Relativistischer Flug durch Stonehenge Teil 2: Der Januskreis

Um vorzuführen, wie sich schnelle Bewegung auf wahrgenommene Bilder auswirkt, haben wir Blöcke und eine Kugel auf einfache Weise so angeordnet, daß wir überall leicht verstehen können, wo wir sind, wo die Dinge sind, die wir sehen, und welche ihrer Teile wir sehen. Dazu haben wir die Blöcke mit farbigen Seiten in einer Ebene im Kreis wie auf einem Ziffernblatt aufgestellt (in der z-Ebene um (x,y,z)=(0,0,0) mit Radius 200). Der Block bei 6 Uhr ist entfernt, um einen freien Blick zu ermöglichen. Die Anordnung nennen wir nach ihrem steinzeitlichen Vorbild Stonehenge.

Die Seitenflächen der Blöcke sind grün, die Vorderseite ist rot, Ober- und Unterseiten sind rotbraun und die Rückseite gelb gefärbt. Das Schachbrettmuster des Bodens und auf den Blöcken ist ein grobes Koordinatensystem.

Bei schneller Bewegung erscheinen kreisförmige Umrisse von Kugeln wieder als Kugelumrisse. Wir sehen nicht durch relativistische Längenkontraktion abgeplattete Pfannkuchen, sondern die unterschiedlichen Lichtlaufzeiten von den Punkten des kreisförmigen Umrisses zu unserem Auge gleichen die Längenkontraktion aus. Um dies vorzuführen, ist der Block bei 9 Uhr mit einer Kugel geschmückt. Sie erscheint uns mit ihrer gelben Vorder- und roten Rückseite auch während des Fluges als Kugel.

Während des Fluges schauen wir nach vorn auf auf den Fluchtpunkt, der mit einem kleinen, weißen Kreuz markiert ist. Unabhängig von unserer Geschwindigkeit besteht unser Gesichtsfeld aus Lichtstrahlen, die für uns mit einem Winkel von bis zu 45° zur Blickrichtung einfallen.


Am unteren Bildrand ist das Verhältnis unserer Geschwindigkeit zur Lichtgeschwindigkeit, \(v/c\), sowie \( \gamma = 1 / \sqrt{1 - (v/c)^2}\) und \( \kappa = \sqrt{ ( c-v)/(c+v) }\) angegeben. Der Winkel theta ist der Winkel, den die Richtung zu den Objekten am Bildrand mit unserer Blickrichtung bilden. Zudem sind die Koordinaten unseres Auges angegeben.

Oben rechts ist in die Bilder ein kleiner Kreis eingezeichnet, der Stonehenge von oben darstellt. Zudem ist unsere Flugbahn markiert und die Richtung zu den Objekten, die wir am Rand unseres Blickfelds sehen.

Wer am Rand (x=-200) von Stonehenge ruht und auf den Block auf 12 Uhr schaut, sieht die folgende Szene.

Wenn wir mit der Geschwindigkeit \( v = 0,97c \) in Blickrichtung denselben Ort durchfliegen, so erscheint uns Stonehenge verkleinert, denn alle Lichtstrahlen fallen für uns mehr von vorne ein. Unser Blickfeld besteht aus Lichtstrahlen, die für jemanden, der ruht, mit einen Winkel von bis zu 146° gegenüber der Blickrichtung einfallen.

Bei unserer Geschwindigkeit ist Aberration kein winziger Effekt. Lichtstrahlen von Objekten, die hinter uns sind, fallen um soviel mehr von vorn ein, daß wir sie in unserem Blickfeld sehen. Wie ein Frosch können wir, ohne den Kopf zu wenden, sehen, was hinter uns geschieht. Der Bereich, in dem wir die Dinge sehen, die vor uns sind, ist so geschrumpft, daß wir in unserem Blickfeld auch noch Dinge sehen, an denen wir schon vorbei sind.

Punkte, die zwischen vor und hinter liegen, die also rechts oder links oder oben oder unten von uns sind, sieht man unter einem rechten Winkel zur Blickrichtung, wenn man ruht. Die Lichtstrahlen von diesen Punkten sehen wir als einen Kreis, der die Lichtstrahlen von Dingen vor uns und die Lichtstrahlen von Dingen hinter uns trennt. Nach dem römischen Gott der Tore und Durchgänge, Janus, nennen wir ihn Januskreis, so wie Januar den Monat zwischen dem altem Jahr und dem Rest des neuen Jahres bezeichnet.

Auch wenn wir uns bewegen, sehen wir den Januskreis als Kreis. Er ist zur Orientierung in die Bilder eingezeichnet, die wir sehen, denn ohne ihn ist nicht offensichtlich, wo wir sind. Oben und unten, Zenit und Nadir, sind auf dem Januskreis mit einem gelben Kreuz markiert.

Was wir innerhalb des Januskreises sehen, ist vor uns, was wir außerhalb des Januskreises sehen, ist hinter uns.

Aber wo sind wir selber? Obwohl wir zwischen den Dingen sind, die vor und hinter uns sind, sehen wir uns nicht selber, denn wir sind jederzeit außerhalb unseres Blickfeldes.

In die Antwort auf die Frage, wo wir sind, muß man sich eindenken:

Wir selbst sind mitten zwischen links und rechts und zwischen oben und unten in der Mitte einer gedachten, über den Januskreis gespannten, durchsichtigen Folie.

Das wird sich zeigen, wenn wir durch die Vorder- und Rückseite von Block 12 fliegen.