Frage von Sachsenbruch, 152

Wieso begegnen sich zwei Lichtstrahlen nur mit der Geschwindigkeit eines einzigen?

Wenn ich von hier mit einer - zugegeben: starken - Taschenlampe auf den Mond leuchte, und von dort leuchtet ein Raumfahrer auf mich zurück, dann ist jeder Lichtstrahl etwa 1,3 Sekunden unterwegs, mit fast 300.000 km/s. Naiv gedacht, müsste ihre Geschwindigkeitsdifferenz an der Stelle ihrer Begegnung das Doppelte betragen. Kann jemand anschaulich erläutern, wieso das (wie ich immer wieder zu verstehen meine) nicht so ist?

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von Franz1957, Community-Experte für Physik, 89

Die beiden Lichtstrahlen durchqueren zwar den gleichen Abschnitt des Raumes, aber sie "begegnen" einander nicht. Die elektromagnetischen Wellen überlagern sich linear, ohne einander zu beeinflussen.

Kommentar von Sachsenbruch ,

Die Idee oder Form ihrer Begegnung stand für mich jetzt nicht so im Blickpunkt wie die Frage nach ihrer relativen Geschwindigkeit.

Kommentar von Franz1957 ,

Man braucht für den Versuch gar nicht in den Weltraum zu gehen. Auch in einem optischen Resonator aus zwei Spiegeln, wie jeder Laser ihn enthält, findet das statt. Da der Resonator aber genau definierte Abmessungen hat, bilden sich darin für bestimmte Lichtwellenlängen stehende Wellen.

https://de.wikipedia.org/wiki/Optischer\_Resonator

Kommentar von Sachsenbruch ,

Danke. Würdest Du - damit - auch der Formulierung von Remo9999 zustimmen?

Kommentar von Franz1957 ,

Um von relativer Geschwindigkeit sinnvoll zu reden, braucht man erst einmal einen Orts- und Zeitbegriff.  Wenn ich sage, das Licht habe Lichtgeschwindigkeit, dann ist der Sinn der Aussage daran gebunden, daß es einen Beobachtungsstandort gibt, von dem aus ich die Geschwindigkeit des Lichtes messe, indem ich feststelle, wann das Licht wo vorbeikommt.

Der Lichtstrahl selbst ist aber kein Beobachtungsstandort. Niemand kann auf einer Lichtwelle mit v=c reitend irgendwelche Beobachtungen anstellen, weil es bei c keinerlei Ereignisse mehr gibt, die in irgendeiner Relation zueinander angeordnet sein könnten. Das bedeutet, daß aus der "Sicht" des Lichtes nichts anderes so etwas wie eine Geschwindigkeit haben kann. Remo9999 drückte es so aus:

Weil bei LG die Zeit stillsteht.

Antwort
von OlliBjoern, 18

Sie begegnen sich ja nicht wirklich, höchstens interferieren sie (wobei Taschenlampen-Licht ja nicht monochromatisch ist, sondern nur eine Mixtur aus verschiedenen Wellenlängen). Solche Relativgeschwindigkeiten sind nicht gut anschaulich beschreibbar. Würde man jetzt mit einem "anschaulichen Vergleich" kommen wie z.B. 2 sich begegnenden Autos, wäre er zugleich auch falsch, denn durch das relativistische Additionstheorem (siehe auch Lorentz-Transformation usw.) kommt man bei Licht nicht auf >c auf diese Weise. Das ist zwar gut belegt, aber zugleich auch ziemlich unanschaulich. 

Expertenantwort
von TomRichter, Community-Experte für Physik, 28

> Kann jemand anschaulich erläutern

Nein, das geht nicht. Die Anschauung lehrt uns, dass Geschwindigkeiten sich addieren - Vorgänge, bei denen das nicht zutrifft, kennen wir im Alltag nicht.

Anschaulich sind bestenfalls Experimente, mit denen festgestellt wurde, dass die Lichtgeschwindigkeit für einen Beobachter, der sich einer Lichtquelle nähert, nicht anders ist als für einen, der sich von ihr entfernt.

