Wenn eine Lichtquelle schneller als Licht fliegt, leuchtet sie dann oder nicht?

Hallo Hansikanzie,

könnte ein Objekt "die Lichtmauer durchbrechen", bräuchte es noch nicht einmal im Ruhezustand eine Lichtquelle zu sein, um zu leuchten, sondern nur aus elektrisch geladenen Teilchen zu bestehen, was "normale" Materie ja tut. Sie würde TSCHERENKOW- Strahlung abstrahlen, das optische Pendant zum Überschallknall.

Tatsächlich liefert allerdings die Spezielle Relativitätstheorie (SRT) Gründe dafür, dass dies real nicht möglich ist, zumindest nicht im Vakuum, wo sich Licht mit dem absoluten Tempo ¹) c ≈ 3×10⁸ m⁄s ausbreitet.

Dennoch sind Situationen, in denen TSCHERENKOW- Strahlung frei wird, real, denn durch Medien wie Wasser bewegen sich Lichtwellen effektiv langsamer als mit c, sodass Elektron, die beim β- Zerfall frei werden, schneller als die Lichtwellenfront sein können. Dadurch entsteht z.B. in einem Kernreaktor ein blaues Glühen.

"Absolut" bedeutet hier, dass Du bei einer Messung des 2-Wege- Lichttempos (das 1-Weg-Lichttempo lässt sich prinzipiell nicht direkt messen) relativ zu Dir auch dann immer auf c kämest, wenn Du Dich relativ zu einer Bezugsuhr (einer Uhr, die wir als ruhend betrachten) U selbst mit einem wesentlichen Bruchteil von c bewegst. Darauf beruht die SRT.

Würdest Du entlang eines Laserstrahls (in x-Richtung eines von U aus definierten Koordinatensystems Σ) beschleunigen, um irgendwann mit ihm aufzuschließen, würde das Licht aus diesem Strahl relativ zu Dir nicht langsamer, sondern nur immer langwelliger – und schwächer.

Dabei würde der Zeittakt Deiner Uhr Ώ, wie er von U aus ermittelt, d.h. beobachtet und unter der Annahme, dass U stationär ist und unter Berücksichtigung Deiner Bewegung berechnet wird, mit zunehmender 1D-Geschwindigkeit v immer länger.

Du kannst also im Prinzip eine beliebig große Strecke Δx in einer beliebig kurzen Eigenzeit Δτ zurücklegen (Δx⁄Δτ ist proportional zu Deinem Impuls in x-Richtung), aber dadurch wächst automatisch auch das Tempo Δt⁄Δτ (was proportional zu Deiner Energie ist), wobei Δt die U- Koordinatenzeit ist, mit dem Du Dich in Bezug zu U zeitlich vorwärts bewegst.

Nun ist die Beziehung zwischen Eigen- und U- Koordinatenzeit durch die Gleichung

(1) Δτ² = Δt² − Δx²⁄c²

gegeben, und deshalb wird immer Δx⁄Δt < c sein. Du stößt also gar nicht erst auf eine "Lichtmauer".

¹) Mit "Tempo" bezeichne ich das, was wir im Alltag oft "Geschwindigkeit" nennen und im Englischen "speed" heißt. Auch die "Lichtgeschwindigkeit" ist ein Tempo (engl. speed of light), deshalb schreibe ich stattdessen "Lichttempo".

Es gibt im Englischen auch noch das Wort "velocity" für Geschwindigkeit im engeren Sinne als Vektorgröße, also Größe mit Richtung. Die lässt sich üblicherweise in 3 Komponenten zerlegen; wenn ich von "1D-Geschwindigkeit" rede, meine ich damit eine geradlinige Geschwindigkeit, die es erlaubt, ein Koordinatensystem so zu definieren, dass nur die x-Komponente von 0 verschieden ist. Sie kann dann allerdings immer noch positiv (Bewegung "nach rechts") oder negativ (Bewegung "nach links") sein.

sie fliegt nicht schneller.

