Lichtgeschwindigkeit Gibt es Überlichtgeschwindigkeit? Zuerst   müssen   wir   klären,   was   mit   dieser   Frage   eigentlich   gemeint   ist.   Ist   es   die   Frage,   ob   es   eine Möglichkeit   gibt,   dass   Licht   mit   einer   höheren   Geschwindigkeit,   als   299.792,45   km/s,   bewegt werden   kann?   Oder   ist   es   die   Frage,   ob   es   eine   Möglichkeit   gibt,   dass   etwas   schneller,   als 299.792,45 km/s, bewegt werden kann? Wenn Letzteres gegeben ist, dann müsste die Frage lauten: Ist   es   möglich,   dass   Bewegungen   mit   einer   höheren   Geschwindigkeit,   als   der   Lichtgeschwindigkeit, erreicht werden können? Klären   wir   doch   erst   mal   die   Frage,   was   Lichtgeschwindigkeit   eigentlich   ist.   Oder   besser   gesagt, wie sie zustande kommt. Fakt   ist,   dass   Licht   keine   Beschleunigungsphase   hat.   Schaltet   man   eine   Glühbirne   ein,   pflanzt   sich das   entstehende   Licht   sofort   mit   Lichtgeschwindigkeit   fort.   Also   von   0   auf   299.792,45   km/s   in nicht messbarer Zeit. Dies   allein   ist   schon   recht   beeindruckend.   Eine   weitere,   meiner   Meinung   nach,   mindestens   ebenso interessante   Eigenschaft   des   Lichts   ist   es,   dass   es   sich   in   Bezug   auf   seine   Geschwindigkeit   offenbar unabhängig   vom   Einfluss   der   Gravitation   bewegt.   Auf   alle   massiven   Objekte   wirkt   die   Gravitation der Erde. So   würden   Meteore,   die   in   den   Gravitationsbereich   der   Erde   gelangen,   nicht   nur   angezogen, sondern   in   Richtung   der   Erde   beschleunigt.   Auf   Objekte,   die   sich   von   der   Erde   fortbewegen,   hat die Gravitation einen bremsenden Effekt. Nicht   so   bei   Licht   oder   anderen   elektromagnetischen   Wellen.   Diese   behalten,   unabhängig   vom Einfluss    der    Gravitation,    ihre    Geschwindigkeit    bei.    Wobei    hier    nur    von    der    Geschwindigkeit gesprochen   wird   und   nicht   von   der   Richtung.   Sehr   wohl   kann   Licht   durch   Gravitation   abgelenkt werden.    Und    zwar    in    allen    Fällen,    wo    schwere    Massen    eine    ausreichende    Raumkrümmung verursachen,   wird   Licht   im   Ausmaß   der   Raumkrümmung   abgelenkt.   Dabei   ist   die   Wirkung   auf   das Licht   jedoch   eine   indirekte,   da   nicht   das   Licht   abgelenkt   wird,   sondern   sein   Weg,   in   Form   der Raumkrümmung.    In    der    Astrophysik    wird    dies    als    Gravitationslinseneffekt    bezeichnet.    Dieser Effekt hat jedoch keine Auswirkungen auf das Maß der Lichtgeschwindigkeit. Stellt    sich    die    Frage,    was    passiert,    wenn    die    Gravitation    so    hoch    ist,    dass    ihr    Wert    den Äquivalenzwert   der   Lichtgeschwindigkeit   übersteigt.   Die   Oberflächenbeschleunigung   also   höher   ist als 299.792,45 km/s. Dies   ist   generell   gegeben   unterhalb   des   Ereignishorizontes   von   Schwarzen   Löchern.   Die   Frage   ist nun,    ob    Licht,    das    unterhalb    des    Ereignishorizontes    fällt,    dabei    auf    eine    Geschwindigkeit beschleunigt wird, die höher als die normale Lichtgeschwindigkeit ist. Wie   oben   erwähnt,   unterliegt   Licht   keinem   Einfluss   von   Gravitation.   Kann   von   ihr   also   auch   nicht gebremst   oder   beschleunigt   werden.   