Welche Experimente - Lichtgeschwindigkeit?
Welche Experimente führten dazu, dass man annahm, dass die Lichtgeschwindigkeit immer gleich ist ?
Egal ob ich genauso schnell die wie das Licht bin oder still stehe für mich soll das Licht immer die selbe Geschwindkeit haben. Heißt, dass wenn ich mit meinem Freund zusammen in 2 verschiedenen Autos sitze die beide Lichtgeschwindigkeit haben sehe ich anscheinend trotzdem, dass mein Freund sich von mir gleich schnell wegbewegt.
Welche Experimente haben das nachgewiesen ?
Würde ja bedeuten dass wenn ich gerade in Frankreich angekommen ist ist mein Freund bereits in China angekommen aber eigentlich ja nicht denn er ist auch in Frankreich angekommen aber mein Messgerät hat eine gleiche Entfernungsgeschwindigkeit gemessen während der Autofahrt die ich mit ihm unternommen habe und als ich angekommen bin war dieses Phänomen weg er und ich sind doch gleichzeitig in Frankreich angekommen
Habe ich das richtig verstanden ?
Welche Experimente haben das nachgewiesen ?
Das ist ja wichtig damit die Relativitätstheorie funktioniert.
Dass die Lichtgeschwindigkeit immer konstant also gleichbleibend ist nicht langsamer und nicht schneller wird egal ob ich mich in selber Richtung mit der selben Geschwindigkeit fortbewege
6 Antworten
Hallo b5656,
im Prinzip lässt sich die Begründung, dass die Lichtgeschwindigkeit in jedem Inertialsystem denselben Betrag c hat, schon mit GALILEIs (!) Relativitätsprinzip (RP) begründen.
Fortbewegung ist relativ, d.h., wir brauchen einen Körper B als Bezugskörper, auf den wir die Bewegung eines zweiten Körpers B' beziehen können. Wirken auf B keine Kräfte, ist ein von dort aus definiertes Koordinatensystem Σ ein Inertialsystem.
Wirken auch auf B' keine Kräfte, bewegt sich B' geradlinig-gleichförmig, und wir können uns Σ so ausgerichtet denken, dass die Geschwindigkeit von B' eine 1D-Geschwindigkeit v in x-Richtung ist.
Dann ist auch ein von B' aus definiertes Koordinatensystem Σ', in dem sich B mit −v (gleiches Tempo, entgegengesetzte Richtung) bewegt, ein Inertialsystem.
Das RP besagt nun, dass Σ und Σ' physikalisch gleichwertig sind, d.h., die grundlegenden Beziehungen zwischen physikalischen Größen (nichts anderes sind Naturgesetze) sind identisch.
GALILEI meets MAXWELLZu den Naturgesetzen gehören auch MAXWELLs Grundgleichungen der Elektrodynamik aus denen sich direkt, ohne Bezug zu irgendeinem Medium, die elektromagnetische Wellengleichung herleiten lässt. Diese enthält c als Naturkonstante; deshalb ist das Lichttempo konstant.
Die Wellengleichung sollte nun als Naturgesetz dem RP unterliegen, d.h., sie sollte in Σ und Σ' gleichermaßen gelten – falls das RP überhaupt streng gültig ist.
Die ÄtherhypotheseZu MAXWELLs Zeiten glaubten allerdings viele Physiker, dass Licht als Wellenphänomen ein Trägermedium brauche, das der Äther (nicht zu verwechseln mit der Stoffklasse der Ether) genannt wurde und auch Träger der elektromagnetischen Wechselwirkung sein sollte.
Der müsste übrigens intern eher ein Festkörper als eine Art Gas sein, da elektromagnetische Wellengleichung transversal sind und Flüssigkeiten und Gase keine Transversalwellen leiten.
Der VersuchDie Ätherhypothese stellt das RP in Frage, denn man sollte die Bewegung der Erde relativ zum Äther nachweisen können, indem man die Laufzeit eines Lichtsignals, das sich quer zur Bewegungsrichtung hin und zurück bewegt, mit der eines in und gegen Bewegungsrichtung laufenden Lichtsignals vergleicht.
Das haben MICHELSON und MORLEY in den 1880er Jahren tatsächlich versucht. Es war bereits bekannt, dass die Erde sich im Sonnensystem immerhin mit v=10⁻⁴c um die Sonne bewegt.
Dazu wurde ein Interferometer benutzt, mit zwei Armen der Länge L im rechten Winkel zueinander.
