Lichtgeschwindigkeit Etwa 300 Tausend km/s Basiswissen Im Vakuum legt Licht etwa 2,997925 mal 10 hoch 8 Meter in jeder Sekunde zurück. Das sind fast 300 Tausend Kilometer in jeder Sekunde. Interassenterweise wird Licht aber sehr viel langsamer wenn es sich durch Materie, etwa in Glas oder Wasser bewegt. Schreibweisen für die Lichtgeschwindigkeit Die Lichtgeschwindigkeit wird - wie in Einsteins berühmter Formel E=mc² - mit einem kleinen c abgekürzt. Für die Vakuumlichtgeschwindigkeit schreibt man auch c₀ ↗ Man sieht auch oft Schreibweien wie 0,98c oder 0,99c. Das meint: das 0,99fache der Lichtgeschwindigkeit. Oder: 99 % der Lichtgeschwindigkeit Siehe auch Dezimalzahl als Vielfaches ↗ Die Lichtgeschwindigkeit je nach Medium Als Medium bezeichnet man die Umgebung, in der Licht sich bewegt. Mit fast 300 Tausend Kilometer pro Sekunde ist Licht am schnellsten in einem Vakuum ↗ In Wasser sind es nur 225 Tausend km/s und in Diamant sogar nur 125 Tausend km/s. Für weitere Beispiele siehe unter Lichtgeschwindigkeiten ↗ Die Lichtgeschwindigkeit je nach Lichtfarbe Im Vakuum sind alle Farben des Lichts gleich schnell. In allen anderen Medien aber ändert sich die Lichtgeschwindigkeit mit der Farbe ↗ Rotes Licht ist dann am schnellsten, blaues Licht am langsamsten. Diesen Effekt nennt man Dispersion ↗ Einstein und die Lichtgeschwindigkeit Einsteins Relativitätstheorie baut auf der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit auf: Egal wie schnell man sich selbst bewegt, relativ zu Licht misst man immer c. Um die Tiefe dieses Problemes zu verstehen, muss man Licht als Welle verstehen. Die Hinführung zur mathematischen Modellierung steht unter Photonenwelle ↗ Die grundlegende Vorstellung dazu ist beschrieben unter Lichtäther ↗ Wie fand man heraus, dass Licht überhaupt Zeit benötigt? Dass Licht nicht unendlich schnell war um 1676 keineswegs offensichtlich. Es gab die konkurrierenden Theorien, dass Licht sofort den Raum erfüllt (Aristoteles) oder aber Zeit für seine Ausbreitung im Raum benötigt. Im Jahr 1676 zeigte der Däne Ole Römer anhand astronomischer Daten über die Bewegung der Jupitermonde dass Licht tatsächlich Zeit benötigt, ums ich auszubreiten [1]: die Erde und auch der Planet Jupiter bewegen sich in etwa auf einer Kreisbahn um die Sonne. Die Erde ist dabei der Sonne sehr viel näher als der Jupiter. Um den Jupiter kreisen nun vier kleine Monde, erstmals entdeckt von Galilei [2]. Man konnte beobachten, dass ein Mond irgendwann auf seiner Bahn um den Jupitermond von der Erde aus gesehen hinter dem Jupiter verschwindet, also in seinen Schatten eintritt. Einige Zeit später tritt er dann aus diesem Schatten wieder aus. Nimmt man an, dass der Mond immer mit derselben Geschwindigkeit um den Jupiter wandert, dann müsste die Zeit im Schatten immer gleich groß sein. Das war sie aber nicht. Bewegte sich die Erde vom Jupiter weg war die Zeit im Schatten viele Minuten länger als bei einer Bewegung der Erde auf den Jupiter zu. Römer führt diese Sonderbarkeit darauf zurück, dass bei einer Bewegung der Erde weg vom Jupiter das Licht des aus dem Jupiterschatten austretenden Mondes etwas länger für seinen Weg zur Erde benötigt, als wenn sie sich auf den Jupiter zu bewegt. Kennt man den Radius der Erdbahn um die Sonne, kann man aus den geometrischen Beobachtungsdaten die Geschwindigkeit des Lichts berechnen. Diesen Vorschlag machte Römer im Jahr 1676. Was was die erste