Wie kann Licht sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen?
Es ist ja so, dass alles was eine Masse hat sich nicht mit Lichtgeschwindigkeit bewegen kann. Aber Licht ist ja Energie und Energie hat eine Masse hat. Wie kann Licht sich dann mit Lichtgeschwindigkeit bewegen.
9 Antworten
Die sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegenden Photonen haben keine Ruhemasse.
Aber wenn sie sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen, haben sie Energie und die kann man in eine (relativistische) Masse umrechnen.
Hallo Julian456476,
die berühmte Gleichung "E = mc²" bedeutet zweierlei:
- Jede Energie "wiegt was" und trägt zur Trägheit eines Körpers bei, der sie enthält.
- Masse ist gleichsam kondensierte Energie. Die (invariante) Masse eines Körpers oder Teilchens ist bis auf den konstanten Faktor c² mit seiner Ruheenergie E₀ identisch. Photonen haben keine.
Das Wort "invariant" heißt "unveränderlich" und bezieht sich darauf, dass sich eine Größe nicht ändert, wenn man vom Ruhesystem eines Körpers B in das eines relativ zu B bewegten Körpers B' oder umgekehrt umrechnet.
Wenn B' die Ruheenergie E₀ hat und seine Geschwindigkeit relativ zu B den Betrag v hat, "schleppt" er gleichsam die kinetische Energie Eₖ "mit sich", und die Gesamtenergie E = E₀ + Eₖ ist durch
(1) E = γ∙E₀ := E₀/√{1 − (v⁄c)²}
gegeben, wobei c bekanntlich die Lichtgeschwindigkeit ist und γ als der LORENTZ- Faktor bekannt ist.
In praxi übt man allerdings Kraft auf einen Körper oder ein Teilchen aus und führt ihm so kinetische Energie zu, und daraus ergibt sich eine Geschwindigkeit mit dem Betrag
(2) v = c∙√{1 − (E₀⁄E)²}.
Was Ruheenergie hat, bewegt sich mit einer von c kaum unterscheidbaren Geschwindigkeit, wenn E >> E₀, also auch Eₖ >> E₀ ist, man also die Ruheenergie im Vergleich zur kinetischen Energie vernachlässigen kann.
Was hingegen keine Ruheenergie hat, kann sich unabhängig von seiner Energie überhaupt nur mit c bewegen.
Vielleicht ist c gar nicht die maximal mögliche Geschwindigkeit,...
"Tempo" ist besser. Geschwindigkeit im eigentlichen Sinne (engl. velocity) ist eine Vektorgröße, eine Größe mit Richtung. Da ergibt es keinen Sinn, von "keiner" oder "größer" zu sprechen.
Das Tempo ist dessen Betrag, und der hat auch die Untergrenze 0 (nämlich, wenn sich etwas gar nicht fortbewegt).
Für Körper ist c auch nicht das Maximum, sondern das Supremum, das nie exakt erreichbar ist
...sondern die geringstmögliche, nämlich Null.
Das ergibt keinen Sinn. Vor allem, was meinst Du hier: Dass Stillstand das größtmögliche Tempo wäre, oder dass c = 0 m⁄s wäre? Letzteres ist definitiv nicht so, sondern c = 299.792.458 m⁄s.
Damit keine der Formeln Nonsens werden,…
Welche Formel sollte Nonsens werden? Sind sie nicht. Vielmehr würde die Annahme c = 0 z.B. aus der Formel
γ = 1/√{1 − v²⁄c²}
Unsinn machen, weil da c im Nenner steht.
…muss man nur umdenken: Es gibt gar kein Licht im bekannten Sinne.
Das ergibt überhaupt keinen Sinn. Wie sonst sollte man etwas sehen können? Und die Existenz elektromagnetischer Wellen ist längst nachgewiesen.
<<< Das ergibt keinen Sinn. Vor allem, was meinst Du hier: Dass Stillstand das größtmögliche Tempo wäre, oder dass c = 0 m⁄s wäre? >>> c ist natürlich nicht Null, nur die Geschwindigkeit von Photonen, das ist ein Unterschied. Es bewegt sich womöglich was Anderes. Natürlich ist da nicht Äther oder sowas gemeint.
<<< Und die Existenz elektromagnetischer Wellen ist längst nachgewiesen. >>> Na überlege mal: Wurde je ein einzelnes(!) Photon auf seinem Weg beobachtet? Meines Wissens nie, sondern immer nur am "Startpunkt" und dem "Zielpunkt", also da, wo es durch z. B. Änderung der Elektronenniveaus (wenn ich''s mal so sagen darf) wahrnehmbare Wirkung zeigt.
