Wieso soll die Lichtgeschwindigkeit nur eine feste größe haben?

7 Antworten

Lichtgeschwindigkeit ist im Grunde unveränderlich und immer gleich. In anderen Medien als im Vakuum findet eine nur scheinbare Verlangsamung statt. Die einzelnen Photonen werden in einem Medium ständig abgelenkt und müssen daher einen längeren Weg als im Vakuum zurück legen. Stelle dir ein Auto vor, dass mit konstanter Geschwindigkeit eine bestimmte Strecke zurücklegt, es braucht dafür eine bestimmte Zeit die du messen kannst. Jetzt stelle auf der Strecke Pylonen auf die von diesem Fahrzeug umfahren werden müssen. Die Geschwindigkeit sei die gleiche wie im ersten Versuch. Du wirst eine längere Zeitdauer messen weil das Auto eine größere Strecke zurücklegen musste. Genau so verhält es sich mit dem Licht.

Es kommt doch immer auf die Konstanze an...

Nein, Konstanze kann nichts dafür.

( ;-) Sorry, konnte nicht widerstehen, aber jetzt kriegst Du auch noch eine ernst gemeinte Antwort...)

Der Schlüssel zum Verständnis liegt darin, dass man erst einmal genau schauen muss, was "Konstanz der Lichtgeschwindigkeit" eigentlich bedeutet.

Die bekannte Lichtgeschwindigkeit von rund 300 000 km/s ist die Vakuumlichtgeschwindigkeit. Licht, egal welcher Wellenlänge, breitet sich mit dieser Lichtgeschwindigkeit durch den leeren Raum, also das Vakuum aus.

Einsteins spezielle Relativitätstheorie sagt unter anderem aus, dass diese Lichtgeschwindigkeit konstant ist (das heißt: Im Vakuum breitet sich Licht immer mit dieser Geschwindigkeit aus, nicht schneller, nicht langsamer) und dass sie von Objekten mit Ruhemasse nicht erreicht werden kann (das heißt, sie ist eine universelle Grenzgeschwindigkeit).

Im "Medium" (also in lichtdurchlässigen Stoffen wie Gasen, Wasser, Alkohol oder Glas; hat nix mit Geisterbeschwörung zu tun) breitet sich Licht mit kleineren Geschwindigkeiten aus - und zwar in aller Regel mit wellenlängenabhängigen Geschwindigkeiten. (Man sagt, das Medium sei "dispersiv", das heißt es tritt Lichtbrechung auf und das Licht wird in Spektralfarben aufgespaltet.)

Wie schnell das Licht in einem Medium genau ist, ist eine Materieeigenschaft dieses Mediums; die Lichtgeschwindigkeit im Medium muss gemessen werden. Diese materialabhängige Lichtgeschwindigkeit ist dann auch keine universelle Grenzgeschwindigkeit mehr, das heißt, im Medium kann das Licht langsamer sein als Teilchen. (Google in diesem Zusammenhang einmal den Begriff "Cherenkov-Strahlung", diese tritt genau dann auf, wenn Teilchen schneller als das Licht in einem Medium sind.) Beide Effekte (Cherenkov-Strahlung und Dispersion) widersprechen aber nicht dem Prinzip der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit, denn das gilt ja wie oben erklärt nur im Vakuum.

Im Vakuum ist es aber hervorragend experimentell bestätigt. Man hat den Zerfall von Pi-Mesonen beobachtet. Diese Pi-Mesonen bewegen sich selbst fast mit Lichtgeschwindigkeit. Wenn sie in zwei Photonen zerfallen, ist das so, als würden die Photonen von einer mit fast Lichtgeschwindigkeit bewegten Lichtquelle ausgesendet werden. Trotzdem bewegten sie sich genau mit Lichtgeschwindigkeit! Die Bewegung des Pi-Mesons (also "die Bewegung der Lichtquelle") hatte keinerlei Einfluss auf die Geschwindigkeit der Photonen.

Also: Man kann im Vakuum Licht nicht bremsen oder beschleunigen. Das wissen wir aus experimentellen Bestätigungen Einsteins spezieller Relativitätstheorie.

Licht hat in unterschiedlichen Medien unterschiedliche Geschwindigkeiten, sonst würde ja z.B. die Brechung im Prisma nicht funktionieren.

Aber die Geschwindigkeiten sind ALLE kleiner/gleich der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum. Wenn du es schaffst einen Raum leerer zu bekommen, als das Vakuum wäre die Geschwindigkeit vielleicht höher. Aber leerer als absolut leer geht leider nicht; daher ist die Lichtgeschwindigkeit am höchsten und kann in KEINEM Medium überschritten werden.

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