Lichtgeschwindigkeit 100% eine Konstante?

Hallo,

wie sicher ist die Behauptung, daß die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum immer gleich ist? Ist die LG wirklich zu 100% eine Konstante?

Meines Wissens nach wurde der aktuelle Wert von 299.792.458 m/s im Jahr 1973 gemessen und 1983 ofiziell festgelegt.
Das ist auf 9 Stellen genau.
Das Alter des Universums wiederum wird mit ca. 13,81 Milliarden Jahre angegeben, was 11 Stellen sind.
Mal angenommen, die LG wäre kontinuierlich von null bis auf den heutigen Wert gewachsen, könnte man heute bei gleichen Meßbedingungenüberhaupt noch keine Änderung feststellen, da es 100 Jahre dauern würde, bis man messen könnte, ob die LG gleich geblieben ist oder sich auf 299.792.459 erhöht hat. Unter Berücksichtigung von Rundungsfehlern (wir kennen ja nicht die 10. Stelle) sind es immer noch 50 Jahre, so daß wir frühestens im Jahr 2023 eine Änderung feststellen könnten.
Ich komme auf die Frage, weil es auch heißt, daß Raum und Zeit nur zusammen existieren können (Unterschiedliche Entfernungen bedingenunterschiedliche Zeiten). Wenn das Universum aber expandiert, warum passiert das nur mit dem Raum?
Mir erscheint es logischer, daß die LG Anfangs nur winzig war, um in einer "Zeiteinheit" zum Ende des (ebenso winzigen) Raumes zu gelangen. Mit der Expansion des Raumes mußte auch die LG wachsen, um es weiterhin in einer "Zeiteinheit" zu schaffen.
Mache ich da einen Denkfehler, oder ist das Thema zu hoch für einen einfachen Hauptschüler?

Internette Grüße
Wolle

gcwolle schrieb:wie sicher ist die Behauptung, daß die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum immer gleich ist? Ist die LG wirklich zu 100% eine Konstante?

Die Physik ist eine experimentelle Wissenschaft. 100 % Aussagen sind daher nicht möglich.

Allerdings hat man zur Definition der SI Basiseinheiten die LG als exakt definiert.

gcwolle schrieb:Wenn das Universum aber expandiert, warum passiert das nur mit dem Raum?

Das Universum wird doch älter. Das ist doch auch eine Expansion in der Zeit. Oder wie sollte sich sonst deiner Meinung nach eine Expansion in der Zeit äußern?

gcwolle schrieb:Mir erscheint es logischer, daß die LG Anfangs nur winzig war, um in einer "Zeiteinheit" zum Ende des (ebenso winzigen) Raumes zu gelangen. Mit der Expansion des Raumes mußte auch die LG wachsen, um es weiterhin in einer "Zeiteinheit" zu schaffen.

Gibt es einen Grund, warum es so sein sollte? Zumal die Expansionsrate des Universium "größer" ist als die LG. So verliert unser sichtbares Universum regelmäßig Objekte, weil das Licht langsamer propagiert als der Raum expandiert, sodass uns deren Licht nicht mehr erreichen kann.

gcwolle schrieb:Ich komme auf die Frage, weil es auch heißt, daß Raum und Zeit nur zusammen existieren können (Unterschiedliche Entfernungen bedingenunterschiedliche Zeiten). Wenn das Universum aber expandiert, warum passiert das nur mit dem Raum?
Mir erscheint es logischer, daß die LG Anfangs nur winzig war, um in einer "Zeiteinheit" zum Ende des (ebenso winzigen) Raumes zu gelangen. Mit der Expansion des Raumes mußte auch die LG wachsen, um es weiterhin in einer "Zeiteinheit" zu schaffen.
Mache ich da einen Denkfehler, oder ist das Thema zu hoch für einen einfachen Hauptschüler?

