Konstanz der Lichtgeschwindigkeit
Physik
Bedeutung
Man kann zwei Arten von Konstanz der Lichtgeschwindigkeit unterscheiden: a) Licht verliert auch mit zunehmender Wegstrecke nichts von seiner ursprünglichen Geschwindigkeit[1] und b) Licht hat unabhängig von einer Eigenbewegung des Beobachters immer dieselbe Geschwindigkeit. Die zweite Art von Konstanz der Lichtgeschwindigkeit lieferte den Anlass zu Einsteins spezieller Relativistätstheorie. Das ist hier kurz vorgestellt.
Konsequenzen aus dem Befund
Die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit wurde im späten 19ten Jahrhundert mit dem Michelson-Morley-Versuch beobachtet. Klassische Vorstellung von Relativgeschwindigkeit konnten den Befund nicht erklären. Erst als Albert Einstein die newtonsche Vorstellung von einem absoluten Raum und einer absoluten Zeit hinterfragte, gelang ein theoretischer Durchbruch. Er führte zur Formulierung der Relativitätstheorie ↗
Empirische Bestätigung durch Bertozzi
Im Jahr 1962 führte William Bertozzi Versuche mit beschleunigten Elektronen durch. Er konnte experimentell zeigen, dass trotz ständig gesteigerter Beschleunigungsenergie die Elektronen bloß asymptotisch gegen eine maximale Geschwindigkeit, mathematisch eine obere Schranke, anlaufen. Siehe dazu unter Bertozzi-Experiment ↗
Die Suche nach Tachyonen
Eine naturwissenschaftliche Theorie, und das ist auch Einsteins Relativitätstheorie, gilt nur solange als wahr, wie es keine Gegenbefunde gibt. Tatsächlich suchen zum Beispiel Astronomen nach Objekten im Weltraum, die sich schneller als Licht durch den Raum bewegen. Es gab schon einige mögliche Kandidaten. Aber letztendlich beruhte der vermeintliche Effekt auf fehlerhaften Annahmen. Ein (kosmisches) Objekt mit Überlichtgeschwindigkeit nennt man auch ein Tachyon ↗
Was Konstanz der Lichtgeschwindigkeit nicht bedeutet
Konstanz der Lichtgeschwindigkeit heißt nicht, dass Licht in allem Umständen immer gleich schnell: bewegt sich Licht durch Materie wird es langsamer. Hat es im Vakuum eine Geschwindigkeit von rund 300 Tausend Kilometern in jeder Sekunde, so bewegt es sich innerhalb eines Diamenten zum Beispiel mit "nur" 125 Kilometern in jeder Sekunde fort. Eine Werteliste steht unter Lichtgeschwindigkeiten ↗
Fußnoten
- [1] Der Niederländer Christiaan Huygens entwickelte ein Modell zur Erklärung der Beibehaltung der Geschwindigkeit von Licht über große Distanzen. Das Modell sollte erklären weshalb Licht mit zunehmender, zurückgelegter Wegstrecke nicht langsamer wird. Huygens nahm dazu einen Äther aus kleinsten festen und sehr elastischen Teilchen an (springiness): "Also if one wishes to seek for any other way in which the movement of Light is successively communicated, one will find none which agrees better, with uniform progression, as seems to be necessary, than the property of springiness; because if this movement should grow slower in proportion as it is shared over a greater quantity of matter, in moving away from the source of the light, it could not conserve this great velocity over great distances. But by supposing springiness in the ethereal matter, its particles will have the property of equally rapid restitution whether they are pushed strongly or feebly; and thus the propagation of Light will always go on with an equal velocity." In: TREATISE ON LIGHT In which are explained The causes of that which occurs In REFLEXION, & in REFRACTION And particularly In the strange REFRACTION OF ICELAND CRYSTAL. By CHRISTIAAN HUYGENS. Rendered into English By SILVANUS P. THOMPSON. Dort die Seite 15. Im Französischen Original: Traite de la Lumiere. 1690.