„Habe nun ach! Philosophie, Juristerei und Medizin, und leider auch Theologie! durchaus studiert mit heißem Bemühn. Da steh ich nun, ich armer Tor! und bin so klug als wie zuvor; heiße Magister, heiße Doktor gar, und ziehe schon an die zehen Jahr herauf, herab und quer und krumm meine Schüler an der Nase herum – und sehe, dass wir nichts wissen können!

Das will mir schier das Herz verbrennen!“ 

- Faust I, S. 354–365

Zeitmessung

Die Ausführung einer praktischen Tätigkeit, deren Ziel das Hervorbringen einer stichhaltigen, quantitativen Aussage über ein Zeitintervall zwischen zwei Zeitpunkten in einem geeigneten Bezugssystem ist, nennt sich auch kurz: Zeitmessung.

Mithilfe einer Zeitmessung lässt sich im angestrebten Idealfall festlegen, wie weit entfernt Ereignisse zeitlich voneinander geschehen. Es gilt: tgemessen = t1 – t0

Die Möglichkeit der Angabe eines jeden Zeitintervalls in einem universellen Bezugssystem ermöglicht den in Alltag und Wissenschaft äußerst wichtigen Vergleich der Ergebnisse von Zeitmessungen.

1. Ein Zirkelschluss?

Berlin 2009. Ein Schuss, und die besten Leichtathleten der Welt schießen aus ihren Startblöcken und rennen, was das Zeug hält über eine Strecke von 100 Metern. Nur kurze Zeit später schnellt Usain Bolt durch die Ziellinie. Die Zuschauer auf den Rängen des Olympiastadions sind außer sich und der ZDF-Kommentator redet von einem neuen Weltrekord.

9,58 Sekunden soll der gebürtige Jamaikaner für seine 100m gebraucht haben. Weil dies weniger ist, als je zuvor ein Mensch für diese Strecke gebraucht hat, spricht man ihm den Weltrekord zu. Zumindest wurde noch kein schnellerer Sprint über diese Distanz gemessen. Ein solcher Lauf, der Bolts Leistung Parole bieten will, muss peinlich genau gemessen worden sein, um anerkannt zu werden. Doch wie messen wir die Zeit überhaupt? Was ist eine Sekunde und können wir die Zeit an sich überhaupt messen?

1.1. Wie wir die Zeit messen wollen

Zeiteinheiten werden seit jeher auf gleichbleibende, periodische Vorgänge hin festgelegt.

Bereits in der Antike steckte man Gnomonen (griechisch für Schattenzeiger) senkrecht in die Erde. An deren durch das Licht der Sonne verursachten Schattenfall vermochte man den gleichbleibend periodischen Sonnenlauf zu verfolgen. Ein Gnomon war somit als eine Art Vorläufer der Sonnenuhren. Die ersten richtigen Sonnenuhren gab es, unabhängig voneinander, im alten China und bei den Sumerern. Neben dem senkrechten Stab ist bei einer Sonnenuhr auch noch ein Ziffernblatt auf den Boden gezeichnet. Auf diesem kann man dann die Tageszeit ablesen, bestimmt durch den gegenwärtigen Sonnenstand.

Gnomone und Sonnenuhren funktionieren jedoch nur zur Tageszeit, weil sie auf das Sonnenlicht angewiesen sind. Um auch bei Nacht „nicht im Dunklen zu stehen“, hat man die ersten Klepsydra entworfen, vom Prinzip das Gleiche wie eine Sanduhr, nur mit Wasser statt Sand: Vom oberen Kobeln dringt eine solide oder liquide Substanz durch eine enge Verbindungsstelle in den unteren Verbindungskolben. Aufgrund der Menge der während des gleichbleibenden, periodisch wiederholbaren Durchlaufs im unteren Kolben angelangten Substanz, wollte man die Zeit messen.

Im Mittelalter etablierten sich dann mechanische Uhren, wie z.B. Kirchturmuhren. Die Konstituenten dieser Uhren waren jetzt zwar mechanischer Natur, die Grundidee blieb aber (bis heute!) gleich: Man nutzt periodische Vorgänge, um Zeittakte zu definieren. Den genauesten Zeittakt schaffen derzeit die Atomuhren, die auf der charakteristischen Frequenz von Strahlungsübergängen der Elektronen freier Atome beruht. Kurz: Auf die Dauer eines gleichbleibenden Naturphänomens.

So haben wir übrigens auch die Sekunde als Basiseinheit der Zeit definiert, als das 9.192.631.770-fache der Periodendauer des Übergangs zwischen den beiden Hyperfeinstrukturniveaus des Grundzustandes von Atomen des Nuklids 133CS. Von dieser einen festgelegten Basiseinheit lassen sich alle anderen Zeiteinheiten ausrechnen (Minute als das 60-Fache einer Sekunde, ein Tag als das 86.400-Fache einer Sekunde, eine Millisekunde als das Tausendstel einer Sekunde usw.)

1.2. Hä?

Ist Ihnen etwas aufgefallen? Man will ein Zeitmaß definieren – etwa die Sekunde. Dabei legen wir zugrunde, dass ein Vorgang gleichmäßig abläuft. Im Falle der Sekunde und der Atomuhr ist der Vorgang eine immer gleiche Frequenz, eine Naturkonstante. Um die Gleichmäßigkeit des Vorgangs, hier etwa der Frequenz, aber überhaupt erst einmal überprüfen zu können, braucht es bereits ein genau festgelegtes Zeitmaß.  Die Frequenz gibt ja auch die Anzahl der Schwingungen pro Zeiteinheit (etwa: Sekunde) an. Diese Zeiteinheit bzw. Sekunde möchte man aber gerade erst definieren.