Wenn der erste Arm zunächst quer zur Bewegungsrichtung ausgerichtet ist, bewegt sich das Licht schon mit der Erde mit v mit, sodass nach PYTHAGORAS für die Querbewegung nur noch √{c² − v²} übrig, und die Laufzeit ist 2L/c√{1 − (v⁄c)²}. Im anderen Arm sollte sich das Licht hin mit c − v und zurück mit c + v bewegen; die Gesamtlaufzeit sollte
(1) L/(c−v) + L(c+v) = (L(c+v) + L(c−v))/(c²−v²) = 2Lc/(c²−v²) = 2L/c(1 − (v⁄c)²)
betragen, also um den Faktor
(2) γ := 1/√{1 − (v⁄c)²}
mehr. Wo sich die Arme treffen, würden die Strahlen sich überlagern und Interferenzstreifen bilden; diese sollten sich verschieben, wenn die Apparatur um 90° gedreht wird und sich dadurch die Laufzeitunterschiede umkehren.
Das Resultat war allerdings negativ; eine Abweichung vom RP konnte auf diese Weise nicht gefunden werden. Das führte zunächst zu der Idee von FITZGERALD und LORENTZ, dass bewegte Körper in Bewegungsrichtung um den Faktor 1⁄γ verkürzt und die Laufzeiten daher gleich seien.
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.
Nun die Differenz könnte von der Zeitdilatation ausgehen . Die Zeit vergeht langsamer je mehr man sich der Lichtgeschwindigkeit nähert,desto langsammer vergeht die Zeit
Ausserdem gelten die Aussagen immer nur in einem Inertialsystem in diesem fall für ein Autom
Ich kenne nur eine theoretische Sache, die schneller als die Lichtgeschwindigkeit ist:
Reisen per Wurmloch:
Egal wie schnell das Licht ist, mit einem Wurmloch kann man jede Entfernung deutlich schneller durchreißen, als das Licht.
Du kannst Dich nicht mit Lichtgeschwindigkeit bewegen. Der zweite Absatz ist also schon falsch. Und die nachfolgenden dadurch etwas wirr.
Wichtig zu verstehen ist erst einmal, dass es keinen absoluten Raum gibt und damit auch keine absolute Geschwindigkeit. Wenn Du in einem fensterlosen Raumschiff fliegst, hast Du keine Chance, Deine Geschwindigkeit festzustellen. Denn es gibt sie so ja auch gar nicht.
Geschwindigkeit entsteht erst in Relation zu einem anderen Bezugssystem. Also zum Beispiel zu einem zweiten Raumschiff. Aber auch da: Geschwindigkeit ist relativ! Du kannst nur eine Relativgeschwindigkeit zwischen beiden Raumschiffen feststellen. Meinetwegen 90% der Lichtgeschwindigkeit. Du kannst nicht sagen: „Raumschiff A fliegt mit 90% Lichtgeschwindigkeit“. Du kannst nur sagen: „Raumschiff A bewegt sich von Raumschiff B aus gesehen mit 90% Lichtgeschwindigkeit“. Ein Raumschiff C kann wieder etwas ganz anderes messen, zum Beispiel dass A sich nur mit 30 der Lichtgeschwindigkeit bewegt.
Das Michelson-Morley-Experiment ist das mit dem fensterlosen Raumschiff: Ich kann meine eigene Geschwindigkeit nicht absolut messen, da sie nicht existiert. Dazu hat man die Lichtgeschwindigkeit in verschiedene Richtungen gemessen: Nach Vorne und zur Seite. Und sie ist in alle Richtungen gleich schnell. Immer. So, als wenn man immer still im Raum stehen würde.
Würde es einen absoluten Raum geben und ich mich mit 90% Lichtgeschwindigkeit in ihm bewegen, hätte der Lichtstrahl nach vorne ja nur noch 10% der Lichtgeschwindigkeit. Hat er aber nicht und daher gibt es keinen absoluten Raum.
Dein Beispiel mit den Autos ist schon deswegen wirr, weil Du ohne Not drei Bezugssysteme verwendest: Dich, Deinen Freund und die Erde. Und einen Begriff „Entfernungsgeschwindigkeit“ verwendest. Was denn nun: Entfernung oder Geschwindigkeit? Bleibe am besten bei zwei Bezugssystemen wie eben Raumschiff A und B, die sich gegenseitig beobachten.