Was ist gemeint wenn man sagt nichts ist schneller als licht?
Hallo :)
Wusste nicht genau wie ich die frage stellen sollte. Aber meine frage ist mehr so gemeint, was genau man damit meint wenn man sagt, dass Licht schnell ist?
Ist gemeint wie schnell sich das Licht ausbreitet wenn man zb eine Lampe in einem Raum anmacht? Also wie schnell das Licht durch das ganze Zimmer kommt und ja alles hell ist. Hoffe man versteht was ich meine xD
Find das Recht faszinierend und würde mich freuen wenn das jemand erklären könnte (bitte so, dass man das auch versteht wenn man nicht viel ahnung davon hat xD)
Dankeschön:)
9 Antworten
Hallo Lena942820,
das Erstaunliche ist eigentlich nicht, wie schnell Licht ist, sondern, dass sein Ausbreitungstempo überhaupt endlich ist. Noch DESCARTES glaubte, Licht brauche gar keine Zeit, was bedeuten würde, dass man auch beliebig weit entfernte Ereignisse dann sähe, wenn sie passieren.
Im selben (17.) Jahrhundert konnte aber RØMER anhand der Beobachtung der Jupitermonde ungefähr das Ausbreitungstempo c des Lichts bestimmen. Sie erwies sich als für menschliche Maßstäbe ziemlich groß, aber für kosmische ziemlich klein. Heute kennt man den Wert genauer: Es ist c = 299 792 458 m⁄s.
Wenn Du also in die Ferne guckst, guckst Du automatisch in die Vergangenheit: Beim Mond 1,3s, bei der Sonne ca. 8min, beim Saturn in Opposition knapp 1¼h, bei Sternen außer der Sonne Jahre bis Jahrhunderte. Und es geht noch weiter:
Im Sternbild Andromeda gibt es einen bei guten Sichtverhältnissen mit bloßem Auge sichtbaren Lichtfleck, den sog. Andromedanebel. Tatsächlich handelt es sich dabei um eine Galaxie ähnlich der Milchstraße; von ihr braucht Licht 2½ Millionen Jahre.
Allerdings würde ich gern auf den Wortlaut Deiner Frage eingehen:
Was ist gemeint wenn man sagt nichts ist schneller als licht?
Es bedeutet, dass sich (relativ zu einem als ruhend angesehenen Bezugskörper, etwa einer Uhr U) kein Körper oder Teilchen schneller als mit c bewegen kann. Ein Körper oder ein Teilchen mit Masse m bzw. Ruheenergie E₀ = mc² kann c nicht einmal erreichen, sondern sich nur beliebig annähern, wofür seine kinetische Energie Eₖ so groß sein muss, dass man E₀ dagegen vernachlässigen kann.
Der tiefere Grund liegt in der geometrischen Struktur der Raumzeit: Zwei Ereignisse können
- zeitartig getrennt sein, d.h., es gibt ein Koordinatensystem, in dem sie gleichortig sind, d.h. am selben Ort stattfinden,
- lichtartig getrennt sein, wie z.B. die Absendung und der Empfang desselben Funksignals, und
- raumartig getrennt sein, d.h., es gibt ein Koordinatensystem, in dem die Ereignisse gleichzeitig an unterschiedlichen Orten stattfinden.
In einer räumlichen Ebene, die wir als z-x-Ebene bezeichnen wollen, gibt es zwischen zwei Punkten den Abstand Δs, für den der Satz des PYTHAGORAS gilt:
(1) Δs² = Δz² + Δx²
Abb. 1: Eine Drehung des Koordinatensystems verändert den Abstand zwischen zwei Punkten der z-x-Ebene nicht.
Etwas ähnliches gibt es in der Raumzeit bzw. für zwei Ereignisse in der t-x-Ebene auch, MINKOWSKIs Abstandsquadrat
(2.1) Δτ² = Δt² − Δx²⁄c²
für ein Paar zeitartig getrennter und
(2.2) Δς² = Δx² − c²Δt²
für ein Paar raumartig getrennter Ereignisse. Offenbar ist Δτ eine Zeitspanne und Δς eine räumliche Entfernung.
