Gleichzeitigkeit

In dieser Animation sieht man ein Lichtsignal, das von der Mitte eines Zugwaggons zum Zeitpunkt t = 0 s ausgeht, wie es in der Animation zu sehen ist
Die Inertialsysteme des Waggons - in der Animation mit dem Namen S' - sowie des Bahnsteigs - in der Animation mit dem Namen S - bewegen sich relativ zueinander.
Die Animation kann vom System des Bahnsteigs aus oder alternativ vom System des Zugwaggons aus betrachtet werden. (zuerst auswählen!)

Um die Systeme besser beobachten zu können, sind diese in y-Richtung zueinander verschoben.

Vom ruhenden System Bahnsteig aus betrachtet.

Betrachten wir zunächst, was man vom System des Bahnsteigs aus beobachten kann. Der Zugwaggon bewegt sich mit einer festen Geschwindigkeit nach rechts. Wie man an dem blauen Kreis, der die Position des Lichtsignals darstellt, deutlich sehen kann, erreicht das Lichtsignal die Punkte A und B gleichzeitig (diese sind gleich weit vom Ursprung M des Signals entfernt).
Der Punkt B' hat sich während der Zeit, die das Signal zur Ausbreitung benötigt, vom Lichtsignal wegbewegt. Der Punkt A' bewegt sich um die gleiche Strecke dem Signal entgegen. Daher trifft das Signal - vom System S aus gesehen - zunächst im Punkt A' und dann im Punkt B' ein.

Vom bewegten System Zugwaggon aus betrachtet

Jetzt betrachten wir das ganze vom System des Zugwaggons aus. Aus dieser Sichtweise (S') ist der Waggon in Ruhe und der Bahnsteig bewegt sich mit konstanter Geschwindigkeit nach links.
Da der Kreis die Position des Lichtsignals darstellt, erreicht er zuerst den Punkt B. Für einen Beobachter im Bezugsystem S' bedeutet das, dass das Lichtsignal immer zuerst den Punkt B erreicht, egal wo er sich im Bezugsystem befindet. Danach erreicht das Licht die Punkte A' und B' gleichzeitig (unabhängig davon wo der Beobachter sich im Bezugsystem befindet.). Schließlich erreicht das Licht den Punkt A.

Wer hat jetzt Recht? Wie ist das möglich, dass in einem Bezugssystem A und B gleichzeitig erreicht werden und im anderen A' und B'? Wenn wir uns mit bewegenden Bezugssystemen beschäftigen müssen wir unsere Vorstellung von Gleichzeitigkeit korrigieren indem wir die Möglichkeit einbeziehen, dass etwas in einem Bezugssystem gleichzeitig passiert, was in einer anderen Sichtweise nicht der Fall ist.
Das ist vielleicht die wichtigste Beobachtung, die man macht, wenn man sich mit dem Problem der Gleichzeitigkeit in der speziellen Relativitätstheorie beschäftigt.

Das Java-Applet entstand auf der Basis von Physlets von Wolfgang Christian und einer Seite am Davidson College
Translation © 2005 Physik-LK EKG