Würden wir es überhaupt bemerken, wenn das Licht in verschiedene Richtungen verschiedene Geschwindigkeiten hätte?

7 Antworten

Hallo Ang619,

in Deinem Beispiel ist Dir ein Rechenfehler unterlaufen:

...und auf dem Weg zurück zur Erde nur halb so schnell. ... (Diese Nachricht zurück benötigt nun 90 Minuten zurück zur Erde.) Die Erde empfängt um exakt 14 Uhr die Antwort, und denkt alles wäre gleich geblieben.

Dazu müsste das Licht sich auf dem Rückweg mit ⅔c, nicht mit ½c bewegt haben – falls Du annimmst, dass die Entfernung unveränderlich 1 Lichtstunde ist. Ich bin mir nicht sicher, ob sich das Szenario in dieser Form konsistent implementieren lässt.

Ich schlage ein abgewandeltes Gedankenexperiment vor: Der andere Planet ist nur 48 lmin entfernt; zugleich ist der Zeittakt der Uhren auf Erde und dem anderen Planeten um den Faktor 1,25 verlängert.

Am liebsten ersetze ich noch beide Planeten durch zwei Raumfahrzeuge A und B, die mit abgeschaltetem Antrieb im Weltraum schweben. Wir können uns noch spaßeshalber ein weiteres Raumfahrzeug B' hinzu denken, das mit konstanter 1D- Geschwindigkeit v = 0,6c an A und B vorbeizieht.

Das Signal bewegt sich hin mit 1,6∙c, sodass es für den Hinweg 48 lmin/1,6∙c = 30 min braucht.

Das zurückgeschickte Signal bewegt sich mit nur 0,4∙c und erreicht daher die A nach weiteren 48 lmin/0,4∙c = 120 min.

Insgesamt braucht das Signal also 150 min. Da die Uhren auf beiden Raumfahrzeugen aber um den Faktor 1,25 langsamer gehen, messen sie nur 80% dieser Zeit, und das sind 120 min.

Dieses Szenario ist exakt das, was nach der Speziellen Relativitätstheorie (SRT) herauskommt, wenn wir B' als ruhend und A und B als mit −v (gleiches Tempo, entgegengesetzte Richtung) an B' vorbeiziehenden Konvoy betrachten.

Bild zum Beitrag

Abb. 1: Raumzeit- Diagramm zu einem ähnlichen Szenario wie im Text beschrieben; hier gibt es allerdings noch ein drittes Raumfahrzeug C auf einer Linie mit A und B. Alle Raumfahrzeuge stehen in Funkkontakt, und besonders interessant sind in diesem Zusammenhang die Signale von A und C, die B und B' im Moment t₀ bzw. t'₀ ihrer Begegnung erreichen. Wenn wir A, B und C als stationär ansehen, haben wir diese Signale als gleichzeitig abgesetzt zu interpretieren. Wenn wir B' als stationär betrachten, haben wir das Signal von C als früher abgeschickt zu interpretieren als as von A.

Woher ich das weiß:Studium / Ausbildung – + Auseinandersetzung mit Gegnern der RT
 - (Rätsel, Relativitätstheorie, Lichtgeschwindigkeit)

In Materie kann Licht richtungsabhängige Ausbreitungsgeschwindigkeiten haben - und da bemerken wir es.

Jetzt kommt es darauf an, wie groß der Effekt im Vakuum sein soll, den Du bemerken willst. Bei der Spektroskopie misst man schon sehr genau (so 15 Nachkommastellen) und dort ist noch keine Richtungsabhängigkeit aufgefallen.


SlowPhil  23.06.2023, 09:53

Die Ein-Weg- Lichtgeschwindigkeit lässt sich freilich grundsätzlich nicht messen, und das hängt mit der Speziellen Relativitätstheorie zusammen:

Würden zwei Uhren, die einmal synchronisiert sind, immer synchron laufen, könnte ich mich auch, wenn ich die Uhren räumlich trenne – wozu ich mindestens eine von ihnen relativ zur anderen bewegen muss – darauf verlassen, dass sie weiterhin synchron laufen und prinzipiell messen, wie schnell sich das Licht von der einen zur anderen Uhr bewegt.

Genau das ist allerdings nicht der Fall.

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die einweg-lichtgeschwindigkeit in eine bestimmte richtung ist eine reine konvention und prinzipiell nicht messbar.

die zweiweg-lichtgeschwindigkeit ist hingegen eine invariante und entlang alle richtungen gleich.

Woher ich das weiß:Berufserfahrung – Physiker (Teilchenphysik)

Guckst mal nach Michelson-Interferometer. Man hat gemessen, dass die Ausbreitung in alle Richtungen gleich schnell ist.


Ang619 
Fragesteller
 19.06.2023, 22:04

Das kenne ich bereits, das greift hier leider nicht, da es unmöglich ist zwei Uhren zu synchronisieren (In diesem Fall Messinstrument und Computer). Sonst hätte man Einstein auch schon viel früher Beweisen können.

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W00dp3ckr  19.06.2023, 22:18
@Ang619

Naja, klar kann man Experimente machen, die nicht funktionieren. Aber die Ausbreitungsgeschwindigkeit, und dass sie nicht von der Bewegung des Systems abhängt, also die Motivation der speziellen Relativitätstheorie hatte man schon vorher bewiesen.

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Ja. Das würde sicher bemerkt werden.

Wer hat denn die Lichtgeschwindigkeit so genau gemessen?

Sie ist Erddrehungs oder Erdanziehungskraft-unabhängig.