was passiert, aber nicht warum. (Newtons Gravitationstheorie war in ähnlicher Weise eine deskriptive Theorie.) Was passiert, ist, dass die Zeit in der Nähe einer Gravitationsquelle langsam fließt, verglichen mit dem Zeitfluss von dieser Gravitationsquelle. Die Zeitdilatation ist eine Funktion der Energie des Gravitationspotentials, nicht der Gravitationsbeschleunigung.

Wenn Sie eine Erklärung dafür wünschen, warum dies geschieht, ist die Antwort, die niemand kennt. Wie oben erwähnt, ist die allgemeine Relativitätstheorie eine beschreibende Theorie. Es erklärt, was passieren wird, aber es erklärt nicht warum.

Ich werde eine längere, etwas weniger genaue Antwort geben, da dies eine lustige Frage ist.

Ich beginne mit einer speziellen Relativitätstheorie, weil sie leichter zu verstehen ist.

Mit einem Gedankenexperiment ist die Geschwindigkeits- und Zeitdilatationsbeziehung nicht so schwer zu erkennen und zu berechnen. Verwenden Sie einfach Pythagoras. Ein zwischen zwei Spiegeln springendes Photon kann als eine Art Uhr verwendet werden. In einem sich bewegenden Schiff scheint sich das Photon gerade hin und her oder auf und ab zu bewegen, aber für eine Person, die das Schiff vorbeifliegen sieht, bewegt sich das Photon in einem V in einem Winkel, sodass es einen längeren Weg zurücklegt. Unterschiedliche Entfernungen von unterschiedlichen Beobachtern Wenn wir eine feste Lichtgeschwindigkeit verwenden müssen, entsprechen diese Entfernungsunterschiede der Zeitdilatation.

Dies wird ziemlich oft erklärt. Ein paar Links unten oder einfach Google "Light Clock Raumschiff"

Light Clock Wikipedia

Light Clock Proof

Lichtuhr-Youtube-Video

Bildquelle oben.

Wie in den anderen Antworten erwähnt, sagt uns dies was passiert , aber es sagt uns nicht wie es passiert . Wir akzeptieren bestimmte Regeln entweder durch Beobachtung oder durch Berechnung. Die feste Lichtgeschwindigkeit ist eine dieser Regeln, die in der Wissenschaft üblicherweise als Gesetz bezeichnet werden. Es ist etwas, was Wissenschaftler seit Michelson-Morley gewusst haben oder vielleicht sollte ich widerwillig akzeptieren. Nicht lange danach (oder war es vorher?) Berechneten die Maxwell-Heaviside-Gleichungen auch eine konstante Lichtgeschwindigkeit durch Berechnung, sodass wir mit zwei getrennten Methoden zu dem Ergebnis einer konstanten Lichtgeschwindigkeit gelangten.

Wenn Sie die Maxwell-Heaviside-Gleichungen selbst erarbeiten, erhalten Sie möglicherweise eine Antwort darauf, wie die konstante Lichtgeschwindigkeit erklärt werden kann. Ich bin mir ehrlich gesagt nicht sicher. Diese Gleichungen liegen etwas über meiner Gehaltsstufe.

Aber die feste Lichtgeschwindigkeit führt uns zu einer variablen Zeit. Immer noch keine Antwort auf das Warum oder Wie, aber es gibt eine logische Korrelation zwischen "Wenn dies so ist, dann ist das so". Wenn ich Ihre Frage ein wenig zwitschere, fragen wir uns vielleicht, was die logische Korrelation für die Verlangsamung der Schwerkraft ist, da sie immer noch als eine davon hervorzuheben scheint. Wie kommen Sie von hier aus zu Problemen, selbst wenn Sie können? siehe das Problem der Raumschiff-Lichtuhr, die Schwerkraft ist schwerer vorstellbar. Wir stoßen auch auf schwere Mathematik, daher ist es nicht so ordentlich oder einfach zu erklären.

Wenn wir das Lichtuhr-Gedankenexperiment mit der Schwerkraft durchführen oder, weil die Schwerkraft schwer zu visualisieren ist, die schönere Zwillingsbeschleunigung der Schwerkraft verwenden, weil wir wissen, was das ist. Einfach aufs Pedal treten und. . . Es fühlt sich an wie Schwerkraft in den Sitz.

Einstein benutzte für dieses Gedankenexperiment einen Aufzug.

