Warum ist nichts schneller als Licht ...?
Klar haben Einstein und Freunde das damals so festgestellt.
Aber warum genau ist das so?
Welches Prinzip oder Konzept wäre denn verletzt wenn etwas schneller als das Licht wäre?
Was ist der konkrete Grund warum nichts schneller als Licht sein kann?
Welche physikalischen Prinzipien wären da verletzt?
9 Antworten
Hallo densch92,
die Aussage, dass
…nichts schneller als Licht…
sei, ist so nicht korrekt, denn es gibt
1. Licht, das sich mit < c bewegt,……nämlich in Materie, z.B. Wasser z.B. eines Kernreaktors,
weshalb z.B. Elektronen als β-Teilchen eine Lichtwellenfront überholen können, was zu einem bläulichen Leuchten, der Tscherenkow-Strahlung führt, die dem Überschallknall in der Akustik entspricht.
2. Phänomene, die schneller als c sein können,……etwa Schatten oder Lichtflecke (z.B. von einem Laserpointer). Dabei handelt es sich allerdings auch nicht um physische Objekte oder Signale, sondern um die Ankunft eines von einer fernen Quelle stammenden Signals an einem bestimmten Punkt, und der ist vom Auftreffen eines Signals von derselben Quelle an einem anderen Punkt kausal unabhängig.
Relativitätsprinzip und (Vakuum-)Lichtgeschwindigkeit(GALILEI) Bewegt sich ein Punkt, Objekt oder Beobachter O' mit v› relativ zu einem Bezugspunkt O, so kann man mit demselben Recht O' als stationären Bezugspunkt und O als mit -v› bewegt interpretieren, denn Naturgesetze, d.h. die grundlegenden Beziehungen zwischen physikalischen Größen, sind unabhängig vom Bezugssystem.
(MAXWELL) Aus den Grundgleichungen der Elektrodynamik folgt direkt die Ausbreitung elektromagnetischer Wellen mit dem Tempo c durch den materiefreien Raum.
Damit wird aber auch die zeitliche Beziehung zwischen zwei Ereignissen zur Interpretationssache, d.h., es ist im Allgemeinen nicht Δt'≡Δt wie in der Newton'schen Physik, sondern mit den räumlichen Abstandsquadraten
(1.1) Δs² = Δx² + Δy² + Δz²
und
(1.2) Δs'² = Δx'² + Δy'² + Δz'²
ist vielmehr das absolute Abstandsquadrat
(2.1) Δt'² – Δs'²/c² ≡ Δt² – Δs²/c² =: Δτ²
eine absolute Größe; ist nämlich die linke Seite 0, so ist es die rechte auch.
Der Ausdruck muss reell sein, d.h. Δτ²≥0, wenn die beiden Ereignisse eine feste zeitliche Reihenfolge haben sollen; man spricht auch von zeitartigen bzw. lichtartigen Abständen (letzteren, wenn Δτ=0 ist). Falls Δτ imaginär ist, heißt der Abstand raumartig, und
(2.2) Δς² := Δs'² – c²Δt'² ≡ Δs² – c²Δt²
ist das Quadrat des räumlichen Abstandes in demjenigen Koordinatensystem, in dem sie gleichzeitig sind. Raumartige Ereignisse haben keine feste zeitliche Reihenfolge und können daher nur kausal unbhängig sein; alles andere würde die Kausalität verletzen.
Es gibt übrigens in der Raumzeit eine winkelähnliche Größe
ζ := artanh(v/c),
die Rapidität. Sie kann beliebig groß werden bzw. geht für v→c gegen ∞.
Die Frage ist hier schon so oft beantwortet worden.
Das nichts schneller als das Licht sein kann, ergibt sich aus Einsteins Relativitätstheorie. Demnach müßte man einem Körper unendlich viel Energie zuführen damit er Lichtgeschwindigkeit erreicht. Die Masse des Körpers würde unendlich groß werden. Und der Körper würde schrumpfen auf die Größe einer Singularität.
Das das alles nicht möglich ist, sollte eigentlich jeder verstehen.
Es gibt in der Physik noch eine ganze Reihe von Phänomenen, deren Wirkungen man zwar ziemlich genau kennt, deren eigentlichen Urgrund aber nicht. Dazu gehören u.a. Masse, Gravitation, Energie, Lichtgeschwindigkeit.
Das ist korrekt. Eine zwangsläufige Folge dieser Maximalgeschwindigkeit wäre eine unendlich große kinetische Energie für Materie, die sich dieser Geschwindigkeit annähert.
Weil die Lichtgeschwindigkeit konstant ist, und kein Punkt ein Ruhepunkt ist.
Wenn du dich z.B. in ein Raumschiff setzt, auf 99 % der LG beschleunigst, und dann Licht nach vorn und hinten aussendest, misst du .. genau, in beide Richtungen die LG.
Und wenn du dann ein Shuttle startest, und in Flugrichtung nochmal (vom Raumschiff aus gesehen) auf 99 % der LG beschleunigst, und dann Licht nach vorn und hinten aussendest, misst du .. genau, in beide Richtungen die LG.
Dieses Spiel kannst du theoretisch unendlich oft spielen, und bist immer noch genau eine LG von der LG entfernt.
Im Grunde sind es 2 Prinzipien, die dahinter stecken:
- Bewegungen sind stets relativ, es gibt keinen bevorzugten Bezugs- oder Ruhe punkt
- Die LG ist konstant
Das beantwortet aber nicht die Frage
Das war lediglich eine Erklärung, was aus dem Gesetz resultiert
Es wäre trotzdem denkbar, dass etwas schneller sein könnte
Bestes bespiel ist der Schall
Wenn etwas schneller als der Schall ist, ist auch kein Gesetz gebrochen, es entstehen dann eben andere Phänomene.
Bedingt durch den Dopplereffekt entsteht ein Machscher Kegel
Und bei Licht, passiert das auch
Eben wenn die Dispension in einem Medium geringer ist.
Es wäre trotzdem denkbar, dass etwas schneller sein könnte
Nein, denn aus der, wie man in der Physik gern sagt, Invarianz der Lichtgeschwindigkeit unter einer Umrechnung zwischen zwei Koordinatensystemen, deren Zeitachsen gegeneinander geneigt sind, folgt, dass raumartig getrennte Ereignisse keine feste zeitliche Reihenfolge haben. Sie müssen also kausal unabhängig sein, und das sind Punkte auf Weltlinien einzelner Körper nie.
Es ist die Kausalität, die Reihenfolge von Ursache und Wirkung.
Würde sich die Information über ein Ereignis mit Überlichtgeschwindigkeit ausbreiten, ließe sich ein Bezugssystem finden, in dem diese Information bereits vorliegt, bevor das Ereignis eingetreten ist.
Nun, man weiß nicht, warum es ein solches absolutes Tempo gibt, aber daraus, dass es das gibt, kann man herleiten, warum man sich nicht schneller bewegen kann.