Das Universum expandiert auf größeren Skalen und nicht lokal.
Wo immer die Gravitation eine bestimmte Größe nicht überschreitet, kommt die Expansion ins spiel. Weder expandiert das Universum, innerhalb der Milchstraßen, noch innerhalb der Galaxie, sie expandiert nicht einmal dort, wo es Galaxienhaufen gibt.

gcwolle schrieb:Mir erscheint es logischer, daß die LG Anfangs nur winzig war, um in einer "Zeiteinheit" zum Ende des (ebenso winzigen) Raumes zu gelangen.

Eine Geschwindigkeit ist unabhängig von der Strecke die überwunden wird...ob Planklänge oder paar Parsec.

gcwolle schrieb:Mit der Expansion des Raumes mußte auch die LG wachsen, um es weiterhin in einer "Zeiteinheit" zu schaffen.

Ich glaube der Knoten ist bei Dir so zu beschreiben:
Raum und Zeit ist nicht wie Du glaubst Raum=Zeit.
Es erscheint vielleicht so, ist aber nicht.

Dann siehe nochmal oben: kleiner Raum, kurze Zeit...großer Raum, große Zeit....alles bei gleicher Geschwindigkeit.

IngwerteeImke schrieb:Das Universum expandiert auf größeren Skalen und nicht lokal.

Das Universum (der Raum) expandiert auf allen Skalen, auch lokal.

IngwerteeImke schrieb:Wo immer die Gravitation eine bestimmte Größe nicht überschreitet, kommt die Expansion ins spiel.

Die Expansion des Raumes kommt immer ins Spiel.

IngwerteeImke schrieb:Weder expandiert das Universum, innerhalb der Milchstraßen, noch innerhalb der Galaxie, sie expandiert nicht einmal dort, wo es Galaxienhaufen gibt.

Das Universum (der Raum) expandiert "überall".
Innerhalb der Milchstraße überwiegt die Gravitation und hält die Sterne zusammen.
Die Expansion (des Raumes) findet auch hier aber trotzdem statt.

gcwolle schrieb:wie sicher ist die Behauptung, daß die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum immer gleich ist? Ist die LG wirklich zu 100% eine Konstante?

magst Du erlaeutern warum Du meinst das eine emiprische tatsache(messung) eine behauptung ist und ev. eine kurze erlaeuterung Deiner "interpretation" von "konstanz der lichtgeschwindigkeit" geben?

@gcwolle
Es gibt da ein sehr eindrucksvolles Video von Josef M. Gaßner bei der YouTube-University zum Thema Sind Naturkonstanten wirklich konstant? Dort führt er Hinweise ins Feld, dass auch in großer Entfernung von einigen Milliarden Lichtjahren und auch auf der Erde vor einigen Milliarden Jahren wichtige Naturkonstanten denselben Wert wie heute hatten.

Sind Naturkonstanten wirklich konstant? • Oklo-Reaktor • Quasare Absorptionslinien | Josef M. Gaßner

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Hallo und Danke für die erhaltenen Antworten!

Leider tue ich mich als einfacher Arbeiter mit zusammengestückeltem Wissen schwer damit, mich fachgerecht auszudrücken. Da sage ich dann schon mal Behauptung statt durch Messen festgestellte empirische Tatsache. Was mich schon vor Probleme stellt, weil eine Messung m.E. eine gewisse Ungenauigkeit enthält, so dass auch die Tatsache an sich keine Tatsache mehr ist, sondern nur eine Erfahrung, die durch Beobachtung oder Experimente gemacht wurde. Deswegen habe ich mich einfach nur gefragt, ob die LG wirklich eine Konstante ist, oder doch eine Variable, die aber bei der derzeitigen Meßgenauigkeit noch nicht als solche erkannt werden kann.

Das Video von Josef M. Gaßner erscheint mir da sehr vielversprechend, allerdings muß ich das noch für mich durcharbeiten, um alles so weit nachvollziehen zu können. Das wird wohl etwas dauern.

Erst einmal ein schönes Wochenende und nochmals meinen Dank an Alle für die Inspirationen, da habe ich einiges zum Überdenken.