Abb. 2: Der Wechsel von U als Bezugsuhr zu einer relativ zu U geradlinig-gleichförmig bewegten Uhr U' als Bezugsuhr (LORENTZ- Transformation) ändert nichts an dem MINKOWSKI- Abstand zwischen zwei Ereignissen.
Tatsächlich ist Δτ die Zeitspanne, die eine lokale Uhr Ώ direkt messen würde, die Eigenzeit, während Δt die von U aus ermittelte Zeitspanne zwischen denselben zwei Ereignissen ist, die U- Koordinatenzeit.
Es ist genau das gemeint.
Licht ist wirklich schnell.
Es legt in 1 Sekunde eine Strecke zurück, die 7 1/2 x rund um die Erde reicht!
Die sogenannte Lichtgeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit, mit der Realität sich ausbreitet. Nichts was Ruhemasse* hat kann diese Geschwindigkeit erreichen, und nur weil Photonen keine Ruhemasse haben, haben sie diese Geschwindigkeit, daher der Name.
Der Name kommt auch daher, dass man früher glaubte, das Licht brauche ein absolut stationäres Medium, in dem sich elektromagnetische Wellen ausbreiten (so wie Schallwellen in Luft), den sog. Äther. Die Frage, woran so ein stationärer Äther räumlich festgemacht sei, führte zum Michelson-Morley Experiment, bei dem eigentlich erwartet wurde, dass mit der Geschwindigkeit der Erde durch den Äther unterschiedliche Geschwindigkeiten des Lichts in unterschiedliche Richtungen gemessen würden. Überraschung: kein Unterschied, also kein Äther (es sei denn er würde zufällig ausgerechnet an der Erde festgemacht sein). Daraus geht nicht nur hervor, dass es keinen Äther gibt, sondern dass diese Geschwindigkeit eine in allen Inertialsystemen gleiche Naturkonstante und damit nicht überholbar ist, denn wenn man versucht den Strahl einer Taschenlampe mit dem Auto zu überholen, ist er relativ zum Auto genauso schnell wie relativ zur Taschenlampe.
Erst hier setzt die spezielle Relativitätstheorie an, die mit recht einfacher Mathematik (Lorentz-Transformationen) darlegt, was das für Auswirkungen auf Zeiten und Längen (und auch die kinetische Energie*) in bewegten Systemen hat.
*) Kinetische Energie von Objekten mit Ruhemasse enthält einen Term der Lorentz-Transformation wie Zeiten und Längen. Wenn man ein Fahrzeug in die Nähe der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt, geht mit wachsender Geschwindigkeit ein immer größerer Anteil der zugeführten Energie in immer weniger Geschwindigkeitszuwachs und lässt für den äußeren Beobachter das Fahrzeug immer träger erscheinen - die Lichtgeschwindigkeit wird nie erreicht.
Es geht da um die sog. Lichtgeschwindigkeit, also die Geschwindigkeit, mit der sich Licht ausbreitet: Das sind rund 300 000 km pro Sekunde und entspricht dem 7,5-fachen Erdumfang pro Sekunde.
Kein Problem, ich kann das erklären! Wenn wir sagen, dass "nichts schneller ist als Licht", meinen wir, dass Licht die schnellste Geschwindigkeit hat, die überhaupt möglich ist. Licht bewegt sich mit einer konstanten Geschwindigkeit von etwa 299.792.458 Metern pro Sekunde im Vakuum, was enorm schnell ist.
Das Beispiel mit der Lampe im Raum ist ein guter Ansatz, um zu verstehen, wie schnell Licht sich ausbreitet. Wenn du eine Lampe in einem dunklen Raum einschaltest, siehst du sofort das Licht, das sich im Raum ausbreitet. Dies liegt daran, dass das Licht extrem schnell ist und sich mit dieser hohen Geschwindigkeit durch den Raum bewegt, um alles zu erhellen. Es ist faszinierend, wie schnell das Licht ist und wie es unsere Welt erleuchtet!
Im kosmischen Maßstab ist es freilich ziemlich lahmarschig. Für den Weg von der Sonne zur Erde braucht es über 8min, für den Weg von anderen Sternen zur Erde Jahre, Jahrzehnte oder Jahrhunderte.