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Lexikon der Astronomie: Zwillingsparadoxon

Das Zwillingsparadoxon ist ein Paradoxon, das in der Physik der Speziellen Relativitätstheorie (SRT) auftritt. Es wird gerne in der Science-Fiction-Literatur verwendet.

Worum geht's?

Das Zwillingsparadoxon beschreibt, ein Gedankenexperiment, bei dem Zwillinge nach ihrer Geburt getrennt werden und unterschiedliche Wege gehen. Einer verbleibt auf der Erde, während der andere eine Reise in die Tiefen des Universums mit einem Superraumschiff antritt. Das Superraumschiff ermögliche es dem abenteuerlustigen Probanden fast mit Lichtgeschwindigkeit zu fliegen, so dass aufgrund der (speziell relativistischen) Zeitdilatation bei seiner Rückkunft auf der Erde eine um den Lorentz-Faktor (Gamma-Faktor Γ oder γ) gedehnte Zeitspanne vergangen sein müsste. Der auf der Erde verbliebene Zwilling müsste also weit älter sein als sein gereister Zwilling!
Umgekehrt kann mit der gleichen Berechtigung (aufgrund des Relativitätsprinzips) der auf der Erde verbliebene Zwilling behaupten, er habe sich fast mit Lichtgeschwindigkeit bewegt, während sein Pendant im Raumschiff in Ruhe verharrte. Somit wäre demzufolge der im Raumschiff gereiste Zwilling wesentlich älter als der auf der Erde!

Das Paradoxon...

Diese scheinbare Austauschbarkeit (Symmetrie) beider Zwillinge ist das Widersinnige am Paradoxon.

...und seine Auflösung

Das Paradoxon löst sich auf, wenn man berücksichtigt, dass eine wichtige Voraussetzung der SRT verletzt wurde: das Raumschiff war, weil es sich beschleunigt bewegt hat, nicht während der gesamten Reise ein Inertialsystem. Die Rollen der Zwillinge sind nicht austauschbar, weil der eine auf der Erde relativ in Ruhe verharrte, aber der andere Zwilling bei seinem Raumflug beschleunigen, abbremsen und wieder beschleunigen musste, um zur Erde zurückzukehren.

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  • Die Autoren
- Dr. Andreas Müller, München

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