Wenn nichts Lichtgeschwindigkeit erreichen kann wie kann es dann dass Licht?
Also es kann ja nichts Lichtgeschwindigkeit erreichen weil man dafür unendlich Energie benötigen würde wie kann es dann das Licht es hat ja auch nicht unendlich Energie?
9 Antworten
Hallo Aaron574,
wahrscheinlich kennst Du den berühmten LORENTZ- Faktor
(1) γ := 1/√{1 − (v⁄c)²},
wobei v das Tempo eines Körpers oder Teilchens und c das Lichttempo ist. Der Faktor γ ist das Verhältnis zwischen der Energie E, die sich aus der bis auf konstanten Faktor mit der Masse identische Ruheenergie mc² und der kinetischen Energie Eₖ zusammensetzt, und der Ruheenergie allein, also E⁄mc². Das kann man nach v auflösen:
(2) v = c∙√{1 − (mc²⁄E)²}
Anders als bei (1) kann man (2) auch auf Photonen anwenden, indem man m = 0 setzt. Wie Du sofort siehst, kann dann nur mehr v = c sein. Will heißen: c ist das Tempo von Teilchen, die komplett aus kinetischer Energie bestehen.
Man kann also sagen: Licht ist quasi gar nicht für sich selbst existent, sondern ist ist seine eigene Bewegung.
Würdest Du permanent beschleunigen, um mit einem kontinuierlich abgestrahlten Lichtstrahl gleichzuziehen, würde das Licht relativ zu Dir nicht langsamer, sondern langwelliger und schwächer; asymptotisch würde es verschwinden, statt anzuhalten.
Abb. 1: Das von einer Uhr U abgestrahlte Licht erreicht eine andere Uhr Ώ, die relativ zu U gleichförmig beschleunigt, mit immer geringerer Frequenz. Es gibt sogar ein erstes Signal, das Ώ gar nicht erreicht, solange diese ihre Beschleunigung fortsetzt. Aus Sicht von Ώ fällt U auf einen Ereignishorizont (EH) zu.
Materie hat eine Ruhemasse und kann darum die Lichtgeschwindigkeit nur annäherungsweise erreichen, d.h. die Masse nimmt während der Beschleunigung zu und der Energiebedarf tendiert gegen unendlich.
Photonen haben jedoch keine Ruhemasse und sind darum immer absolut lichtschnell unterwegs. In diesem bewegten Zustand enthalten sie jedoch Energie und damit auch Masse.
weil Licht keine Ruhemasse hat.
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 Massen*) in bewegten Systemen hat.
*) Masse ist Lorentz-transformiert 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 die Masse, und ein immer kleinerer Anteil in Geschwindigkeitserhöhung - die Lichtgeschwindigkeit wird nie erreicht.
Diese Aussage ist falsch. Richtig ist, mit massebehaftete Objekte können die Lichtgeschwindigkeit nur nach unendlicher Beschleunigung (also nie) erreichen.
Photonen, wenn wir Licht gerade mal als Teilchen betrachten wollen, haben aber zwar eine definierte Menge Energie, aber gar keine Masse. Was hält sie also von der Lichtgeschwindigkeit ab? Nichts.
Es hat keine Masse. Es gibt keine Geschwindigkeit welche schneller ist als Licht, kann es nicht geben, aber dies bedeutet keinesfalls dass man nicht schneller von A nach B kommen kann wie Licht, nur geht es dabei nicht um Geschwindigkeit. Die Geschwindigkeit ist nach oben und unten begrenzt weil sie sich auf Materie und Energie bezieht. Wenn ein Auto 180 kmh fahren kann dann ist für dieses Auto bei 180 kmh die Grenze, das bedeutet aber nicht, dass es nichts gibt welches sich schneller als 180 kmh bewegen kann. Ebenso ist für Materie und Energie bei diesen 300000kmh pro Sekunde Schluss. Will man schneller von A nach B kommen so geht dies nicht mit Geschwindigkeit, es geht in dem man den Raum dazwischen verkürzt, das ist wohl möglich.