MBastieK
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 MBastieK Verfasst am: 20. Jan 2022 12:02 Titel: Warum ist Lichtgeschwindigkeit konstant |
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Ich fand den Beitrag von Ich sehr gut.
Leider ist er durch eine Löschung des Threads "Warum hat Licht konstante Geschwindigkeit?" verloren gegangen.
Deswegen hier nochmal.
| Ich hat Folgendes geschrieben: | Ich probier's mal:
Kurzfassung:
Aus mathematischen Symmetrieüberlegungen ergibt sich, dass es so etwas wie eine konstante Geschwindigkeit geben muss. Vor Einstein hatte man gedacht, diese wäre unendlich groß. Jetzt weiß man, dass sie endlich ist. Sie ist gleichzeitig die höchste Geschwindigkeit, die man erreichen kann.
Licht hat mit diesen Überlegungen eigentlich gar nichts zu tun. Es reist nur so schnell wie möglich, also immer mit dieser konstanten Geschwindigkeit, die man deswegen Lichtgeschwindigkeit nennt.
Langfassung:
Im leeren Raum, ohne äußere Bezugspunkte und Einwirkungen, kann man nicht entscheiden, ob man kopfüber ist oder links seitlich oder gerade nach oben: Alle Naturgesetze sind dieselben, egal in welche Richtung im Raum man gedreht ist. Das macht keinen Unterschied.
Seit Galileo weiß man auch, dass die Naturgesetze die gleichen sind, egal ob man sich mit irgendeiner konstanten Geschwindigkeit bewegt oder ruht. Das macht auch keinen Unterschied.
Man hat hier also zwei sogenannte Symmetriegruppen. Die eine betrifft nur Drehungen im Raum, die andere betrifft Bewegung, also Änderung des Ortes mit der Zeit.
Einstein hat mit der Relativitätstheorie gezeigt, dass Raum und Zeit doch sehr viel miteinander zu tun haben. Der Mathematiker Minkowski hat das ernst genommen und sich überlegt: Was wäre, wenn Raum und Zeit nur zusammen funktionieren, als "Raumzeit"? Kann man dann nicht auch diese beiden Symmetrien zu einer einzigen vereinigen, was ja vom mathematischen Standpunkt aus wesentlich einfacher und eleganter wäre?
Es stellt sich heraus: Ja, das geht. Die mögliche Symmetrien der Raumzeit entsprechen einfach Drehungen, diesmal auch unter Einbeziehung der Zeit. Für diese Vereinigung muss man Raum in Zeit umrechnen können, mit einem konstanten Faktor, wieviele Meter man pro Sekunde braucht. Meter pro Sekunde ist eine Geschwindigkeit. Dieser konstante Unrechnungsfaktor legt also eine konstante Geschwindigkeit fest.
Vor Einstein hat man gedacht, diese Geschwindigkeit sei einfach unendlich groß. Ist ja auch konstant: Unendlich ist immer gleich unendlich, egal, wie schnell man selber ist. Damit haben Raum und Zeit nichts miteinander zu tun, man kann sie ja nicht mit einem Faktor unendlich ineinander umrechnen. Das ist die vorrelativistische Physik.
Nach Einstein und Minkowski wusste man, dass diese konstante Geschwindigkeit tatsächlich endlich ist. Sie ist nicht nur konstant, sondern auch die höchstmögliche Geschwindigkeit, sonst funktioniert das Ganze nicht. Ergibt ja auch Sinn, weil sie ja quasi die Rolle der unendlichen Geschwindigkeit aus der vorrelativistischen Physik übernimmt.
Und jetzt erst zum Licht: Dass die Lichtgeschwindigkeit konstant ist, hat eigentlich nichts mit Licht im Besonderen zu tun. Es reist einfach mit der höchstmöglichen Geschwindigkeit, genau so wie z.B. auch Gravitationswellen. Und die muss konstant sein, weil Raum und Zeit ja immer und überall auf die selbe Weise ineinander umgerechnet werden können. |
Ebenfalls gut.
| Nils Hoppenstedt hat Folgendes geschrieben: | Die Struktur der Raumzeit, in der wir leben ist einfach so beschaffe, dass es eine konstante Universalgeschwindigkeit gibt, die in allen Inertialsystemen den selben Wert hat. Bei weiterer Analyse der Symmetrien der Raumzeit stellt sich dann heraus, dass alle Objekte mit Masse Null ebenfalls zwingend diese Geschwindigkeit haben müssen. Und da Photonen auch die Masse Null haben, trifft dies für Licht insbesondere auch zu.
Viele Grüße,
Nils |
Nette Grüsse
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Intelligenz ist die Fähigkeit der (temporären) Anpassung. |
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