Grübelei über Lichtgeschwindigkeit

Hallo Andre,
woher hast du die Information das Licht eine Masse hat? Die Photonen haben keine Masse...
Auch ist mir neu dass sich das Universum mit Lichtgeschwindigkeit ausdehnen soll. Wenn man den unendlichen Energieaufwand außen vor lässt macht es gar keinen Sinn weiter darüber nachzudenken, da es einfach nichts mehr mit der physikalischen Realität zu tun hat.
Grüße, Markus

Moin Andre,
Einstein behauptet nicht, dass es nichts gibt, was schneller als Licht ist. Er hat sich anders ausgedrückt. Etwa so: "Wenn die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum überall gleich ist (und nicht überschritten werden kann), dann folgt unter ein paar weiteren Bedingungen daraus die Relativitätstheorie ...

Wenn man also etwas findet, dass sich schneller als Licht bewegt, dann hätte der Finder die Theorie als unvollständig widerlegt. Das ist bislang nicht der Fall.

Die Ausdehung des Raums im Universum darfst du nicht mit Bewegung verwechseln. Denn da bewegt sich nichst. Der Raum wächst einfach nur. Und zwar um einen Wachstumsfaktor je Raumeinheit. Deshalb können weit entfernte Objekte im Universum mehr Raum ziwschen sich anwachsen erleben, als Licht diesen angewachsenen Raum durchqueren kann. Das sieht dann so aus, als ob das Objekt sich mit Überlicht von uns entfernt. Wobei ... sehen würden wir dann nichts mehr, das Licht käme ja nicht mehr an.

Diese Raumexpansion wurde nach der Relativitätstheorie (RT) von Hubble entdeckt. Die (RT) beschreibt nur Bewegung im Raum, aber nicht wie der Raum expandiert. Und schon gar nicht, welche Kräfte wirken müssen, damit Raum expandieren kann.

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Zeitdilation ist einfach zu messen. Stell Dir jemanden mit einer Lichtuhr vor: Ein Sapzierstock 1,50m lang hat oben eine LED als Sender, unnten einen Reflekor und neben der LED noch eine Photodiode als Empfänger. Die LED sendet einen Impuls aus, dieser wird reflektiert und von der Photodiode empfangen. Die Photodiode löst darauf hin den nächsten Lichtimpuls aus ...
3m Gesamtstrecke bei 300 Mio m/s für die Lichtgeschwindigkeit heißt, die Uhr schwingt mit 100 Mhz und ein Impulszähler müsste das nur noch in Sekunden umrechnen.

Jetzt nimmt jemand diesen Uhrenstock und bewegt sich. Von der Seite dies das so aus, dass das Licht den Stock von oben nach unten abwandert, während der Stock sich seitlich bewegt, und dann wieder zurück. Das Licht wandert somit entlang der Seiten eines Dreiecks, dessen Querfläche oben die seitliche Bewegung (in einer 1/100Mio Sekunde) ist. Offensichtlich braucht das Licht für den Außenstehenden Beobachter jetzt länger, weil die Dreieckseiten länger sind, als die Höhe im Dreieck. Und das, während der Uhrenträger nach wie vor seine eigene konstante Zeit misst. Im Ergebnis läuft diese Uhr deshalb für den Außenstehenden langsamer, weil sie sich bewegt. Mit etwas Geometrie kannst Du über die Dreicksrechnung sogar ausrechnen um wieviel.
Das ist die Zeitdilation der speziellen RT - geometrisch hergeleitet.

Gruß

Hi André, <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Zudem soll sich das Universum ja mit Lichtgeschwindigkeit ausdehnen.. <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">Ergänzend zu Kalle noch meine vergleichende Erklärung dazu.

Denk dir eine gerade Autobahn (Universum), alle 100km eine Tankstelle(Galaxien oder Galaxienhaufen). Du fährst am Beginn los mit 100km/h (die 100km/h stehen für die Lichtgeschwindigkeit)- erreichst damit also jede Stunde eine Tanke.

Nun dehnst du diese Autobahn über die gesamte Länge ständig so, das sie pro Stunde auf jedes Teilstück beetrachtet jeweils um 10km länger wird.

Fährst du nun wieder los erreichst du die erste Tanke nicht nach 1h da die Strecke während deiner Fahrt ja um 10km länger wurde. Der Abschnitt zur nächsten Tanke wurde auch um 10km länger- bis du diese erreichst ist der zweite Teilabschnitt also bereits mehr als 120km lang.

