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hirschi41m1 · Administrator Beiträge: 87

Lichtgeschwindigkeit - nichts ist schneller

Nichts ist schneller als das Licht. Mit rund 300.000 Kilometer pro
Sekunde (Der genaue Wert im Vakuum ist c=299.792 Kilometer pro
Sekunde, das entspricht 1.079.251.200 Kilometer pro Stunde.) ist die
Lichtgeschwindigkeit das absolute Limit, sowohl für Materie als auch
für Strahlung und Information. Das Erstaunliche ist jedoch nicht die
Größe, sondern dass der Wert immer gleich bleibt, egal wie schnell
sich die Lichtquelle oder der Beobachter bewegt.

Was das heißt, wird an folgendem Beispiel klar:

Man wirft aus dem Stand einen Apfel mit 30 Kilometern pro Stunde nach
vorne. Der Apfel fliegt dann mit 30 Stundenkilometern.
Jetzt setzt sich man ins Auto und fährt mit einer Geschwindigkeit von
50 Stundenkilometern. Wieder wirft man einen Apfel nach vorne. Der
Apfel flitzt dann mit 50+30=80 Stundenkilometern über die Straße.

Soweit so gut. Leuchtet man aus dem Stand mit einer Taschenlampe nach
vorne, bewegt sich das Licht mit 300.000 Kilometern pro Sekunde.
Nun führt man dieses Experiment wie oben im Auto aus, fährt also mit
einer Geschwindigkeit von 50 Stundenkilometern und leuchtet mit der
Taschenlampe nach vorne. Das Licht rast jedoch nicht mit
Lichtgeschwindigkeit +50 Stundenkilometern dahin, sondern nach wie vor
mit 300.000 Kilometern pro Sekunde.

Es ist außerdem gleichgültig, ob die Lichtgeschwindigkeit vom Auto aus
gemessen wird oder vom Straßenrand, der Wert bleibt immer gleich.

Die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit wurde zuerst im Jahre 1887 im so
genannten Michelson-Morley-Experiment nachgewiesen. Es war jedoch
lange unklar, wie diese Tatsache zu deuten sei und welche Konsequenzen
sich daraus ergaben. Erst Albert Einstein zeigte mit seiner Speziellen
Relativitätstheorie einen Ausweg aus dem Dilemma. Und er machte
deutlich, welche Auswirkungen diese Unveränderlichkeit hat: Sowohl die
Zeit als auch der Raum verlieren ihre absolute Bedeutung. Die Zeit
verläuft mit zunehmender Geschwindigkeit immer langsamer
(Eine Uhr auf
Reisen) und ein Gegenstand der sich mit fast Lichtgeschwindigkeit
bewegt erscheint einem ruhenden Beobachter verkürzt.

Das Michelson-Morley-Experiment:

Bereits seit Beginn des 19. Jahrhunderts wusste man, das Licht aus
Wellen besteht. Alle anderen bekannten Wellen waren stets an ein
Medium gebunden. Schall breitet sich in z.B. Luft aus, Wasserwellen im
Wasser. Daher nahm man an, dass auch das Licht an irgendeine Form von
Medium gebunden war, das offensichtlich unsichtbar war. Dieses Medium
wurde Lichtäther genannt. Es wurde angenommen, dass sich der Äther
selbst in absoluter Ruhe befindet und sich jeder Körper, also auch die
Erde, mit einer bestimmten Geschwindigkeit relativ dazu bewegt.
Die beiden Physiker Albert Abraham Michelson und Edward Williams
Morley wollten 1887 die Geschwindigkeit der Erde in diesem Äther mit
Hilfe von Lichtstrahlen bestimmen. Dafür bauten sie ein äußerst
genaues Messinstrument, ein so genanntes Interferometer. Die Idee
dahinter: Die Geschwindigkeit des Lichtes wird in zwei verschiedene
Richtungen gemessen, einmal in Bewegungsrichtung und einmal senkrecht
dazu. Das Licht, das sich in dieselbe Richtung bewegt wie die Erde
sollte schneller sein als das Licht senkrecht dazu. Doch so sorgfältig
die beiden Forscher ihre Messungen auch ausführten, sie konnten keinen
Unterschied in der Geschwindigkeit festellen. Die Lichtgeschwindigkeit
blieb konstant.

Die einzige mögliche Erklärung die auf der Hand lag war, dass sich die
Erde in Bezug auf den Äther nicht bewegt, aber das wäre ein zu großer
Zufall gewesen. Eine schlüssige Deutung wurde erst zwei Jahrzente
später von Albert Einstein gefunden, die Spezielle
Relativitätstheorie. Das Michelson-Morley-Experiment ist
wahrscheinlich das bedeutenste missglückte Experiment in der
Geschichte der Wissenschaft.

Ulrich Grünewald