Nun ist die Sekunde nicht irgendeine Größe, sondern die Basisgröße der Zeit. Das heißt, alle anderen Zeiteinheiten wie eine Minute oder ein Jahr leiten sich aus dieser einen Einheit ab, die man mithilfe einer noch nicht fest definierten Einheit, nämlich genau der, die es zu definieren gilt, festlegen möchte.

Klingt nach einem fundamentalen Irrtum derer, die sich das mit der Sekunde ausgedacht haben. Es kann doch nicht angehen, dass wir ohne ein anderes Zeitmaß, das zur Relation dient, die fundamentale Zeiteinheit schlechthin festlegen will, oder? Leider geht es nicht anders. Es ist sicher unbefriedigend, aber auch notwendig. Denn die Basiseinheit Sekunde lebt ja davon, dass sie vor allen anderen als Basisgröße festgelegt wird. Wenn man eine Zeiteinheit braucht, um eine andere Zeiteinheit festzulegen, muss man an einem Punkt anfangen und eine Einheit ohne die Hilfe einer anderen festlegen. Dieser Punkt ist nun einmal die Sekunde.

Stand: 2014

Kommentare: 2
  • #2

    sapereaudepls (Freitag, 20 Februar 2015 01:26)

    Ich weiß noch nicht, welches Fazit ich für mich aus diesem Zirkelschluss ziehe, deshalb habe ich auch keines geschrieben.

    Deine Überlegungen scheinen mir interessant und ähnliche hatte ich auch bereits.

    Folgender Schluss scheint mir voreilig zu sein: "Die Existens der Zeit ist nicht definierbar, nicht beweisbar, nicht belegbar und somit als eigenständig ablaufende Naturkonstante nicht existent [...]" Aus der nicht definier/beweis/belegbarkeit von etwas folgt nicht dessen nicht Existenz. Das ist ein Fehlschluss.

    Außerdem kommt man früher oder später immer auf einen Zirkelschluss, da macht die Zeit keine Ausnahme, siehe hier: http://www.sapereaudepls.de/was-kann-ich-wissen/logik/letztbegr%C3%BCndung/

  • #1

    Derschonwieder (Mittwoch, 18 Februar 2015 23:43)

    Bin auf der Suche nach Meinungen und Begründungen dieses mir auch bewußtgewordenen Zirkelschlusses in der "Definitionskette der Zeit" auf diese Seite gestoßen.

    Allzu vielen Leuten im deutschsprachigen Netz scheint dieser Umstand bisher nicht aufgefallen zu sein, oder er ist Ihnen schlichtweg egal.

    Man findet so gut wie nichts zu dem Punkt.

    Finde das Problem hier sehr gut beschrieben, habe aber den Eindruck dass sich die hieraus ergebende zwangsläufig einzig richtige Schlußfolgerung nicht klar und deutlich hervorgehoben wird.

    Die Existens der Zeit ist nicht definierbar, nicht beweisbar, nicht belegbar und somit als eigenständig ablaufende Naturkonstante nicht existent, sondern nur eine künstliche Berechnungs- und Unterscheidungsgröße zum Vergleich verschiedenster Bewegungsabläufe bezogen auf die gleichzeitig stattfindende Bewegungsänderung der Erde um sich selbst, die wir auf Grund unserer gleichzeitigen körperlichen Anhaftung auf ihr mit unseren einfachen Sinnesorganen nicht wahrnehmen können und ersteinmal als stillstehend betrachten.

    Dass was wir als den Ablauf eines Tag definieren und wahrnehmen, und mit Sonnenaufgang und Sonnenuntergang begründen ist einfach nur das flackernde Licht- und Schattenspiel zweier sich gleichmäßig umkreisender Himmelskörper beobachtet von einem festgelegten Punkt der Erde aus.

    Einfach gesagt: Es gibt keine Zeit, sondern nur miteinander vergleichbare Bewegungs- und Standortänderungen im gesamten beobachtbaren Weltall, bezogen auf die prinipiell von außerhalb der Erde beobachteten gleichzeitig stattfindende Standortänderung der Erde in diesem um sich selbst.

    Schaut man genau hin, schaut man auf eine Uhr, egal welchem Bauprinzip sie auch folgt, Sonnenuhr, Sanduhr, Digitaluhr, Zeigeruhr, selbst die vielbeschworene Atomuhr, man wird immer nur eine Bewegung und eine Längenmessung wahrnehmen und beobachten können.

    Warum werden wir dann alt und gebrechlich wenn doch keine Zeit vergeht ?

    Darauf eine Gegenfrage : Wenn ich mit einem Spaten in den Garten gehe und ein Loch im Gartenboden aushebe, ensteht dann das Loch weil ich grabe, oder entsteht das Loch weil die Zeit vergeht ?

    Und genauso verhält es sich mit dem Alterungspr0zess im Körper, es sind einfach biochemische Vorgänge und Reaktionen im Körper selbst die diese Veränderungen hervorrufen.






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