Stellen Sie sich vor, Einsteins Aufzug hat auf einer Seite eine Taschenlampe, die ein einzelnes Photon perfekt senkrecht zur anderen Seite sendet. Der Aufzug bewegt sich nicht nur, sondern beschleunigt auch, und mir ist klar, dass Aufzüge keine konstante Beschleunigung ausführen, aber wir tun so, als ob sie dies tun. Der beschleunigende Aufzug bedeutet, dass der senkrechte Lichtstrahl in Bezug auf die Person im Aufzug nach unten fällt, jedoch nicht in einer Linie, wie der Betrachter im Raumschiff sieht, sondern in einer Kurve. Und weil es gekrümmt ist, müssen wir die Spiegel für das Hin und Her ein wenig nach oben drehen, damit das Licht von ihnen reflektiert wird und zum Ausgangspunkt zurückkehrt - ersetzt durch einen Spiegel, damit es in einem Bogen hin und her geht.

Die unten abgebildete Kurve.

Quelle

Interessant ist hier die Person, die von einem stationären Standort aus beobachtet Das Objekt sieht, wie sich das Licht in einer geraden Linie bewegt, aber die Person im beschleunigenden Aufzug sieht die Lichtkurve.

Nun, Sie könnten denken, aber die Person im Aufzug weiß, dass sie beschleunigt, damit er die Mathematik berechnen kann, die seine Beschleunigung subtrahiert, und das Licht geht wirklich gerade. Nun, außer er weiß nicht, ob er beschleunigt. Das war Einsteins Argument. Er kann nicht wissen, ob er sich in einem beschleunigenden Aufzug oder einem Aufzug befindet, der über einem massiven Objekt hängt und überhaupt nicht beschleunigt, sondern nur in einem Gravitationsfeld aufgehängt ist. Das Gravitationsfeld und die konstante Beschleunigung machen dasselbe mit dem Photon. Das Photon folgt also einem gekrümmten oder einem geraden Pfad. Das heißt, entweder wird das Photon durch die Schwerkraft gekrümmt oder das Raumschiff beschleunigt, wodurch das Photon den Eindruck einer Krümmung erweckt, weil sich das Schiff bewegt. Beide Berechnungen sind gültig.

Was immer wahr ist, ist, dass das Licht direkt durch die gekrümmte Raumzeit geht und sich das Licht mit einer konstanten Geschwindigkeit bewegt, sodass unterschiedliche zurückgelegte Entfernungen eine Zeitdilatation anzeigen. Dies ist sowohl bei der Beschleunigung als auch bei der Geschwindigkeit etwas schwierig abzubilden, und es funktioniert mit einer ziemlich kniffligen Mathematik namens Tensoren, die schwer zu verstehen sind, es sei denn, Sie sind David Hilbert oder ein gleichwertiger Mensch, aber Sie haben je nach Kurve einen gekrümmten oder geraden Lichtstrahl aus Ihrer Sicht. Sie haben Licht, das unterschiedliche Entfernungen zurücklegt, und das impliziert unterschiedliche Zeitdilatationen. Vielleicht habe ich da etwas falsch gemacht, aber das ist die Idee, dass Licht unterschiedliche Entfernungen zurücklegt, basierend auf der Beobachtung, die unterschiedliche Zeitraten impliziert.

Wenn Ihnen diese nicht gefällt, mehr Ein übliches Experiment ist, was mit dem Licht passiert, das sich gegen das Gravitationsfeld bewegt. Ein bekanntes Beispiel hierfür ist das Harvard Tower-Experiment, auch bekannt als Pound-Rebka-Experiment. Einige Leute, vielleicht die meisten Leute, finden es einfacher, dieser Erklärung zu folgen. Ich persönlich mag die Lichtuhr in einem Aufzug.

Ich bin mir nicht sicher, ob das eine gute Antwort ist, aber ich wollte ein wenig auf den Mechanismus hinter der sehr realen und gut beobachteten und gemessenen Gravitationszeitdilatation eingehen und Ihnen eine etwas bessere Antwort geben als "wir nicht" weiß ", was technisch eine gute und korrekte Antwort ist, aber ich wollte ein bisschen darüber hinausgehen.

Ein Physikprofessor hat einmal den folgenden Austausch beschrieben, und ich fand ihn immens hilfreich. Es ist keine genaue Antwort, aber für die Formatierung ist ein Antwortbeitrag erforderlich.

Frage:

Wie spät ist es?

Antwort: (bewegen Sie den Mauszeiger, um sie anzuzeigen)

Zeit ist das, was eine Uhr misst.

Im Zusammenhang mit dieser Frage bedeutet dies, dass jeder Effekt, den Sie in Betracht ziehen, sich auf die Zeit und nicht auf die Uhr auswirkt. Die Uhr misst weiterhin die Zeit auf die gleiche Weise wie immer.