Fragen der Art "was wäre wenn man das XY-Naturgesetz brechen könnte" können keine korrekte Antwort haben, weil die Natur keine Reservegesetze hinter gebrochenen Gesetzen hat - und auch nicht braucht, denn Naturgesetze kann man nicht brechen. Das XY-Naturgesetz kann nicht ohne das ABC-Naturgesetz und das NMK-Naturgesetz funktionieren und umgekehrt. Naturgesetze sagen nicht, was verboten ist, sondern was möglich ist. Alles andere ist Einbildung, die nur zu Widersprüchen, Missverständnissen und ja, auch zu sinnlosem Kichern führt.

Wenn man einen Teil der Natur ändert, dann funktionieren die anderen Teile nicht anders, sondern gar nicht mehr - dann ist alles kaputt.

Sie leuchtet, zumindest wenn sie langsamer als die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum ist.

Die Geschwindigkeit des Lichts variert vom Medium zu Medium. Im Vakuum ist das Licht am schnellsten, genauer gesagt das schnellste was geht (auch andere Sachen wie bestimmte Felder sind so schnell wie Licht im Vakuum).
Aber in anderen Medien kann es dazu kommen, dass ein Teilchen was Licht emitiert schneller ist als das Licht was es emitiert (im gleichen Medium).

Tritt das bei gleadenen Teilchen ein liegt der Tscherenkow-Effekt effekt vor (das was z.B. das Bleue leuchten aus Atomkrafwerken verursacht), zumindest wenn das geladene Teilchen in einer passenden Umgebung liegt. Du kannst es dir als eine Analogie zu Jets die mit Schallgeschwingikeit und schneller fliegen. Das Teilchen selbst würde zwar nicht Leuchten doch die Umgebung in diesen Szenario würde zu leuchten beginnen, aber sie es ist immer die Quelle / der Grund des Leuchtens.

Ja, sonst wäre sie keine Lichtquelle.

Ignorieren wir mal Einsteins Relativitätssätze:

Wenn es darum geht, ob und wann man das Licht sieht, kann man ein Überschallflugzeug als Vergleich nehmen. Wenn du Licht/Schall der Quelle von vorne siehst, ist sie schon längst näher an dir oder hinter dir. Aber trotzdem hörst du das Überschallflugzeug.

Dann kommt aber auch noch der Faktor Zeit dazu, weil Zeit bei bewegten Systemen langsamer vergeht.(Wollte ich das nicht eigentlich außer Acht lassen?🤦‍♂️) Dieser Faktor könnte meinen Vergleich auch völlig unsinnig werden lassen.

Andererseits können sich Geschwindigkeiten ohne die Relativitätssätze bis ins unendliche addieren. Wenn ich von einem Auto aus einen Ball in Fahrtrichtung abwerfe, erhält der Ball zusätzlich die Bewegungsgeschwindigkeit des Autos. Zumindest wenn er danach in einem anderen größeren Bezugssystem ist. Relativ zum Auto hat der Ball trotzdem meine normale Wurfgeschwindigkeit. So ähnlich ist das in dem Fall auch bei Licht(keine Maximalgeschwindigkeit), das von einer Quelle mit c geschwindigkeit ausgestrahlt wird. Du würdest das Licht vor dem später, näher an dir ausgestrahlten Licht der Quelle sehen, zumindest wenn sich die Quelle nicht exakt auf dich zu bewegt.

Du siehst: Selbst theoretische Überlegungen dazu sind logisch schwer zu begründen.

Natürlich aus dem Relativitätsprinzip folgt direkt, dass es komplett egal ist wie schnell man sich zu einem beliebigen Punkt bewegt.

Solange die Lichtquelle zum Beobachter ruht funktioniert die für den auch ganz normal.

Unterschiede gibt es erst wenn sich die Lichtquelle zum Beobachter bewegt. Wenn sich die Lichtquelle mit Lichtgeschwindigkeit vom Beobachter entfernt führt die Rotverschiebung dazu, dass das Licht nicht mehr detektierbar ist.