Angenommen, wir wissen, wo ein Körper zu einem bestimmten Zeitpunkt ist und welche Geschwindigkeit er hat. Wenn wir auch die Kräfte kennen, die auf den Körper wirken, können wir die weitere Bewegung des Körpers vorhersagen. Das gilt für Flugzeuge und Züge, aber auch für Raumsonden. Zum Beispiel konnte man berechnen, wann die Raumsonde Voyager 1 beim Planeten Jupiter vorbeikommen und wann sie unser Planetensystem verlassen würde. Derartige Berechnungen gehören zu den wichtigen Aufgaben der Physik und der Technik. Voraussetzung für solche Berechnungen sind genaue Orts-, Geschwindigkeits- und Zeitangaben der Objekte. Die Ansprüche an die Genauigkeit sind mit der Zeit gewachsen. Vor 400 Jahren maß Galilei die Zeit mit seinem Pulsschlag. Heute werden Zeitdauern auf milliardstel Sekunden gemessen, in der Quantenphysik werden Längen auf milliardstel Millimeter genau bestimmt. 1.1 Die Messung der Zeit Was ist Zeit? Die Frage wird von der Philosophie, der Psychologie, der Biologie und der Physik jeweils anders beantwortet (14.1). Augustinus (354–430 n. Chr.) bemerkte dazu: „Was ist Zeit? Wenn niemand mich danach fragt, weiß ich es; will ich es einem Fragenden erklären, weiß ich es nicht.“ In der Physik dachte man lange, dass es eine absolute Zeit gäbe, die unabhängig von uns Menschen und unabhängig vom Kosmos gleichmäßig verstreicht. Wir wissen heute, dass dieser Zeitbegriff nur dann gilt, wenn wir in den Dimensionen des Alltags denken. Große Massen, wie wir sie etwa bei Sternen finden, aber auch hohe Geschwindigkeiten verändern den Gang der Uhren (14.2). Für die physikalische Größe Zeit benützt man die Abkürzung t. Um eine beliebige Zeitdauer messen zu können, benötigen wir eine Vergleichsgröße, die Maßeinheit (vgl. Kasten „Was heißt messen?“, siehe S. 18). Ein natürliches Zeitmaß ist der Wechsel von Tag und Nacht. Schon in der römischen Antike teilte man die Zeit zwischen zwei Sonnenhöchstständen – also den vollen Tag – in 24 Stunden auf. Die Stunde wiederum unterteilt man in 60 Minuten, 1 Minute in 60 Sekunden. Ursprüngliche Definition: 1 Sekunde ist der 86 400 ste Teil eines mittleren Sonnentages. Diese Definition berücksichtigt, dass sich wegen der ungleichmäßigen Bewegung der Erde auf ihrer Bahn um die Sonne, die Länge eines Tages im Laufe eines Jahres ändert. Die Sekunde (abgekürzt s) ist im Internationalen Einheitensystem (SI-System, siehe Kasten siehe S. 18) die Einheit für die Zeit. Zur Messung der Mondentfernung werden seit 1969 Laserblitze auf einen von den Apollo-Astronauten aufgestellten Reflektor gerichtet. Wie genau kann man auf diese Weise die Entfernung des Mondes bestimmen? 14.1 Schmelzende Zeitmesser in dem Gemälde „Das Beharren der Erinnerung“ von Salvador Dali (1931). Zeit ist nicht nur in unserem persönlichen Erleben, sondern auch in Philosophie und Kunst ein wichtiges Thema. 14.2 Albert Einstein (1879–1955) Einstein hat 1905 gezeigt, dass es keine absolute Zeit gibt. Uhren, die sich relativ zu uns bewegen, gehen im Vergleich zu unseren Uhren langsamer. 14 Größenordnungen Die Grundgrößen Zeit und Länge In diesem Kapitel erfährst du, – wie man in der Physik Zeiten und Längen misst, – in welchen zeitlichen und räumlichen Größenordnungen die Physik arbeitet. 1 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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