Vom Startpunkt aus betrachtet kannst du dir also ausrechen bis zu welcher Tankstelle du mit 100km/h noch kommst. Weiter entfernte wirst du nicht mehr erreichen, weil die Strecke während deiner Fahrt zu lang wird. Die bewegen sich dann scheinbar mit "Überlicht=schneller 100 km/h" von dir weg. Aber keine der Tankstellen bewegt sich dabei von ihrem Platz weg, nur die Autobahn dazwischen dehnt sich aus.

Gruß
Stefan

Hallo,

wenn Photonen keinerlei Masse besitzen, wie kann es dann sein, dass ein Lichtstrahl von der Schwerkraft beeinflusst wird? Meines Wissens besitzen Photonen eine extrem kleine Masse einzig die Neutrinos sind nahezu Masselos und haben nahezu keine Wechselwirkung mit Materie.

Grüße
Martin

Also hat Licht keine Ruhemasse sondern nur Masse wenn es sich bewegt? Und bewegen tut es sich ja immer.

Hallo,

Photonen kann man keine Ruhemasse zuordnen. Die Ruhemasse ist die Masse die ein Teilchen in seinen Ruhesystem hat.
Da Photonen in jedem Inertialsystem mit Lichtgeschwindigkeit fliegen, kann man ihnen kein Ruhesystem zuordnen.

Sie werden von der Gravitation beeinflusst, da diese die Raumzeit krümmt und die Photonen sozusagen der Krümmung folgen.
Die Massenanziehung wie sie Newton eingeführt hat macht natürlich bei masselosen Teilchen Ärger.

Diesen Fall hat Newton damals noch nicht bedacht.

Edit: Ich bin kein Experte, aber wenn man mal die dynamische (oder relativiste) Masse von Photonen ausrechnet:

m_dyn = m_ruhe / sqrt (1 - (v^2/c^2)) geht für v = c die dynamische Masse gegen unendlich.

Man kann dieses Konzept mit der Masse, die durch Bewegung auftritt für masselose Teilchen nicht anwenden. Die Gleichungen gelten nicht.

Licht bewegt sich immer mit Lichtgeschwindigkeit.

Man kann aber die Quantentheorie bemühen und findet:
E = h * f und laut Einstein: E = m*c^2

==&gt; m = h * f / c^2 für die Masse von Photonen.

nochmal Edit: h...Wirkungsquantunm, f...Frequenz vom Licht, c...Lichtgeschwindigekeit

Grüße

Andre,
du schreibst: "es kann natürlich sein das meine Informationen falsch sind aber soweit ich eben weiß besitzt Licht eben schon eine Masse. Jedoch keine Ruhemasse. Diese ist jedoch ziemlich gering. (Winziger Bruchteil eines Protons)"

Das Photon hat keine Ruhemasse, wie du sagst. Es hat aber höchst verschiedenen Energieinhalt - von Radiostrahlung bis Gammastrahlung, gemessen in Frequenz oder Wellenlänge. Aus Einsteins E=mc^2 ergibt sich dann das Masseäquivalent. So gesehen trägt das Photon zur Gesammasse des Universums bei.

Die fehlende Ruhemasse macht die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum zu einer Naturkonstante. Unser Universum setzt sich zusammen aus Energie - Masse, Lichtgeschwindigkeit und Raumzeit. In diesem Sinne können wir es erforschen und messen.
Vielleicht ist es irgendwann mal möglich diese Einschränkungen, die für uns Einwohner im Universum ja ganz natürlich sind, theoretisch oder auch praktisch zu umgehen. Bisher von sowas aber keine Spur!
Gruß Hans

Hi,

ein Photon hat keine Ruhemasse, aber nach der Formel E=mc² gehend kann man dem sich bewegenden Photon eine Masse zuordnen, die seiner Energie entspricht.

http://www.frustfrei-lernen.de…hysik/photonen-masse.html

Ob das richtig gerechnet ist, kann ich jetzt nicht sagen, aber nimm es als Beispiel.

Gruß
Stefan

Hallo Martin,
"wenn Photonen keinerlei Masse besitzen, wie kann es dann sein, dass ein Lichtstrahl von der Schwerkraft beeinflusst wird?" schreibst du.

