"Lichtmauer" durchbrechen?

4 Antworten

Warum meinte Albert Einstein, dass die Zeit langsamer vergeht, je mehr man sich der Lichtgeschwindigkeit nähert?

Weil das nach den Gesetzen der Elektrodynamik - aus denen die Existenz von sich mit c ausbreitenden elektromagnetischen Wellen hervorgeht - in Verbindung mit dem Galileischen Relativitätsprinzip so sein muss.

Erstere sind ja Naturgesetze, und gemäß Letzterem müssen Naturgesetze in relativ zueinander geradlinig-gleichförmig bewegten Koordinatensystemen dieselbe Form haben.

Es gibt dieses Lichtuhr-Gedankenexperiment: In einem Koordinatensystem K habe die Lichtgeschwindigkeit in jede Richtung den Betrag c, und ein Koordinatensystem K' bewege sich mit v = v*e_{x} relativ zu K.

K' führe nun eine Lichtuhr mit, eine Apparatur, in dem ein hin- und herwandernes Lichtsignal einen Takt vorgibt. Diese sei in y-Richtung ausgerichtet, und bezüglich K' bewege sich das Lichtuhr-Signal genau in y-Richtung mit einer gewissen Geschwindigkeit c'.

Bezüglich K bewegt sich das Lichtsignal natürlich im Zickzack mit

(v;+c';0) (hin), (v;-c;0) (zurück),

und da das Licht in K die Geschwindigkeit c haben soll, muss das

c'=√{c²−v²} = √{1−v²/c²}

bedeuten. Entlang des Lichtuhrarms ist es also langsamer, nämlich um den Faktor √{1−v²/c²}, und der Takt ist um den Kehrwert dieses Faktors länger als er bei v=0 wäre.

Nun verlangt das Relativitätsprinzip, dass auch ein in K' ruhender Beobachter c messen müsse. Daher müssen alle Uhren in K', quasi die Zeit selbst, um denselben Faktor √{1−v²/c²} verlangsamt sein.

Sie ist allerdings nicht wirklich verlangsamt, sondern nur gleichsam schräg, in dem Sinne, dass das, was in K' einfach die Zeitachse ist, in K auch einen räumlichen Anteil hat.

Lichtwellen unterscheiden sich schon insofern grundlegend von Schall- oder Wasserwellen, als dass letztere Materie benötigen, um sich auszubreiten, etwa eine Wasseroberfläche oder sonst etwas.

Früher erklärte man die Ausbreitung des Lichts mit einer Supersubstanz namens Weltäther, der nach den Erkenntnissen der Elektrodynamik im 19. Jhd. Träger der elektromagnetischen Wechselwirkung schlechthin sein sollte.

Natürlich kann sich Licht auch in Materie ausbreiten, dann aber eher trotz als wegen der Materie, besonders, wenn sie so dicht ist wie z.B. Wasser. Es breitet sich darin deutlich langsamer aus, und dann gibt es tatsächlich eine "Lichtmauer", die durchbrochen werden kann und dies auch wird, etwa von Betateilchen (schnellen Elektronen) in einem Kernreaktor. Die optische Entsprechung des Überschallknalls in Form der sogenannten Tscherenkow-Strahlung wird als blaues Leuchten sichtbar.

Nicht überholen und auch nicht einholen kann Materie jedoch eine Lichtwelle im materiefreien Raum.

Bewegt sich ein Licht aussendender Körper mit annähernd Lichtgeschwindigkeit relativ zu einem gegebenen Bezugssystem K, so ist das Licht, das er in Flugrichtung aussendet, in K betrachtet stark "gestaucht" und damit "blauverschoben" und sehr energiereich. Im eigenen Ruhesystem K' betrachtet bewegt es sich ohne Frequenzverschiebung ganz normal vorwärts. Dafür ist von hinten kommendes Licht extrem langgezogen und so energiearm, dass es kaum mehr vorhanden ist.

Auf Lichtwellen kann man nicht surfen; wenn man versucht, sich mit der gleichen Geschwindigkeit zu bewegen, verschwindet es regelrecht, indem die Wellen immer länger und kleiner werden.

Ähem, Frage selbst beantwortet, Thread closed. ^^

Je mehr man sich der Lichtgeschwindigkeit nähert, umso langsamer vergeht die Zeit. Da Geschwindigkeit aber Strecke/Zeit ist und "Zeit" immer größer wird, kann man die Geschwindigkeit nicht einfach erhöhen.

Warum vergeht die Zeit langsamer, je mehr man sich der Lichtgeschwindigkeit nähert? o.o

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