die Lichtkonstante

Vorgeschichte

1. Maxwell-Gleichungen

James Clerk Maxwell untersuchte im 19.ten Jahrhundert u.a. das Verhältnis elektrischer und magnetischer Felder untereinander. Die aus seiner Forschung resultierenden Maxwell-Gleichungen beschreiben die Phänomene des Elektromagnetismus. Nach diesen pflanzen sich elektromagnetische Wellen im Vakuum mit einer Geschwindigkeit von ca. 299.792 Kilometern pro Sekunde fort.

2. Licht - eine elektromagnetische Strahlung

Bis zu diesem Zeitpunkt rätselte man über das Wesen des Lichtes. Nun hatte man in anderen Experimenten die Geschwindigkeit des Lichts bestimmt. Da diese deckungsgleich mit der elektromagnetischer Strahlung ist, schlussfolgerte Maxwell dass Licht eine elektromagnetische Welle (oder: Strahlung) ist. Das Licht ist insofern eine besondere elektromagnetische Strahlung, als dass sie es unserem visuellen Erlebnis zugänglich ist. Andere elektromagnetische Wellen wie beispielsweise Mikrowellen, Wärmestrahlung, Röntgenstrahlung oder Radiowellen sind es nicht. Damit gelang es Maxwell Magnetimus und Elektrizität in einer Synthese mit Licht zu vereinen.

3. Bezugspunkt?

Unsere Intuition sagt uns, dass es nur relative Geschwindigkeiten gibt. Sprintet ein Sportler eine gerade Strecke von 100 Metern entlang, bewegt dieser sich aus der Sicht des Startschussgebers an der Startlinie mit vielleicht 19km/h. Aus der Sicht seines Konkurrenten, der 18 Kilometer pro Stunde schafft, bewegt er sich aber mit nur 1km/h. Es macht also keinerlei Sinn eine Bewegung ohne Bezugspunkt anzugeben. Maxwells Gleichungen aber ergeben nur die Zahl von etwa 300.000km/s, ohne einen Anhaltspunkt dafür zu liefern, in Relation zu was sich das Licht so schnell bewegt.

4. die Idee vom Äther

Greift man auf die menschliche Alltagserfahrung zurück lässt sich festhalten, dass die uns bekannten Wellen sich in einem Medium ausbreiten. So verhält es sich zum Beispiel zwischen Meereswellen und Wasser oder Schallwellen und Luft. Die Physiker verständigten sich also in ihren Kreisen darauf, dass sich auch Licht in einem Medium, dass sie Äther nannten, ausbreite.  Ähnlich wie der von Newton postulierte absolute Raum sollte dieser Äther statisch ruhend und unbeeinflussbar sein. Die Lichtgeschwindigkeit c schließlich gäbe die Geschwindigkeit des Lichts relativ zum Äther an.

Michelson-Morley-Experiment

Michelson und Morley versuchten 1881 schließlich den Äther experimentell nachzuweisen. Dabei versuchten die besagten Physiker zu zeigen, dass sich die Geschwindigkeit des Lichtes ändere, wenn man sich relativ zum Äther mit oder gegen das Licht bewegt. Aber sie ermittelten immer die Lichtgeschwindigkeit der Maxwell-Gleichung, ganz egal wie sie sich selbst oder die Lichtquelle bewegten.

2. Einsteins Schluss

die Lichtkonstante

Nun setzt Einstein ein. Wenn sich kein Äther messen lässt und Maxwells Gleichungen doch auch keinen beschrieben, so Einstein, gibt es keinen Äther. Weiterhin meinte er, Licht braucht kein Medium. Und wenn Maxwells Gleichungen und physikalische Forschung keinen Bezugspunkt liefern, gibt es keinen und beträgt die Lichtgeschwindigkeit ~ 300.000km/h relativ zu allem. Folglich ist es komplett irrelevant, ob ich mich z.B.: mit 200.000km/h mit oder entgegen einem Lichtstrahl bewege, oder auch einfach stehen bleibe, das Licht selbst wird sich stets gleich schnell ausbreiten.

 

# “1 + 1 = 1“

Messung von Geschwindigkeit

Denkt man die Konsequenzen der Lichtkonstante zu Ende, gelangt man zu vollkommen seltsamen und kontraintuitiven Schlüssen. Denn eine Geschwindigkeit gibt an, welche Wegstrecke ein bestimmter Punkt eines Körpers innerhalb einer bestimmten Zeit in eine bestimmte Richtung zurücklegt. Nehmen wir uns das vorherige Sprint-Beispiel zu Hilfe. Gemeinhin wird man vermuten, dass sich ein Lichtstrahl von der Perspektive eines hinterherrennenden Sprinters langsamer fortbewegt, wie aus der des stehenden Startschussgebers. Doch nach Einsteins Lichtkonstante würde sich selbst für ein Alien, das in seinem UFO mit Lichtgeschwindigkeit einem Lichtstrahl folgt, dieser mit Lichtgeschwindigkeit fortpflanzen. In Etwa solche Folgen formulierte Einstein in seinem Aufsatz „Zur Elektrodynamik bewegter Körper“.

Raum-Zeit-Verständnis

Dies widerspricht (im Rahmen des Weltbildes der damaligen, klassischen Physik) so aber total aller Logik, da doch beide den gleichen Weg in der gleichen Zeit (Lichtgeschwindigkeit) zurücklegen, kann das Licht nicht schneller sein als der Alien. Und Einstein erkannte schnell, dass der logische Widerspruch nur durch einen Schluss zu lösen ist. Es gibt keinen absoluten Raum und keine absolute ZeitDer Startschussgeber muss Raum und Zeit anders wahrnehmen, als das Alien.

Kommentare: 5
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