Lichtgeschwindigkeit defienieren?
Was ist Lichtgeschwindigkeit?
3 Antworten
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 Medium, in dem sich elektromagnetische Wellen ausbreiten (so wie Schallwellen in Luft), den sog. Äther. Die Frage, woran dieser 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.
Theorie des mittgeschleppten Äthers
und
es sei denn er würde zufällig ausgerechnet an der Erde festgemacht sein
sind ja nur zwei verschiedene Ausdrucksweisen. Die naive Vorstellung von einem stationären "Medium" wurde eben falsifiziert. Und Ockham setzt sich grundsätzlich immer durch, denn wenn man ohne eine Annahme besser zurechtkommt als mit einer immer komplizierter werdenden Annahme, dann lässt man sie eben fallen. Das ist schon den Epizykeln des geozentrischen Weltbildes so gegangen. Aber die Beantwortung der Frage hätte dieser Exkurs nicht erleichtert.
Was ich damit sagen will ist, dass vieles was wir heute noch verwenden direkt aus der Äthertheorie kommt und daher per se nicht falsch ist.
Man kann den Äther als Konzept zwar fallen lassen, das macht aber die Lorentztransformation nicht weniger gültig.
Auch die Maxwellgleichungen sind nach wie vor oft anzutreffen und das sind sogar klare Vorstellungen den Äther betreffend. Die Ähnlichkeit zu Differentialgleichung aus der Fluiddynamik kommt eben nicht irgendwo her.
Die Äthertheorie als solches wurde natürlich fallen gelassen weil der Äther am Ende ohnehin unbeobachtbar geworden wäre, womit es keinen Sinn macht ihn für Beschreibungen zu verwenden.
Die Aussage macht im Rahmen deiner Antwort auch durchaus Sinn, aber du solltest mein Kommentar nicht direkt als Kritik an deiner Antwort auffassen.
Die Lichtgeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit mit welcher sich Licht, allgemeiner TEM Wellen, ausbreitet.
Die Lichtgeschwindigkeit ist Mediumsabhängig.
Es ist die Geschwindigkeit, mit der sich Licht ausbreitet. Das sind roundabout 300.000 km/sec.
Jein. Der Grund warum man den Äther fallen gelassen hat war eher eine Anwendung von Ockhams Rasiermesser.
Lorentz selbst war zB ein großer verfechter der Äthertheorie, die nach ihm benannten Lorentztransformationen entstammen am Ende seiner Theorie des mittgeschleppten Äthers. Die ist am Ende dann auch konsistent mit der speziellen Relativitätstheorie obwohl sie von der Existenz eines Äthers ausgeht.