Warum kann nichts schneller als Licht sein?
7 Antworten
Wegen der Höhe der Lorentzkontraktion und der Zeitdilatation (vgl. die spezielle Relativitätstheorie)
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 absolut stationäres Medium, in dem sich elektromagnetische Wellen ausbreiten (so wie Schallwellen in Luft), den sog. Äther. Die Frage, woran so ein stationärer 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.
Vielleicht ist das nur in unserem Universum so und es viele (unendlich viele?) Universen, in denen ganz andere Naturgesetze gelten. Vielleicht gilt dort nicht einmal unsere Mathematik.
Weil sich das Licht mit der sog. Lichtgeschwindigkeit fortbewegt. Das ist die maximale Geschwindigkeit, mit der sich Körper und Informationen in unserem Universum bewegen können. Dass man es gerade Lichtgeschwindigkeit nennt liegt nur daran, dass man sie beim Licht (im Vakuum) zum ersten Male beobachtet hat.
Lustig, darüber musste ich heute auch nachdenken. Habe in einem Roman gelesen, dass Photonen zu einer Mauer werden aus Licht, wenn was versucht schneller zu fliegen. Ganz ähnlich einer Schallmauer. Man kommt da mit einer realen Masse nicht mehr durch. Weil das All voller Licht ist, gilt das also überall. Hinter der Lichtmauer gibts theoretisch Tachyonen, die nie langsamer als Licht werden können.
Im Roman stand, dass es pro einer Raumeinheit (hab vergessen welche) 4 Photonen im All hat. Wenn man immer schneller wird, sammelt man diese vor sich ein, und in der Summe ist der Lichtgegendruck so stark, dass man immer mehr Energie aufwenden muss, um noch schneller zu werden, zudem wird die Masse immer grösser.
»Lichtgegendruck«, »Lichtmauer« usw. klingt nach Science Fiction. Weil die totale Energie stark mit der Geschwindigkeit ansteigt benötigt man immer mehr Energie, um weiter zu beschleunigen. Man kann niemals genug Energie aufbringen, um die Lichtgeschwindigkeit zu übersteigen. Das hat allerdings nichts mit einer »Lichtmauer« zu tun.
Licht breitet sich immer mit Lichtgeschwindigkeit aus und zwar in Bezug auf jedes Bezugssystem. Die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum ist nämlich nicht nur eine universelle Konstante sondern auch eine Invariante. Das heißt, wenn sich z.B ein Raumschiff mit halber Lichtgeschwindigkeit relativ zur Erde bewegt und ein Signal mit Lichtgeschwindigkeit aussendet, dann bewegt sich dieses Signal sowohl relativ zum Raumschiff als auch relativ zur Erde mit Lichtgeschwindigkeit. Entsprechend gilt, wenn von der Erde ein Signal mit Lichtgeschwindigkeit ausgesendet wird und ein Raumschiff diesem Signal mit halber Lichtgeschwindigkeit hinterher fliegt, dann bewegt sich dieses Signal auch in Bezug auf das Raumschiff mit Lichtgeschwindigkeit und nicht etwa mit halber Lichtgeschwindigkeit. Ein Einholen des Lichts analog zum Schall ist also nicht möglich und damit gibt es auch keine Lichtmauer. In Romanen ist alles möglich, in der Realität aber nicht.
Es betrifft das Licht, was entgegenkommt. Aber danke für Deine interessante Antwort: Jedoch frage ich mich, wie man das mit den Relativitäten eigentlich wissen will, wenn man doch noch nie so schnell flog. Die Schallmauer lernte man doch auch erst mit dem Erleben kennen. Vielleicht ist ja alles ganz anders? Klar, so gut kenne ich mit Einstein Theorie nicht aus, vermutlich kann man das aus sichtbaren Effekten im All und entsprechenden Berechnungen ableiten...
Verwirrend.... bin gespannt auf den ersten "Kirk", der das dann bestätigt. Ach nein, wenn er zurück kommt, leben wir ja alle nicht mehr wegen der Dilatation...
Das liegt daran, dass Raum- und Zeitintervalle zwischen ein und den selben Erzeugnissen in unterschiedlichen Bezugssystem unterschiedliche Länge haben (Längenkontraktion und Zeitdilatation). Deshalb darf man bei hohen Geschwindigkeiten diese nicht einfach addieren.
Wenn man, wie in der modernen Interpretation der Speziellen Relativitätstheorie üblich, Geschwindigkeiten als (gebrochene) Vielfache der Lichtgeschwindigkeit angibt, dann gilt:
v = (v1 + v2) / (1+ v1 * v2).
Also v = 0,5 heißt halbe Lichtbeständigkeit und 1 ist Lichtgeschwindigkeit.
Wenn Du für v1 und v2 jeweils 1 einsetzt, kommt wieder nur 1 raus.
Diese ungewöhnliche Angabe macht man, weil sich dann viele Formeln "optisch" vereinfachen. Da steckt also keine "neue" Relativitätstheorie dahinter. Wenn man es konventionell rechnet, ergibt sich der selbe Sinn, nur schwerer lesbar dargestellt.
Ersetze "Erzeugnisse" durch "Ereignisse". Scheiß 'intelligente' Tastatur! Vollpfosten! (An die Tastatur gerichtet).
Das All ist seeeehr dunkel. Darüber hinaus ist die Erklärung mit der »Lichtmauer« nicht richtig.