Mathematischer Anhang

Kapitel 4d: Rotverschiebung und Uhrenverlangsamung

Die Koordinaten r und t bzw. ihre Differentiale dr und dt haben keine unmittelbare physikalische Bedeutung. Ein im Gravitationsfeld ruhender Beobachter (dx i gleich null) mißt zum Beispiel eine Eigenzeit tau. In der Metrik der Newtonschen Näherung sind die beiden Größen Koordinatenzeit und Eigenzeit bzw. ihre Differentiale dt und dtau durch die Relation verknüpft
Relation dtau dt
Der allgemeine Zusammenhang zwischen Eigenzeit und Koordinatenzeit
Relation dtau dt
gilt in beliebigen statischen Gravitationsfeldern, in denen also Ableitung von g nach t und mit t gemischte Koeffizienten ist.
Die Eigenzeiten zweier an den Orten P1 und P2 ruhender Beobachter verhalten sich damit zueinander wie
Verhältnis der Eigenzeiten
Der Beobachter, der am Ort P(i) einer Lichtquelle ruht, wird dem Licht die Frequenz zuordnen
Frequenz am Ort P(i)
Für das Verhältnis der Frequenzen, die an verschiedenen Orten P1 und P2 gemessen werden, gilt dann, nach analoger Rechnung
Verhältnis der Frequenzen
Man spricht hier allgemein von Rotverschiebung im Gravitationsfeld.

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Die Allgemeine Relativitätstheorie, leicht verständlich erzählt - © Martin Kornelius 2016