Woher weis man, dass Licht eine konstante Geschwindigkeit hat?
Hallo zusammen
Gemäss Einstein hat das Licht eine konstante Geschwindigkeit. Dafür gibt es eine Raumdelatation und Zeitdelatation. Also je schneller man sich bewegt, desto kleiner wird der Raum und langsamer die Zeit. Aber woher weis man denn, dass das Licht immer gleichschnell ist?
7 Antworten
Lichtgeschwindigkeit hängt mit zwei anderen Konstanten in Verbindung. Die Folgen von Einstein kann man auch herleiten ohne Licht. Man nimmt einfach an, dass es eine Geschwindigkeit gibt, die für jeden Beobachter gleich ist. In Eperimenten hat sich dann herrausgestellt, dass diese Geschwindigkeit Lichtgeschwindigkeit im Vakuum ist.
Die sogenannte Lichtgeschwindigkeit 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.
...ist er relativ zum Auto genauso schnell wie relativ zur Taschenlampe.
Ich glaub das ist doch gerade der Wits daran das es kein relativ zum Licht gibt auch zu sich selbst nicht. Diese ist ebend immer genau c.
Das war die wesentliche Erkenntnis aus dem Michelson-Experiment. Die Geschwindigkeit der Erde auf ihrer Bahn um die Sonne ist nicht gerade klein. Wenn man Licht in Richtung der Erdbewegung aussendet oder entgegen der Erdbewegung, hätte man einen Unterschied bemerken müssen. Die Messgenauigkeit war vor über 100 Jahren dafür groß genug. Es hat sich aber herausgestellt, dass das Licht immer gleich schnell ist.
das kann man messen (und hat es auch schon vor Einstein getan)
ableiten kann man es bereits aus den Maxwell-gleichungen (ebenfalls schon lange bevor Einstein), aber das relevantere ist in einer naturwissenschaft natürlich immer das experiment.
Das folgt aus dem Relativitätsprinzip und den Maxwell-Gleichungen:
https://de.wikipedia.org/wiki/Lichtgeschwindigkeit#Zur_Konstanz_der_Lichtgeschwindigkeit
Insbesondere wurde anhand von Beobachtungen von Doppelsternen nachgewiesen dass die gemessene Lichtgeschwindigkeit nicht von der relativen Geschwindigkeit des Emitters abhängt.