Abschätzung der Lichtgeschwindigkeit? Da Ole Römer den Radius der Erdbahn um die Sonne nicht kannt, konnte er auch Geschwindigkeit des Lichts nicht berechnen. Der Italiener Cassini hatte 1673 diesen Radius näherungsweise korrekt abgeschätzt. Der Niederlände Christiaan Huygens verband dann Cassinis Zahlenwert für die Erdbahn mit Römers Idee und kam damit auf etwa 213 Kilometer pro Sekunde für die Lichtgeschwindigkeit. Der tatsächliche Wert liegt bei etwa 300 Tausend Kilometer pro Sekunde. Eine ausführliche Erklärung zur Lichtgeschwindigkeit findet sich in Newtons Opticks aus dem Jahr 1704. Er beschreibt Beobachtungszeiten der Jupitermonde und schlussfolgert daraus: Licht braucht sieben bis acht Minuten von der Sonne bis zur Erde. Mehr unter Newtons Lichtgeschwindigkeit ↗ Gibt es einen „Sinn der Lichtgeschwindigkeit“? Die sogenannte Simulationshypothese betrachtet die Möglichkeit, dass der gesamte Kosmos eine rechnerisch simulierte Wirklichkeit ist [3]. Der Gedanke wird auch von Physikern ernsthaft untersucht [4]. Geht man davon aus, der der Simulationsrechner eine begrenzte Rechenkapazität hat, dann könnte die Begrenzung der Lichtgeschwidigkeit vielleicht den Zweck haben, den Rechner vor einer Überforderung zu schützen. Die Lichtgeschwindigkeit begrenzt dann nämlich die Anzahl der Wirkungen, die eine lokale Ursache haben kann. Siehe mehr dazu im Artikel zur Simulationshypothese ↗ Fußnoten [1] O. Rømer: Démonstration touchant le mouvement de la lumière trouvé par M. Rømer de l'Académie royale des sciences. Le Journal des Sçavans. Paris 1676, 233–236. [2] Die Anordnung von Sonne, Erde, Jupiter und seinen Monden wie oben erklärt ist auf einem Bild aus dem Jahr 1738 dargestellt: F. M. Arouet de Voltaire: Elemens de la Philosophie de Neuton. Amsterdam. 1738. Dort findet sich das Bild auf Seite 20. [3] Nick Bostrom: Are We Living in a Computer Simulation? In: The Philosophical Quarterly. 53, 2003, S. 243–255, doi:10.1111/1467-9213.00309. [4] Silas Beane, Davoudi Zohreh, J. Savage Martin: Constraints on the Universe as a Numerical Simulation. 2012. doi:10.1140/epja/i2014-14148-0. [5] Isaac Newton über die Geschwindigkeit des Lichts: "But by an Argument taken from the Æquations of the times of the Eclipses of Jupiter's Satellites, it seems that Light is propagated in time, spending in its passage from the Sun to us about seven Minutes of time." In: Isaac Newton: OPTICKS: OR, A TREATISE OF THE Reflections, Refractions, Inflections and colours OF LIGHT. The_ FOURTH EDITION, corrected. By Sir ISAAC NEWTON, Knt. LONDON: Printed for WILLIAM INNYS at the West-End of St. Paul's. MDCCXXX (1730). 0,8fache oder 80 % der Lichtgeschwindigkeit: so würde ein Astronaut die Sternen sehen: sie sind zum Mittelpunkt hin des Sichtfeldes gezogen und gleichzeitig zur Farbe Blau verschoben. Anders als in vielen Filmen fliegen die Sterne dann aber immer nocht nicht in schneller Abfolge am Beobachter vorbei. Die Passage von einem zum nächsten Stern würde noch immer Monate bis Jahre dauern. NASA Glenn 0,98c 0,99c Albert Einstein c₀ c=lf Dezimalzahl als Vielfaches Dispersion Farbe Lichtäther Lichtgeschwindigkeiten [je nach Medium] Lichtjahr Lichtminute Lichtreisezeiten [im Weltraum] Lichtsekunde Lichtstunde Medium Newtons Lichtgeschwindigkeit Photonenwelle Physik-Lexikon Simulationshypothese Vakuum Lichtgeschwindigkeit im Klexikon Lichtgeschwindigkeit auf Wikipedia Zurück zur Startseite