Dass ein Lichtstrahl aus vielen Photonen besteht, dadurch "hochgerechnet" werden kann anhand entsprechend vieler "Wirkungsstellen" wie sich der Strahl insgesamt verhält, ändert meiner Meinung nichts daran, dass ein einzelnes Photon auf seinem Weg nicht wahrnehmbar ist.
Ist das definitiv experimentiell widerlegbar?
Photonen sind vielleicht sozusagen "virtuelle Mittelsmänner" (oder -Frauen... ;-) ) zwischen zwei Punkten, die eine Beziehung zueinander haben, die wir anschaulich benötigen, weil wir keine andere Erklärung haben für (scheinbar) räumlich und zeitlich getrennte Verbindungen.
c ist natürlich nicht Null, nur die Geschwindigkeit von Photonen, das ist ein Unterschied.
Das ergibt freilich weniger Sinn als anzunehmen, dass sich Photonen mit c bewegen.
Es bewegt sich womöglich was Anderes.
Aber was?
Na überlege mal: Wurde je ein einzelnes(!) Photon auf seinem Weg beobachtet?
Natürlich nicht. Dafür müsste ein Photon ja auf seinem Weg andere Photonen reflektieren. Und das tut es nicht. Photonen überlagern sich ungestört. Allerdings wird ein Photon, das eine Strecke der Länge L zurücklegt, an einem Spiegel reflektiert wird und zurückkehrt, zur Zeit 2L/c wieder registriert.
Die mit Abstand einfachste und vernünftigste Erklärung für diesen Befund ist der, dass das Photon mit c hin und zurück ist. Alle anderen möglichen Erklärungen sind komplizierter oder "esoterischer".
<<< Allerdings wird ein Photon, das eine Strecke der Länge L zurücklegt, an einem Spiegel reflektiert wird und zurückkehrt, zur Zeit 2L/c wieder registriert. >>> Sind das nicht eigentlich zwei Photonen? Eines in Richtung Spiegel, wo es wechselwirkt mit einem Elektron, welches dann ein neues identisches (von der Richtung abgesehen) Photon erzeugt?
<<< Photonen überlagern sich ungestört. >>> Eben, als ob es sie gar nicht gibt in der bisher bekannten Form...
<<< Aber was? >>> Das Universum als Ganzes. Expansion mit Lichtgeschwindigkeit - inkl. subatomarer Teilchen. So eine Expansionsgeschwindigkeit wäre ja gleichförmig, insofern nicht "direkt" wahrnehmbar.
Eben, als ob es sie gar nicht gibt in der bisher bekannten Form...
Die bekannte Form ist genau das: Elektromagnetische Feldquanten, die sich ungestört überlagern.
Das Universum als Ganzes. Expansion mit Lichtgeschwindigkeit - inkl. subatomarer Teilchen.
Das wäre äquivalent zu gar keiner Expansion. Und es wäre auch kein Ersatz für die Bewegung von Licht.
<<< Und es wäre auch kein Ersatz für die Bewegung von Licht. >>> Vielleicht doch, wart's ab... Ich sagte ja, diese Ausdehnung erfolgt subatomar, Elektronenbahnen z. B. wären dann extrem spiralförmig.
Sorry, wenn ich so mal "frei" denke, ich versuche, keine Widersprüche zu erzeugen, und schon gar nicht Bisheriges über den Haufen zu schwurbeln. Ich möchte nur neue Modelle zu denken zu Bestehendem. Und finde, dass bestimmte Dinge nicht genug Beachtung finden.
Wenn Dir's blöd wird, wirst Du mich das schon wissen lassen. Aber nur schon gedachtes verbreiten, ist irgendwie reizlos.
Ich gehe auch erstmal bewusst nicht auf alles, was mit Quanten zu tun hat, ein, warum, kommt auch noch.
Elektronenbahnen z. B. wären dann extrem spiralförmig.
Elektronen sind keine kleinen Miniplaneten, die den Atomkern als eine Art Sonne umrunden würden.
Aber so oder so wenn sich wirklich alles ausdehnen würde, würde sich alles nur voneinander entfernen. Dass sich Körper einander nähern, wäre damit nicht erklärbar.
Sorry, wenn ich so mal "frei" denke,...
Das macht doch nichts. Es sollte halt nur möglichst gut durchdacht sein.
...ich versuche, keine Widersprüche zu erzeugen,...
Das ist löblich. Es gelingt nur eben mal besser, mal schlechter. Wichtig ist natürlich auch, dass etwas, das Du sagst, auch für Andere Sinn ergibt
Aber nur schon gedachtes verbreiten, ist irgendwie reizlos.