Wolle

gcwolle schrieb:Ich komme auf die Frage, weil es auch heißt, daß Raum und Zeit nur zusammen existieren können (Unterschiedliche Entfernungen bedingenunterschiedliche Zeiten). Wenn das Universum aber expandiert, warum passiert das nur mit dem Raum?
Mir erscheint es logischer, daß die LG Anfangs nur winzig war, um in einer "Zeiteinheit" zum Ende des (ebenso winzigen) Raumes zu gelangen. Mit der Expansion des Raumes mußte auch die LG wachsen, um es weiterhin in einer "Zeiteinheit" zu schaffen.

Der Raum kann expandieren u. die Lichtgeschwindigkeit kann trotzdem konstant bleiben wir sie zur Zeit messen. Das Problem ist, dass wir über die Anfangsbedingungen dieses Prozesses nicht im klaren sind, also wie LG u. Raum miteinander von Anfang an verkoppelt sind, u. was heisst hier 'Anfang', Urknall?

Ich sehe die Konstanz der LG in Bezug auf das Alter des Universums nicht so eng, wir wissen nicht was los ist.. Was wir messen, sind auch keine 'Wellen', sondern nur Messungen, die mathematischen Wellengleichungen gehorchen, wer sagt, dass sie ewig gültig sind...

Hallo,

Die Lichtgeschwindigkeit ist in unseren Breiten, ca. 26.700 Lichtjahre von Sagittarius A* entfernt, mit der o.g. Große angegeben. In dieser Region hat sie diese Größe.

Im Innern der Milchstraße ist die LG etwas kleiner und außerhalb der MS ist sie etwas größer.
Das hängt mit der Dichte der elektrischen und magnetischen Feldlinien zusammen. Die Abweichungen sind m.E. aber relativ gering.

Es gibt doch diesen elektromagnetischen Linseneffekt, der fälschlich als Gravitationslinse bezeichnet wird. Gravitation wirkt immer auf eine Masse und nicht auf Feldlinien. Elektromagnetische Schwingungen haben keine Masse, daher auch Lichtgeschwindigkeit.

Dieser Effekt bedeutet, nahe einer Galaxie wird das Licht ein wenig abgebremst, da die Feldlinien stärker sind, somit kommt es zu einer Beugung, die aber minimal ist.

@eich-hörnchen

Mal abgesehen davon, daß Du auch hier Deine Aussagen wieder nicht belegst, kann Licht weder wirklich abgebremst noch beschleunigt werden. Lichtwellen bewegen sich in Materie durch die Kopplung des elektrischen Feldes an die Atome zwar meist langsamer fort als im Vakuum, jedoch sind die Lichtquanten hier auch nicht mehr die selben Photonen, mit denen sich das Licht mit Vakuumgeschwindigkeit ausbreitet, sondern es ist so gesehen eine neue Welle, die sich in Interaktion mit den Atomen im Medium langsamer fortbewegt.

eich-hörnchen schrieb:Dieser Effekt bedeutet, nahe einer Galaxie wird das Licht ein wenig abgebremst, da die Feldlinien stärker sind, somit kommt es zu einer Beugung, die aber minimal ist.

Deswegen wird die Lichtgeschwindigkeit in Vakuum angegeben...und in der Nähe von schweren, massereichen Objekt ist der Raum gekrümt...die Geschwindigkeit ändert sich aber nicht, das Licht hat eine andere Bahn.

@eich-hörnchen:

eich-hörnchen schrieb:Im Innern der Milchstraße ist die LG etwas kleiner und außerhalb der MS ist sie etwas größer.
Das hängt mit der Dichte der elektrischen und magnetischen Feldlinien zusammen. Die Abweichungen sind m.E. aber relativ gering.

Feldlinien sind nicht real, sondern nur eine Hilfsvorstellung mit sehr begrenztem Nutzen. Deine Argumentation ist völlig sinnlos.

Allgemein: Wenn Du etwas nicht verstanden hast, solltest Du Fragen dazu stellen, und nicht -- wie in Deinem obigen Beitrag -- zusammenfantasierte Behauptungen aufstellen.