Das haben wir alles schon mal gehabt!
Die "Schwerkraft" ist eine Scheinkraft. Masse im Raum beinflußt die Raumgeometrie. Einstein spricht vom gekrümmten Raum. Die Bahn eines Photons durch den Raum ist immer die geradest mögliche Strecke. Ist der Raum nun gekrümmt auf Grund der Anwesendheit einer Masse, so sehen wir das, als würde das Photon abbiegen. Das Photon "meint" aber, es bewege sich geradeaus.
Gruß Hans

Hallo André,

Gemäß Einsteins spezieller Relativitätstheorie bewegt sich nichts materielles, schneller als das Licht. Davon, dass der Raum nicht mit Überlichtgeschwindigkeit expandieren könne, war nie die Rede! Desweiteren stoßen wir in der Quantenmechanik auf sogenannte Quantenveschränkungen, bei denen wir bei einer Veränderung von Teilchen A eine unmittelbare (!) weitere Änderung bei Teilchen B feststellen können. Das unmittelbar soll andeuten, dass das Übertragen dieser Veränderung schneller als die Lichtgeschwindigkeit verläuft. Lösen lässt sich dieses Paradoxon mit der Tatsache, dass bei einer Quantenverschränkung keine Information übertragen wird!

Seit wann besitzt ein Photon Ruhemasse? Ein Lichtteilchen besitzt ohne eine Geschwindigkeit v eine sogenannte Ruhemasse, deren Wert bezogen auf das Photon gleich Null ist. Gemäß E = h * f / c² können wir dem Photon über E = h*f und E = mc² eine relativistische Massenäquivalenz zuführen. Ein Photon besitzt also immer dann Masse, wenn es sich nicht im Ruhezustand befindet, und das ist so gut wie immer der Fall.

Das scheinbare Paradoxon mit der Überlichtgeschwindigkeit bezogen auf die exponentielle Expansion unseres Universums können wir lösen, indem wir sagen:
1. Raum darf mit Überlichtgeschwindigkeit expandieren!
2. Die Expansionsgeschwindigkeit und damit indirekt das Maß für die Rotverschiebung Z ist richtungsabhängig!! Die Hubble-Konstante hat noch einen festen Wert, der sich gemäß der FL-Modelle aber ständig verändert. Sehen wir bei einer Galaxie mit einem Z = 8,6 also eine Bewegung mit Überlichtgeschwindigkeit, so hängt das damit zusammen, dass sich ein Objekt, je weiter es sich entfernt befindet scheinbar immer schneller entfernt. In einer 13 Milliarde Lichtjahre weit entfernten Galaxie, würde sich auch die Milchstraße mit Überlichtgeschwindigkeit bewegen.

Beste Grüße,
Nikolai!

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Da man Dinge die theoretisch schneller als das Licht sind, nicht sehen könnte, wäre es ja möglich das es da etwas gibt was schneller ist, wir es jedoch einfach nicht sehen können? <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Hallo André,

sowas nennen die Theoretiker Tachyonen. Sie sind immer schneller als das Licht und es bräuchte eine unendliche Energiemenge, um sie auf unter c abzubremsen.

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Tomahawk145</i>
<br /><blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: galaxsea</i>
<br />
Licht bewegt sich immer mit Lichtgeschwindigkeit.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Licht bewegt sich aber nicht immer gleich schnell. Meines Wissens gibt es da unterschiede (wenn sie auch gering ausfallen mögen) da die Photonen zb in der erdatmosphäre mit den luftmolekülen wechselwirken und deshalb verlangsamt werden.

Grüße André
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Stimmt schon, Licht bewegt sich nicht immer gleich schnell. Aber die Geschwindigkeit des Lichtes ist _immer_ per Definition die Lichtgeschwindigkeit(Edit: Man sagt dann: Die Lichtgeschwindigkeit im betreffenden Medium). Ist auch irgendwie logisch.

Was du meinst, ist das sich Licht nicht immer mit Vakuumlichtgeschwindigkeit bewegt, sondern in Medien natürlich abgebremst wird.

Wegen der Quantenverschränkung kannst du mal das hier lesen:

Das Einstein- Podolski- Rosen- Paradoxon:
http://de.wikipedia.org/wiki/E…-Podolsky-Rosen-Paradoxon

Die Bellsche Ungleichung:
http://de.wikipedia.org/wiki/Bellsche_Ungleichung

Weil du damit angefangen hast:
Ganz interessant zum Thema Bewegung von Teilchen in Materie mit hohen Geschwindigkeiten und der Lichtgeschwindigkeit in Medien:
http://de.wikipedia.org/wiki/Tscherenkow-Strahlung

Das mit der Quantenverschränkung kann man nachlesen. Was man wissen müßte, wäre, daß die Teilchen in Frage in einem engen, quantenmechanischen Zusammenhang gestanden haben müssen. Mit "wildfremden" Teilchen funktioniert das nicht. Ist allso ein Spezialfall.