Nicht unbedingt. Wenn ich etwas, das ich schon tausendmal gehört habe, jemandem erfolgreich und erklären kann, der es bisher noch nicht verstanden hatte, finde ich das super.
<<< Dass sich Körper einander nähern, wäre damit nicht erklärbar. >>> Wenn Elektronen um den Kern kreisen, gibt es immer eine Stelle auf dem Kreis, wo sie "eben" schon mal waren. Lassen wir Wahrscheinlichkeiten usw. mal "kurz" weg. Wenn man nun eine Spiral- statt Kreisbahn annimmt, gibt zu einer vom Kern senkrechten Linie auch eine regelmäßige "Wiederkehr" des Elektrons.
Das bekannte Beispiel um Expansion zu beschreiben, nämlich der Luftballon mit den aufgemalten Punkten, Kreisen, der aufgeblasen wird, hilft auch hier: Man kann jeden Punkt als "Mittelpunkt" ansehen. Nimmt man einen Punkt als "fix" an, kann man sagen, zwei verschieden weit von diesem "Fixpunkt" entfernte, aber auf derselben Linie befindliche weitere Punkte haben sich im Verlaufe des Aufblasens so voneinander entfernt, dass der weiter entfernte kurz vorher da war, wo "jetzt" der nähere Punkt war.
Über die Zeit gesehen, waren sie sich gewissermaßen "absolut" nahe.
Handelt es sich um Elektronen zweier Atome, haben sie sich gewissermaßen über die Zeit berührt - ganz ohne Photon. Bedingung ist dabei, dass es einen "temporären Fixpunkt", den Beobachter, gibt.
Dass der "Beobachter" auch ein komplexes Gebilde ist, lassen wir erstmal weg.
Erfolgen diese "Berührungen" in einem Umlauf, ist es ein Molekül, eine Atombindung. Bei zwei oder mehr Umläufen entspricht die Anzahl der Umläufe seit der letzten "Berührung" der Anzahl der Wellenlängen, also der Entfernung in Lichtwellenzahl, pico- oder sonstige Sekunden, ..., Lichtjahre.
Deswegen braucht es keine Photonen mit "Ruhemasse", die Wirkung erfolgt "direkt", über die Zeit, nicht über den "gegenwärtigen" Raum.
Handelt es sich um Elektronen zweier Atome, haben sie sich gewissermaßen über die Zeit berührt - ganz ohne Photon.
Warum sollten sich die Elektronen berührt haben? Sie stoßen einander ab. Und damit sie einander dank der Ausdehnung näher kämen, müssten sich die Atome schneller ausdehnen als der Raum dazwischen. Wenn sich aber der Raum so ausdehnt wie die Hülle eines Ballons, geschieht dies nicht, sondern alles dehnte sich gleich aus.
Bedingung ist dabei, dass es einen "temporären Fixpunkt", den Beobachter, gibt.
Der Beobachter ist gar nicht zwangsläufig ein Fixpunkt. Wenn ich als Beobachter mich selbst als ruhend betrachten will, kann ich das, aber ich kann auch einen Körper als ruhend interpretieren, relativ zu dem ich mich bewege.
Deswegen braucht es keine Photonen mit "Ruhemasse",...
Haben sie auch nicht.
...die Wirkung erfolgt "direkt", über die Zeit, nicht über den "gegenwärtigen" Raum.
Das sowieso nicht. Die Wirkung erfolgt entlang von Nulllinien.
Warum sollten sich die Elektronen berührt haben?
"Berührt" - ja, das ist das falsche Wort. Nicht berührt im Sinne von zum selben Zeitpunkt am selben Ort, sondern aus Sicht des "fixen" Beobachters so, das beide am selben Ort aber nacheinander, nicht zur selben Zeit, waren. Da spielen Ladungen erstmal keine Rolle
müssten sich die Atome schneller ausdehnen als der Raum dazwischen.
Warum denn? Die gemeinte Ausdehnung ist nicht identisch mit der "Urknall"-Ausdehnung, sie betrifft Kern samt seiner Bausteine wie die Elektronenhüllen gleichermaßen.
Der Beobachter ist gar nicht zwangsläufig ein Fixpunkt.
Natürlich nicht, es ist hier nur als "Erklärungsbeispiel" angenommen. Ganz genau genommen muss ein "Beobachter" auch immer aus zwei "Punkten" bestehen, aber das ist erstmal nicht wesentlich, es geht nur um's Prinzip.
Das sowieso nicht. Die Wirkung erfolgt entlang von Nulllinien.
Das verstehe ich jetzt (noch) nicht, mit Wirkung meine ich emittieren und absorbieren des Photons. Sind Photonen nicht immer an Elektronen gebunden, die ihr Atomorbital wechseln?