Libertin schrieb:kann Licht weder wirklich abgebremst

hm

Libertin schrieb:meist langsamer fort als im Vakuum, jedoch sind die Lichtquanten hier auch nicht mehr die selben Photonen,

das Licht scheint also langsamer zu sein, aber irgendwie ein anderes Licht?
und darum ist das Licht trotzdem eine Konstante?

wie wahrscheinlich ist es bzw ist es theoretisch möglich, dass vor 10 Milliarden Jahren die Geschwindigkeit anders war?
ich hatte mal ein Gespräch mit einem Langzeit-Kreatonisten, der das in den Raum stellte ... und ich hab davon keinen blassen Schimmer.

Bishamon schrieb:das Licht scheint also langsamer zu sein, aber irgendwie ein anderes Licht?
und darum ist das Licht trotzdem eine Konstante?

Indem im Rahmen einer Raumzeit-Veränderung quasi das gesamte Bezugssystem mit verändert ist?

Aber an der Aussage von @Libertin bin ich auch gestolpert, ehrlich gesagt.

Edit: Durchgestrichen - ich hatte einen anderen Hintergrund im Kopf als den, der tatsächlich im Beitrag beschrieben ist.

gcwolle schrieb am 13.12.2019:wie sicher ist die Behauptung, daß die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum immer gleich ist? Ist die LG wirklich zu 100% eine Konstante?

Die Lichtgeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit der Kausalität. Sie beschreibt also auch die maximale Geschwindigkeit der Ausbreitung kausaler Effekte.

Alles was keine Masse hat bewegt sich immer mit Lichtgeschwindigkeit. (z.b Photonen - Licht)
Und nichts was Masse hat kann jemals auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt werden.
Das liegt einfach an der Geometrie unserer Universums.

Wäre die Lichtgeschwindigkeit nicht konstant, dann gäbe es keine Materie, zumindest keine stabile.



Ich versuchs nochmal anders zu erklären.

Wir haben die Raumzeit, die praktisch unsere Raumgeometrie widerspiegelt.
Da gibt es 3 räumliche und eine zeitliche Dimension.
Die Kausalität erstreckt sich über alle 4 Dimensionen und ihre "Geschwindigkeit" ist konstant.

Mit anderen Worten: Wir bewegen uns alle stets mit Lichtgeschwindigkeit durch die Raumzeit.
Alles was sich unterscheidet sind die Anteile dieser Geschwindigkeiten jeweils im Raum bzw. in der Zeit.

Geschwindigkeit im Raum = v1
Geschwindigkeit in der Zeit = v2
Lichtgeschwindigkeit = c
v1 + v2 = c

Daraus folgt: Je größer v1 umso kleiner v2 und umgekehrt.

Das ist die Zeitdilatation, die wir beobachten können. Die gäbe es nicht, wenn c nicht konstant wäre.

Bishamon schrieb:das Licht scheint also langsamer zu sein, aber irgendwie ein anderes Licht?
und darum ist das Licht trotzdem eine Konstante?

Nee, c bliebe als Kostante auch so gültig, denn Licht, das sich durch ein transparentes Medium wie Luft oder Wasser ausbreitet, wird sozusagen in einer Art Atomgitter festgehalten (reflektiert) wodurch der Eindruck entsteht, daß es sich in diesem scheinbar langsamer fortbewegt oder gar zum Stillstand kommt. Tatsächlich bewegt es sich aber auch dann immer noch mit Lichtgeschwindigkeit fort.

Also Vorsicht bei Überschriften und Einleitungen wie diesen hier:

Lichtgeschwindigkeit: Physiker verlangsamen Licht im Vakuum

Die Geschwindigkeit des Lichts im Vakuum ist eine Konstante. Diese Tatsache ist einer der Eckpfeiler der Physik. Wissenschaftlern auf den Philippinen gelang es nun jedoch, Licht im Vakuum zu verlangsamen.

https://www.trendsderzukunft.de/lichtgeschwindigkeit-physiker-verlangsamen-licht-im-vakuum/

Denn auch hier wurden die einzelnen Photonen via Rotationsänderung nicht realiter verlangsamt, sondern letztlich nur ihr Ausbreitungsweg verlängert.

