Müsste Licht nicht in der Zeit stehen bleiben?
Licht bewegt sich mit Lichtgeschwindigkeit.
Nach der Relativitätstheorie müsste für einen ruhenden Betrachter doch unendlich viel Zeit vergehen, während für das Licht die Zeit stehen bleibt?
Oder passiert das nicht weil Licht keine Masse hat?
6 Antworten
Hallo BennyxXx,
Müsste Licht nicht in der Zeit stehen bleiben?
im Gegenteil.
Die Relativitätstheorie basiert auf einem Prinzip, das schon Galilei aufgestellt hat, dem Relativitätsprinzip. Es besagt: Die Naturgesetze (grundlegende Zusammenhänge physikalischer Größen) sind unabhängig von der Wahl des Bezugssystems. Deshalb kann man einen Punkt O', der sich mit einer Geschwindigkeit |v› relativ zu einem Bezugspunkt O bewegt, mit gleichem Recht als ruhend und O als mit –|v› bewegt betrachtet werden.
Wenn man das auf Maxwells Elektrodynamik anwendet, kommt die Spezielle Relativitätstheorie raus. Maxwell hat nämlich die Lichtgeschwindigkeit c allein aus den Grundgleichungen hergeleitet, und deshalb muss sich etwas, das sich relativ zu O mit c bewegt (Δs=±cΔt), bewegt sich auch relativ zu (Δs'=±cΔt'), und das führt zum Minkowski-Abstandsquadrat
(1.1) Δτ² := Δt'² – Δs'²/c² ≡Δt² – Δs²/c²
bzw.
(1.2) Δς² := Δs'² – c²Δt'² ≡ Δs² – c²Δt²
(je nachdem, was größer ist, der Ausdruck soll ≥ 0 sein), das an den Satz des Pythagoras und das Euklidische Abstandsquadrat
(2) Δs² = Δz°² + Δx°² ≡Δz² + Δx²
erinnert (die z°- und x°- Achse stehen natürlich senkrecht aufeinander und sind gegenüber der z- und x- Achse um einen Winkel θ gedreht).
Das Minuszeichen macht den Unterschied. Gleich lange Strecken in einer räumlichen Ebene enden auf Kreisen um den Anfangspunkt, gleich lange in einer Raumzeit-Ebene auf Hyperbeln. Dementsprechend tritt an die Stelle von θ die Rapidität χ ('chi', nicht 'ix', leider stellt diese blöde Schrift beides gleich dar 😠), der Area Tangens Hyperbolicus von v/c, und an die trigonometrischer Funktionen Hyperbelfunktionen.
Falls Δτ reell ist, heißt sie Eigenzeit, und sie ist das neue absolute Zeitmaß. Die Geschwindigkeit, mit der man sich nach eigener Uhr relativ zu einem Bezugspunkt O durch den Raum bewegt, beträgt
(3.1) Δs/Δτ = c·sinh(χ) = vγ = v/√{1–(v/c)²}
und kann beliebig groß werden. Das kann man aber nicht tun, ohne sich umso schneller, mit
(3.2) Δt/Δτ = cosh(χ) = γ = 1/√{1–(v/c)²},
durch die Koordinatenzeit t zu bewegen. Was wir die Geschwindigkeit nennen (bzw. deren Betrag, das Tempo),
(3.3) Δs/Δt = c·tanh(χ) = v < c
bleibt dabei immer unter c. Wenn meine Uhr um 1/γ langsamer geht, heißt das, dass ich mich um γ schneller als mit 1 durch die Zeit bewege., dass es sich ,,nach eigener Uhr eine hätte)" gleichsam unendlich schnell bewegen würde, durch den Raum wie durch die Zeit. Licht kann aber gar keine ,,eigene Uhr" haben und kein Ruhesystem.
Respekt - da im Detail durchzublicken.
Wenn sich - theoretisch angenommen - Sämtliches im Raum-Zeit-Universum exakt gleich schnell bewegen würde, dann wäre dieses deshalb aber doch nicht alles wirklich ruhend !? Es bewegt sich alles weiter aufgrund von den bestimmenden Wechselwirkungskräften und eben in der Zeit - als der "Motor" des Ganzen.
Es wäre evtl. unsere (getäuschte) Wahrnehmung, was solches von Dir als ruhend Beschriebene evtl. so annehmen würde.
