Absolute und relative Lichtgeschwindigkeit - Messung möglich?
Wenn man auf der Erde die Geschwindigkeit des Lichts misst, dann müsste sie doch je nach Richtung anders ausfallen. Da sich die Erde (und eigentlich alles im All) irgendwie bewegt und sich das Licht maximal mit Lichtgeschwindigkeit bewegt, müsste es sich relativ langsamer bewegen, wenn man in Richtung der Flugbahn der Erde misst. Ich bin ziemlich sicher dass das nicht so ist, aber wieso?
4 Antworten
Eine ganz ähnliche Frage stellten sich schon die Physiker vor über hundert Jahren. Albert Abraham Michelson und Edward Morley dachten sich ein Experiment aus, mit dem man einen wie von dir beschriebenen Effekt messen könnte, wenn es ihn gäbe (Dieses "Michelson-Morley-Experiment" war eines der wichtigsten in der Wissenschaftsgeschichte). Sie maßen aber immer die gleiche Lichtgeschwindigkeit, was schließlich zur Entwicklung der speziellen Relativitätstheorie durch Albert Einstein geführt hat. Deren Grundannahme (Postulat) ist nämlich, dass sich Licht in jedem Bezugssystem gleich schnell ausbreitet.
Das Licht bewegt sich nicht maximal, sondern genau mit Lichtgeschwindigkeit, es kann nicht anders. Durch Materie - sofern sie durchsichtig ist - scheint es sich langsamer zu bewegen, weil es als elektromagnetische Welle mit den elektrischen Ladungen der Teilchen wechselwirkt, aus denen sich Materie zusammensetzt. Man kann sich als Modell einen freundlichen Läufer vorstellen, der durch eine (natürlich nicht zu dichte) Menschenmenge läuft und dabei jedem die Hand schüttelt, der sich ihm zuwendet. Zwischen zwei Menschen läuft er mit seiner gewöhnlichen Laufgeschwindigkeit. "Makroskopisch betrachtet" wird seine Laufgeschwindigkeit geringer.
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Das von Dir angesprochene Problem beschäftigte die Physiker lange. Licht sollte entweder aus Korpuskeln bestehen, die unterschiedliche Geschwindigkeiten haben können, oder aus Wellen, die sich durch ein Medium namens Äther immer mit einer bestimmten Geschwindigkeit bewegen, die wiederum durch die Geschwindigkeit des Äthers relativ zu einem bestimmten Bezugssystem beeinflusst werde wie Schallwellen auch. Diesen Nachweis versuchten Michelson und Morley u.a. 1887 interferometrisch zu führen und bekamen wider Erwarten ein Nullresultat.
Die Erklärung von Theoretikern wie Lorentz und Poincaré dafür benutzte zunächst den Äther: Er kann nicht nur für das Licht, sondern muss für alles Elektromagnetische verantwortlich sein und wird daher elektrisch geladenen Teilchen, aus denen Materie besteht, derart beeinflussen, dass man die Bewegung relativ zum Äther prinzipiell nicht detektieren kann. Mathematisch drückt sich dies durch die sog. Poincaré- oder Lorentz-Transformationen aus. In bewegten Systemen gilt u.a. eine spezielle Koordinatenzeit, die von der "richtigen" Zeit unterscheidet.
Einstein verzichtete auf die Unterscheidung zwischen Koordinatenzeit und "richtiger" Zeit und berief sich allein auf Galileis schon im frühen 17. Jhd. formuliertes Relativitätsprinzip, demzufolge alle Bewegung relativ ist - d.h., dass man jedes, zumindest jedes nicht beschleunigte Koordinatensystem als ruhend ansehen und als Bezugssystem verwenden kann. Konstante Geschwindigkeiten lassen sich also immer wegtransformieren. Dies leisten im Newton-Limes (in dem man die Zeit, die Licht für eine Strecke braucht, vernachlässigen kann) die Galilei-Transformationen.
Diese lassen freilich nicht nur die Lichtgeschwindigkeit, sondern überhaupt die kurz nach Mitte des 19. Jhd.s vom viel zu früh verstorbenen Maxwell formulierten Grundgleichungen der Elektrodynamik nicht invariant (in der Form unverändert). Die Lorentz-Transformationen hingegen leisten das. Folglich müssen, so Einstein, diese zur Umrechnung zwischen relativ zueinander bewegten Koordinatensystemen als Bezugssystemen verwendet werden; die Galilei-Transformationen lassen sich nur als deren Näherungen im Newton-Limes auffassen.
Genau diese Berufung auf Galileis Relativitätsprinzip ist auch der Grund, warum Einsteins Theorie Relativitätstheorie heißt.
naja so gut weis ich das auch nicht aber es heist ja: je schneller man mit Lichtgeschwindigkeit unterwegs ist, desto langsamer wird die umgebung..." was natürlich merkwürdig ist denn Lichtgeschwindigkeit * Lichtgeschwindikeit = Lichtgeschwinigkeit! Albert einstein sagte: mit 80.000 Lichtgeschwinigkeit reist man in der Zeit zurrück.
Hallo,
das ist leider ein Trugschluss. Die Lichtgeschwindigkeit ist für alle Beobachter stets gleich. Das lässt sich experimentell nachweisen und ist ein Grundstein der Relativitätstheorie.
ist kein Trugschluß, sondern ein Beispiel dafür, daß nicht alles in der Natur unserem "gesunden Menschenverstand" entspricht, wenn Messungen etwas anderes ergeben.
Falsche Hypothese wäre besser gewesen. Aber Trugschluss insofern, als das man aus der sinnlichen Erfahrungswelt zu folgern versucht.
hat Einstein so nicht gesagt, das würde seiner eigenen Theorie widersprechen