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Eine der interessantesten Konstanten und Herausforderungen in der Physik ist die Lichtgeschwindigkeit. Physiker und Luftfahrtingenieure, die künftige Raumschiffe entwerfen, sehen darin das letzte große Hindernis für das praktische interstellare Reisen. Wie schnell bewegt sich das Licht?
Wir wissen, dass Licht eine endliche Geschwindigkeit hat und sich mit einer Geschwindigkeit von 300.000 Kilometern pro Sekunde fortbewegt. Dies ist eine große Entfernung zu reisen. Auf der Erde ist diese Geschwindigkeit fast augenblicklich. Wir wissen jedoch jetzt, dass seine Grenzen im größeren Raummaßstab bestimmt werden können. Zum Beispiel dauert es ungefähr 8,3 Minuten, bis das Sonnenlicht die Erde erreicht. Um den dem Sonnensystem am nächsten gelegenen Stern zu erreichen, dauert es etwa 3 bis 4 Jahre. Diese Begrenzung des Lichts nennen wir die Lichtgeschwindigkeitsbarriere.
In den frühen Tagen der Wissenschaft war das Argument, ob die Lichtgeschwindigkeit augenblicklich war oder nicht, eine Hauptdiskussionsquelle. Schon bei den Griechen gab es Befürworter, die sowohl für eine endliche als auch für eine unendliche Lichtgeschwindigkeit plädierten. Es gab auch Schriften arabischer Philosophen im 11. Jahrhundert, die vorschlugen, dass die Lichtgeschwindigkeit von dem Medium abhängt, durch das sie wanderte. Erst im 20. Jahrhundert würden Physiker wie Planck und Einstein die tatsächliche Lichtgeschwindigkeit und die Eigenschaften des Lichts entdecken.
Wie bereits erwähnt, ändert sich die Lichtgeschwindigkeit. Im Vakuum sind es eigentlich nur 300.000 km. Die Geschwindigkeit variiert in Luft und anderen Medien geringfügig, abhängig von Transparenz und Brechungsqualität. Die Lichtgeschwindigkeit ist jedoch tendenziell immer noch erheblich schneller als die anderer Wellen wie Schallwellen. Es wurde auch entdeckt, dass die Lichtgeschwindigkeit für alle Formen elektromagnetischer Strahlung gilt, nicht nur für sichtbares Licht. Physiker schlagen auch vor, dass die Lichtgeschwindigkeit auch für Gravitationswellen gilt.
Das Verständnis der Lichtgeschwindigkeit hat zu einigen interessanten Theorien in der Physik geführt. Viele von ihnen finden sich in Einsteins Theorien der Allgemeinen Relativitätstheorie und der Speziellen Relativitätstheorie. Zunächst einmal können nur masselose Teilchen wie Photonen auf natürliche Weise die Lichtgeschwindigkeit erreichen, da sonst im Wesentlichen unendliche Energie benötigt würde, um diese Geschwindigkeit zu erreichen. Objekte mit Masse können jedoch theoretisch einen signifikanten Prozentsatz der Lichtgeschwindigkeit erreichen. Es wird auch vorgeschlagen, dass selbst wenn die Lichtgeschwindigkeit erreicht werden könnte, bestimmte Nebenwirkungen auftreten würden. Eine davon ist die Zeitdilatation, bei der beim Reisen mit Lichtgeschwindigkeit ein Rip Van Winkle-Effekt auftritt, bei dem Jahre für Beobachter vergehen würden, während eine Person, die mit Lichtgeschwindigkeit reist, nur Momente der Zeit in derselben wahrgenommenen Periode erleben würde. Es wurde auch angenommen, dass eine Überschreitung der Lichtgeschwindigkeit zu Zeitreisen führen würde.
Wir haben viele Artikel über Licht für das Space Magazine geschrieben. Hier ist ein Artikel über die Schwerkraft, die sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegt, und hier ist ein Artikel über Galaxien, die sich schneller als mit Lichtgeschwindigkeit bewegen.
Wenn Sie weitere Informationen zur Lichtgeschwindigkeit wünschen, lesen Sie die Lichtgeschwindigkeit nach Einstein. Hier finden Sie einen Link zur Lichtgeschwindigkeit einer Rakete der NASA.
Wir haben auch eine Frage-Show zur Lichtgeschwindigkeit aufgezeichnet. Hör zu!
Quellen:
Wikipedia: Lichtgeschwindigkeit
Wikipedia: Zeitreise
Newton Frag einen Wissenschaftler!
Universität von Illinois