Demzufolge   kann   auch   unter   den   Bedingungen   unterhalb eines Ereignishorizonts keine Überlichtgeschwindigkeit erreicht werden. Aber was geschieht mit Materie, die unterhalb des Ereignishorizonts gelangt. Da sie sehr wohl den Gesetzen der Gravitation unterliegt, wird sie auch beschleunigt werden. Wahrscheinlich     aber     ebenfalls     nicht     auf     Überlichtgeschwindigkeit,     sondern     nur     auf     eine Geschwindigkeit, die innerhalb einer verzerrten und gekrümmten Raumzeit möglich ist. Nehmen   wir   an,   dass   die   Raumzeit   eine   Matrix   ist.   Zur   besseren   Veranschaulichung   stelle   man   sich einen   Würfel   vor   von   10   cm   Kantenlänge.   Und   diesen   Würfel   füllt   man   mit   Würfeln   von   1   cm Kantenlänge. Nun    soll    jeder    Würfel    auf    ein    Objekt,    das    auf    ihn    trifft,    so    reagieren,    dass    er    es    an    den Nachbarwürfel weiterreicht. Die   maximale   Geschwindigkeit,   mit   der   dieses   Objekt   dann   bewegt   wird,   hängt   nun   von   der   Zeit ab, die ein Würfel braucht, um es an den nächsten weiterzugeben. Man     könnte     hier,     statt     von     einer     kontinuierlichen     Geschwindigkeit,     auch     von     einem intermittierenden Transportvorgang sprechen. Übertragen   auf   das   Universum,   entspräche   die   Lichtgeschwindigkeit   dann   der   Taktfrequenz   der Raumzeit. Und   eine   höhere   Geschwindigkeit   des   Lichts   ließe   sich   nur   erreichen,   wenn   die   Taktfrequenz   selbst erhöht   werden   könnte   oder,   um   bei   den   Würfeln   zu   bleiben,   wenn   es   gelänge,   das   Licht   nicht   vom ersten    zum    zweiten    Würfel,    sondern    direkt    zum    dritten    zu    transportieren.    Dies    würde    aber bedeuten,   dass   das   Licht,   für   den   Moment   der   Überspringung   des   zweiten   Würfels,   den   Bezug   zur Raumzeit verliert. Die Frage ist allerdings, ob dies überhaupt möglich ist. Wenn   also   die   Geschwindigkeit   des   Lichts   eine   Funktion   der   Raumzeit   ist,   dann   lässt   sich   das Maximum der Geschwindigkeit auch nur über eine Beeinflussung der Raumzeit verändern. Doch   warum   gibt   es   Lichtgeschwindigkeit   und   warum   ist   sie   in   ihrer   Größe   begrenzt?   Diese   Frage betrifft die Existenz des Universums. Denn,   wenn   die   Lichtgeschwindigkeit   unendlich   wäre,   dann   wäre   die   zeitliche   Entwicklung   des Universums   auch   unendlich,   denn   dann   wäre   ja   unendliche   Geschwindigkeit   prinzipiell   möglich. Und   dies   würde   dann   auch   atomare   Prozesse   betreffen.   In   einem   Universum   ohne   definierte Lichtgeschwindigkeit   wäre   es   praktisch   möglich,   dass   alle   Entwicklungsstufen,   vom   Big   Bang   bis zum   Ende   des   Universums,   ohne   messbare   Zeit   durchlaufen   würden.   Außerdem   wäre   es   im Universum   recht   hell,   wenn   das   Licht   aller   Sterne   gleichzeitig   jeden   Punkt   des   Weltalls   erreichen würde. Es gäbe praktisch keinen einzigen dunklen Fleck mehr. Die   Lichtgeschwindigkeit   bestimmt   also   das   maximal   mögliche   Maß   an   Bewegung   innerhalb   einer messbaren    Größe    (hier    als    Zeit    definiert)    und    damit    auch    das    maximal    mögliche    Tempo physikalischer Ereignisse. Anders   ausgedrückt,   die   Konstante   der   Lichtgeschwindigkeit   ist   die   Lebensuhr,   also   gewissermaßen der Pulsschlag, des Universums.