Wenn - theoretisch angenommen - etwas Materiell-Bewusstes durch extremste Gravitation - in einen Status von "in der Zeit im Raum" (statt normal "im Raum in der Zeit") gebracht würde - nur so wären - theoretisch angenommen - sämtliche in zeitlicher Abfolge im Raum "eingefrorene" Zeit-Punkte - als tatsächlich ruhend -bewusst (?) wahrnehmbar bzw. (evtl.) sogar frei zugänglich.
Eine Theorie, welche über die (begrenzten) Gesetze der Physik hinausgeht - klar.
Bin auch kein Physiker aber ich denke - wenn man es so ausdrücken will - bleibt "für das Licht" die Zeit stehen, was nach meiner Vorstellung allerdings völlig irrelevant wäre da man immer von aussen betrachtet und es für "das Licht" selbst, also ein photon (das ja "nur" Energie ist) völlig egal ist. Von "aussen" betrachtet halt Geschwindigkeit von 300.000 km/s, die Zeit existiert für den Betrachter als 4. Dimension, eine stets gleiche, für alles geltende "Bewegung" (Zeit), ein Zeitstrang, vorstellbar als Gerade. Masse krümmt halt die Raumzeit, aus der "Gerade" wird sozusagen eine Kurve (länger).
Von "Aussen" bleibt bei Masse die sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegt auf jeden die Zeit stehen.
Beispielsweise bewegt sich Masse die von einem Schwarzen Loch angezogen wird immer schneller werdend, auf immer engeren Bahnen um das Loch herum. Schließlich erreicht sie Lichtgeschwindigkeit, dies ist der Ereignishorizont des Schwarzen Lochs. Die Zeit bleibt stehen. Aus diesem Grund wird man auch NIEMALS ein "Stück" Masse beim passieren des Ereignishorizonts eines Schwarzen Lochs beobachten können....glaub ich...
Tut es das denn ? Also nein... Und würde es das tun, würde der Weltraum wohl hell erleuchtet sein...
"Licht bewegt sich mit Lichtgeschwindigkeit und theoretisch nach der Relativitätstheorie müsste für einen ruhenden Betrachter doch unendlich viel Zeit vergehen, während für das Licht die Zeit stehen bleibt?"
Der Knackpunkt ist ; Es gibt keinen ruhenden Beobachter , da weder die Zeit ,noch ein Ort ohne Bewegung still steht und frei von Kräften wäre/ist...
Licht bewegt sich durch den Raum und nicht durch die zeit...Ist also wie alles was in Bewegung versetzt ist/wurde...
Oder passiert das nicht weil Licht keine Masse hat?
Licht ist das was es sein will , wenn es beobachtet wird ...Elektromagnetische Strahlung, kann Teilchen oder Welle sein ...Doch selbst das Teilchen besteht nur aus 99,999999999999999 Energie , welche sich als äquivalente Masse (scheinbare) abzeichnet , da die tatsächliche Masse eben nur 00,000000000000001 enthält und diese in kinetischer Energie durch Geschwindigkeit ereicht wird...
Nach Eigenzeit des Photons wird es zum selben Zeitpunkt erzeugt und absorbiert. Und es hat auch keinen Weg zurückgelegt aufgrund der Längenkontraktion.
Für einen ruhenden Beobachter bewegt es sich mit endlicher Geschwindigkeit. Allerdings ist diese unabhängig von einer Eigenbewegung des Beobachters selbst.
Photonen haben eine Masse.
Es gibt sogar Videos bei you tube, welche mit Hochgeschwindigkeitskameras im Labor aufgenommen wurden, in dem man die Photonenwelle wandern sieht.
Der Terminus 'relativistische Masse' ist veraltetes Wording.
Das heißt nicht, dass Photonen eine Masse hätten.
Es sei denn, natürlich, Du meinst die Gesamtenergie durch c², was bei Objekten der (Eigen-)Masse m
mγ = m/√{1–(v/c)²}
wäre. Das wird aber heute nicht mehr als die Masse eines Körpers angesehen.
Photonen haben eine relativistische Masse, weil sie Energie übertragen und Energie in der speziellen Relativitätstheorie immer ein Masseäquivalent hat. (E = m * c²)
Photonen haben allerdings keine Ruhemasse.