Antwort
von ThomasJNewton, 50

Die Geschwindigkeit jedes Lichtstrahls ist für jeden Beobachter gleich (im leeren Raum).

Das widerspricht zwar dem "normalen" Denken, ist aber Fakt.

Daraus lässt sich sogar mit Abi-Mathematik und etwas Mühe die SRT herleiten.

Du musst es nur erst glauben, bevor du es verstehen kannst.

Antwort
von Schlauerfuchs, 2

Das ist die Besonderheit von Licht es addiert sich nich auf sondern bleibt immer konstant. 

Feuer jemand aus einem Zug eine Kugel ab und der Zug fährt 300 addiert sich die Geschwindigkeit des Zuges dazu .

Die Scheinwerfer des Zuges aber nicht Licht hat immer eine konstante Geschwindigkeit egal ob der Zug steht od fährt es adiert sich mit der Bewegung des Körpers nicht auf ,gleiches gilt wenn Lichtstrahlen sich begegnen ,weder überlagern diese wie Funkwellen.

Da sich Licht wegen der Anomalie nicht aufaddiert begegnen sie sich mit gleicher Geschwindigkeit und Licht ist Masselos.

Antwort
von gertsch1981, 94

Könnte es sein, das dass mit dem "Dopplereffekt" zusammenhängt? Nur so eine Idee... ;-)

https://de.wikipedia.org/wiki/Doppler-Effekt

Kommentar von Mooooses ,

NEIN !

Antwort
von Ysosy, 23

Das delta v ist 0 oder 2c. C ist eine grenzen, bei der viele zum Hardliner werden weil man sonst sehr schnell als Fantast abgestempelt wird.

Das c nicht das ende der Fahnenstange ist, sieht man an der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Raums >c, dem Tunneleffekt >c und verschränkten Teilchen >>c.

Da kommt dann immer „Es werden keine Information übertragen!“ Womit Sie recht haben. Die uns bekannte Physik erlaubt dabei keine Informationsübertragung. Aber Jeder der glaubt die uns bekannte Physik, sei das ende allen erreichbaren hat die Physik nicht verstanden.


Antwort
von Remo9999, 81

Weil bei LG die Zeit stillsteht.

Eindrucksvolle Präsentation bzw. Zähler der die Kilometer bei LG live anzeigt:

http://www.live-counter.com/lichtgeschwindigkeit/

Kommentar von Sachsenbruch ,

Danke - Geschwindigkeit ist natürlich zeitabhängig.

Kommentar von Sachsenbruch ,

Ich erfuhr auf einem Nebengleis dieser Seite, dass noch ca. 630 Millionen Sekunden bis zum Weltuntergang durch Apophiseinschlag verbleiben könnten. Das ist ja weniger, als man immer so denkt ... :)
Dann hätte Bill Gates pro Sekunde einhundert Dollar zum Ausgeben, und das Geld wäre bis 2036 noch nicht futsch, die Verzinsung nicht einmal mitgerechnet. Wäre er aber unglücklicherweise dabei gerade mit Lichtgeschwindigkeit unterwegs, die Zeit dehnte sich ins Unendliche ... dann wäre der arme Kerl ja - relativ, aus unserer Sicht - im Nu pleite.

Kommentar von MonkeyKing ,

Wie kommst du darauf? Bisher ist eine Kollision unwahrscheinlich.

Kommentar von Sachsenbruch ,

Es war erstens nicht sooo ernstgemeint und zweitens in der Schlussfolgerung auch falsch herum, wie ich jetzt einsehe. :)

Antwort
von PosoPerne, 60

geh das hier mal schritt für schritt bis zur entsprechenden Stelle durch:

http://module.zdf.de/portal/einsteinrela/relativitaet.html

Kommentar von Sachsenbruch ,

Spannender Link.

Antwort
von MonkeyKing, 36

Die Antwort darauf ist die spezielle Relativitätstheorie. Zu dem Thema gibt es alleine auf gutefrage.net schon sehr viele Antworten, such mal danach.

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