Kosmologie
Herbert Haß
Gibt es Überlichtgeschwindigkeit? Zuerst   müssen   wir   klären,   was   mit   dieser   Frage   eigentlich   gemeint   ist. Ist   es   die   Frage,   ob   es   eine   Möglichkeit   gibt,   dass   Licht   mit   einer höheren   Geschwindigkeit,   als   299.792,45   km/s,   bewegt   werden   kann? Oder   ist   es   die   Frage,   ob   es   eine   Möglichkeit   gibt,   dass   etwas   schneller, als 299.792,45 km/s, bewegt werden kann? Wenn Letzteres gegeben ist, dann müsste die Frage lauten: Ist   es   möglich,   dass   Bewegungen   mit   einer   höheren   Geschwindigkeit, als der Lichtgeschwindigkeit, erreicht werden können? Klären   wir   doch   erst   mal   die   Frage,   was   Lichtgeschwindigkeit   eigentlich ist. Oder besser gesagt, wie sie zustande kommt. Fakt   ist,   dass   Licht   keine   Beschleunigungsphase   hat.   Schaltet   man   eine Glühbirne     ein,     pflanzt     sich     das     entstehende     Licht     sofort     mit Lichtgeschwindigkeit   fort.   Also   von   0   auf   299.792,45   km/s   in   nicht messbarer Zeit. Dies    allein    ist    schon    recht    beeindruckend.    Eine    weitere,    meiner Meinung   nach,   mindestens   ebenso   interessante   Eigenschaft   des   Lichts ist    es,    dass    es    sich    in    Bezug    auf    seine    Geschwindigkeit    offenbar unabhängig   vom   Einfluss   der   Gravitation   bewegt.   Auf   alle   massiven Objekte wirkt die Gravitation der Erde. So   würden   Meteore,   die   in   den   Gravitationsbereich   der   Erde   gelangen, nicht   nur   angezogen,   sondern   in   Richtung   der   Erde   beschleunigt.   Auf Objekte,   die   sich   von   der   Erde   fortbewegen,   hat   die   Gravitation   einen bremsenden Effekt. Nicht   so   bei   Licht   oder   anderen   elektromagnetischen   Wellen.   Diese behalten,      unabhängig      vom      Einfluss      der      Gravitation,      ihre Geschwindigkeit     bei.     Wobei     hier     nur     von     der     Geschwindigkeit gesprochen   wird   und   nicht   von   der   Richtung.   Sehr   wohl   kann   Licht durch    Gravitation    abgelenkt    werden.    Und    zwar    in    allen    Fällen,    wo schwere   Massen   eine   ausreichende   Raumkrümmung   verursachen,   wird Licht   im   Ausmaß   der   Raumkrümmung   abgelenkt.   Dabei   ist   die   Wirkung auf   das   Licht   jedoch   eine   indirekte,   da   nicht   das   Licht   abgelenkt   wird, sondern   sein   Weg,   in   Form   der   Raumkrümmung.   In   der   Astrophysik wird    dies    als    Gravitationslinseneffekt    bezeichnet.    Dieser    Effekt    hat jedoch keine Auswirkungen auf das Maß der Lichtgeschwindigkeit. Stellt   sich   die   Frage,   was   passiert,   wenn   die   Gravitation   so   hoch   ist, dass   ihr   Wert   den   Äquivalenzwert   der   Lichtgeschwindigkeit   übersteigt. Die Oberflächenbeschleunigung also höher ist als 299.792,45 km/s. Dies    ist    generell    gegeben    unterhalb    des    Ereignishorizontes    von Schwarzen   Löchern.   