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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 je nach Medium



Die Lichtgeschwindigkeit je nach Lichtfarbe



Einstein und die Lichtgeschwindigkeit



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