@1.21Gigawatt

1.21Gigawatt schrieb:Alles was keine Masse hat bewegt sich immer mit Lichtgeschwindigkeit. (z.b Photonen - Licht)

Das Licht hat bewegte Masse sozusagen Energie.
m Grunde genommen ist damit die bewegte Masse nur eine andere Maßeinheit für Energie. Die zweite Antwort lautet also: da Photonen ja mit Lichtgeschwindigkeit extrem schnell sind, haben sie also doch etwas bewegte Masse, die allerdings sehr klein ist: Etwa 300 Millionen Photonen (je nach Farbe des Lichts) haben zusammen gerade mal die gleiche Masse wie ein einziges Proton oder Neutron, den elementaren Bestandteilen der Atomkerne. Die Gesamtmasse des Lichts, das pro Tag die Erde erreicht ist damit aber immerhin 168 Tonnen. Die Masse des Lichts sorgt übrigens auch dafür, dass Photonen von der Schwerkraft beeinflusst werden. (Archiv-Version vom 12.11.2020)
300Millionen Photonen je nach Farbe habe die Masse eines Protons

Phhu schrieb am 12.10.2020:300Millionen Photonen je nach Farbe habe die Masse eines Protons

Nur für Leute, die vllt. nicht den kleinen Artikel hinter dem Link lesen:

Bewegte Masse ist hier das Stichwort.

Die Masse auf die sich @1.21Gigawatt Aussage bezieht ist die Ruhemasse, die bei einem Photon tatsächlich 0 Beträgt.

Einfach mal in den Link von @Phhu schauen, schöner Artikel.

Jedoch würde ich gerne nochmal auf diesen Wiki-Abschnitt hinweisen:

In der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts existierten die verschiedenen Bezeichnungen in der Fachwelt nebeneinander, bis sich dort die moderne, heute gültige Definition durchsetzte: Mit Masse wird eine vom Bezugssystem unabhängige Systemeigenschaft bezeichnet. Es handelt sich dabei um die zur Ruheenergie gehörende Masse[6], gleichbedeutend zur früheren „Ruhemasse“. Die Bezeichnung „Ruhemasse“ ist damit obsolet.[7][5] Einstein selbst begründete die Wortwahl im Jahre 1948:[8]

Quelle: Wikipedia: Masse (Physik)#Veraltet: „relativistische Masse“ und „Ruhemasse“

Dann wird außerdem aus E=mc^2, welches mit einer relativistischen Masse arbeitet, E = \sqrt{m^2c^4 + p^2c^2} mit p als Impuls (siehe Wikipedia: Viererimpuls#Betrachtung in SI-Einheiten ).

1.21Gigawatt schrieb am 12.10.2020:Daraus folgt: Je größer v1 umso kleiner v2 und umgekehrt.

Das ist die Zeitdilatation, die wir beobachten können. Die gäbe es nicht, wenn c nicht konstant wäre.

Also ja, die Zeitdilatation resultiert aus der Konstanz von c. Aber mit diesem v1 + v2 hat das nichts zu tun. Der Vierervektor eines Objekts hat zwar tatsächlich immer die Norm c, d.h. für jedes Objekt immer und überall die gleiche Länge (was wahrscheinlich dein v1 + v2 = c bedeuten soll?). Das könnte man schon so deuten, dass sich jedes Objekt mit c durch die Raumzeit bewegt (in einem parallelen Thread hatte ich dazu schon was geschrieben). Aber das bezieht sich ja immer nur auf ein einzelnes Objekt, wohingegen die Zeitdilatation immer nur dann auftritt, wenn sich mindestens zwei Objekte relativ zueinander bewegen. (Ok, eigentlich geht es um Bezugssysteme, aber das tut erst mal nichts zur Sache.)