Die   Frage   ist   nun,   ob   Licht,   das   unterhalb   des Ereignishorizontes   fällt,   dabei   auf   eine   Geschwindigkeit   beschleunigt wird, die höher als die normale Lichtgeschwindigkeit ist. Wie   oben   erwähnt,   unterliegt   Licht   keinem   Einfluss   von   Gravitation. Kann   von   ihr   also   auch   nicht   gebremst   oder   beschleunigt   werden. Demzufolge    kann    auch    unter    den    Bedingungen    unterhalb    eines Ereignishorizonts keine Überlichtgeschwindigkeit erreicht werden. Aber   was   geschieht   mit   Materie,   die   unterhalb   des   Ereignishorizonts gelangt. Da   sie   sehr   wohl   den   Gesetzen   der   Gravitation   unterliegt,   wird   sie   auch beschleunigt werden. Wahrscheinlich    aber    ebenfalls    nicht    auf    Überlichtgeschwindigkeit, sondern   nur   auf   eine   Geschwindigkeit,   die   innerhalb   einer   verzerrten und gekrümmten Raumzeit möglich ist. Nehmen    wir    an,    dass    die    Raumzeit    eine    Matrix    ist.    Zur    besseren Veranschaulichung    stelle    man    sich    einen    Würfel    vor    von    10    cm Kantenlänge.    Und    diesen    Würfel    füllt    man    mit    Würfeln    von    1    cm Kantenlänge. Nun   soll   jeder   Würfel   auf   ein   Objekt,   das   auf   ihn   trifft,   so   reagieren, dass er es an den Nachbarwürfel weiterreicht. Die   maximale   Geschwindigkeit,   mit   der   dieses   Objekt   dann   bewegt wird,   hängt   nun   von   der   Zeit   ab,   die   ein   Würfel   braucht,   um   es   an   den nächsten weiterzugeben. Man   könnte   hier,   statt   von   einer   kontinuierlichen   Geschwindigkeit,   auch von einem intermittierenden Transportvorgang sprechen. Übertragen   auf   das   Universum,   entspräche   die   Lichtgeschwindigkeit dann der Taktfrequenz der Raumzeit. Und   eine   höhere   Geschwindigkeit   des   Lichts   ließe   sich   nur   erreichen, wenn   die   Taktfrequenz   selbst   erhöht   werden   könnte   oder,   um   bei   den Würfeln   zu   bleiben,   wenn   es   gelänge,   das   Licht   nicht   vom   ersten   zum zweiten   Würfel,   sondern   direkt   zum   dritten   zu   transportieren.   Dies würde     aber     bedeuten,     dass     das     Licht,     für     den     Moment     der Überspringung   des   zweiten   Würfels,   den   Bezug   zur   Raumzeit   verliert. Die Frage ist allerdings, ob dies überhaupt möglich ist. Wenn   also   die   Geschwindigkeit   des   Lichts   eine   Funktion   der   Raumzeit ist,   dann   lässt   sich   das   Maximum   der   Geschwindigkeit   auch   nur   über eine Beeinflussung der Raumzeit verändern. Doch   warum   gibt   es   Lichtgeschwindigkeit   und   warum   ist   sie   in   ihrer Größe begrenzt? Diese Frage betrifft die Existenz des Universums. Denn,   wenn   die   Lichtgeschwindigkeit   unendlich   wäre,   dann   wäre   die zeitliche   Entwicklung   des   Universums   auch   unendlich,   denn   dann   wäre ja   unendliche   Geschwindigkeit   prinzipiell   möglich.   Und   dies   würde   dann auch   atomare   Prozesse   betreffen.   In   einem   Universum   ohne   definierte Lichtgeschwindigkeit      wäre      es      praktisch      möglich,      dass      alle Entwicklungsstufen,   vom   Big   Bang   bis   zum   Ende   des   Universums,   ohne messbare   Zeit   durchlaufen   würden.   Außerdem   wäre   es   im   Universum recht   hell,   wenn   das   Licht   aller   Sterne   gleichzeitig   jeden   Punkt   des Weltalls   erreichen   würde.   Es   gäbe   praktisch   keinen   einzigen   dunklen Fleck mehr. Die   Lichtgeschwindigkeit   bestimmt   also   das   maximal   mögliche   Maß   an Bewegung   innerhalb   einer   messbaren   Größe   (hier   als   Zeit   definiert) und     damit     auch     das     maximal     mögliche     Tempo     physikalischer Ereignisse. Anders    ausgedrückt,    die    Konstante    der    Lichtgeschwindigkeit    ist    die Lebensuhr, also gewissermaßen der Pulsschlag, des Universums.
Wissenschaft: Kosmologie
Lichtgeschwindigkeit
Herbert Haß