Hat ein Atom auf diese Weise ein Photon ausgestoßen kann es einem anderen Atom, das auch Sicht des "Beobachters", "später am selben Ort ist ebenso dessen Elektron auf ein anderes Potenzial bewegen. Je mehr Umläufe das Elektron beim sendenden Atom braucht, ehe es dem empfangenden Atom ein Elektron bewegt, desto größer ist die Entfernung der beiden Atome. Bei nur einem Umlauf ist das ein direkter Austausch, wird ein Molekül.
Bisher "phantasiertes" gilt, wenn Beobachter und die beiden Atome ruhen, also nur die durch die Ausdehnung gegebene Vergrößerung der Entfernung mitmachen. Bewegt sich das entferntere Atom weg vom näheren, sind die Zeiträume zwischen den periodischen "Berührungen" länger, somit auch die "Wellenlänge". Passt doch!?
Wenn wir die Augen zu machen, sehen wir buchstäblich Bewegungen nicht, nahe Bewegungen können wir erfühlen, doch auch da sind es elektromagnetische "Methoden" mit denen wir Bewegung erkennen.
Es ist ja so, dass alles was eine Masse hat sich nicht mit Lichtgeschwindigkeit bewegen kann
alles was eine invariante masse hat (das "invariante" lässt man normalerweise weg, weil man in der physik seit hundert jahren eigentlich eh keinen anderen massebegriff verwendet).
Aber Licht ist ja Energie und Energie hat eine Masse hat.
licht hat die invariante masse 0.
Antwort: Licht bewegt sich mit Lichtgeschwindigkeit, weil es eine elektromagnetische Welle ist, und wie alle elektromagnetischen Wellen bewegt es sich mit Lichtgeschwindigkeit im Vakuum.
Ausführliche Erklärung:
Das Problem besagt, dass sich Licht mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegt, und wir sollen herausfinden, wie es sich mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegen kann.
Die angegebenen Informationen sind:
- Licht bewegt sich mit Lichtgeschwindigkeit
Bevor wir die obige Frage beantworten, lassen Sie uns in die Theorie hinter der gegebenen Frage eintauchen und uns bis zur gegebenen Frage vorarbeiten.
- Was ist Licht?
Licht ist eine Form von Energie und kann sich mit Lichtgeschwindigkeit durch den leeren Raum bewegen.
Beschreibung: Licht ist eine Form von Energie und kann sich mit Lichtgeschwindigkeit durch den leeren Raum bewegen.
- Wie groß ist die Lichtgeschwindigkeit?
Die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum beträgt 299.792.458 Meter pro Sekunde, was etwa 186.282 Meilen pro Sekunde entspricht.
Beschreibung: Die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum beträgt 299.792.458 Meter pro Sekunde, was ungefähr 186.282 Meilen pro Sekunde entspricht.
- Wie kann sich Licht mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegen?
Licht ist eine elektromagnetische Welle, und wie alle elektromagnetischen Wellen breitet es sich im Vakuum mit Lichtgeschwindigkeit aus.
Beschreibung: Licht ist eine elektromagnetische Welle und bewegt sich wie alle elektromagnetischen Wellen mit Lichtgeschwindigkeit im Vakuum.
Energie ist Energie und nicht Masse. e = mc^2 umzukehren und auf Photonen anzuwenden ist falsch. Nur Ruhemasse verhindert Lichtgeschwindigkeit, und Photonen haben keine Ruhemasse.
Masse ist jedoch letztendlich Energie. Den Großteil der Masse jedes Körpers machen die Nukleonen aus, und jedes Nukleon besteht aus 3 Quarks, vereinfacht gesprochen.
Deren Masse macht aber nur einen kleinen Teil der Masse des Nukleons aus, der Rest ist Bindungsenergie. Die ist positiv, weil die Kraft zwischen den Quarks ab einer gewissen Entfernung nicht mehr abnimmt und die Quarks praktisch zusamnensperrt.
Vielleicht ist c gar nicht die maximal mögliche Geschwindigkeit, sondern die geringstmögliche, nämlich Null. Damit keine der Formeln Nonsens werden, muss man nur umdenken: Es gibt gar kein Licht im bekannten Sinne. Hat eh niemand Licht je gesehen, immer nur seine Auswirkungen. Und Licht ist immer auch Zeit, also Energie, Information ist immer später am "Ziel" als es von der "Quelle" gesandt wurde. Könnte also mit Bewegung zu tun haben, doch mit welcher?
Ich weiß ja, gleich kriege ich Haue wegen Schwurbelei... 😱😎