Mysterium Lichtgeschwindigkeit

[U.-N. D.-Meister]

Ich finde es immer wieder erstaunlich wie einfach es wissenschaftliche Laien und Scharlatane schaffen, anderen wissenschaftlichen Laien mit stumpfen kaum in Ansätzen plausiblen Behauptungen von der Falschheit wissenschaftlich fundierter und mehrfach überprüfter Erkenntnisse zu überzeugen...

Vor wenigen Jahren schrieb ein leitender CERN-Physiker in der NZZ, dass sich die gesamte Physik durch zwanzig einfache Formeln beschreiben lasse. Selbstverständlich lassen sich mit Differenzialgleichungen oder mittels der Tensorrechnung dargestellte Funktionen zumindest näherungsweise mit Formeln der Elementarmathematik darstellen. Und da werden wohl die meisten selbst mit nur mittlerem Bildungsabschluss mitreden können.

Interessante Beispiele hierfür sind die Gedankenexperimente Albert Einsteins, mit denen er u.a. die nach seiner Meinung aus einer nach oben begrenzten Lichtgeschwindigkeit zu ziehenden Folgerungen darzulegen versucht. Im Gegensatz zu den meisten Physikern verwendet Einstein in seinen einführenden Werken eine nicht mit Fachtermini gespickte Sprache, so dass selbst eine betagte Großmutter durchaus kompeten über behauptete relativistische Phänomen urteilen kann…

Kannst du mir die Relevanz deiner in Bezug auf meinen von Dir zitierten Satz erläutern?

[Ekkard]

Ich kann 'U.-N. D.-Meister' gut verstehen, auch wenn ich dem Monitum von Schmettermotte zustimme. Die Einstein'schen Beispiele beweisen ganz klar, dass für verschiedene Inertialsysteme (ruhend, bewegt) dieselben Ereignisse nicht "gleichzeitig" erscheinen. Gleichzeitigkeit beruht auf der Newton'schen Fiktion eines unabhängigen Raumes und einer unabhängig verlaufenden Zeit. Wie Ergebnisse insbesondere am CERN, bei der Satellitennavigation und bei astronomischen Messungen zeigen, gibt es keine Möglichkeit, Gleichzeitigkeit unabhängig vom Beobachterstandpunkt und seiner Bewegung bzw. Beschleunigung festzustellen.

Es gibt nur eine Reihe von Leuten, die sich damit Geld verdienen, vom Mainstream abweichende Behauptungen aufzustellen. Diese sind teilweise derart verquast, dass man selbst als ausgefuchster Physiker nicht gleich dahinter kommt, wo sie Denkfehler begehen.
Der Zug mit der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit ist seit rund 100 Jahren abgefahren. Kein vernünftiger Mensch kann sich mit Fragen auseinander setzen, sprich, sich auf Fehlersuche begeben, wenn buchstäblich allen Messergebnissen zum Trotz an den Newton'schen Fiktionen von Raum und Zeit fest gehalten und mit ihnen (fehlerhaft) argumentiert wird.

Wer daran festhalten möchte - bitte sehr! Aber nicht behaupten, wissenschaftlich zu argumentieren!
Ich denke, das "Mysterium (Vakuum-) Lichtgeschwindigkeit" ist bis auf Weiteres (also z. B. der langsamen Veränderung ihres Wertes im Laufe der Geschichte unseres Universums) aufgelöst.

[petronius]

Aus Gründen der Fairness solltest Du aber zugeben, dass auch der Hubert Goenner die behauptete “relativistische” Krümmung des Lineals nicht nachweisen kann

natürlich nicht

denn es gibt völlig unabhängig von der lichtgeschwindigkeit keinen grund, daß eine solche auftreten sollte

an deiner stelle würde ich mich lieber auf  quantenfernwirkung stürzen (stichwort: verschränkte zustände), das ist zwar auch schon ein alter hut, wird aber immer noch gerne genommen

[Edwin]

Brauch mal Hilfe, wo ist mein Denkfehler?

Also, das Universum breitet sich ja aus. Da Licht das schnellste im Universum ist müsste fiolglich Licht an den Extrempunkten vorliegen. Demnach müsste die Geschwindigkeit mit der sich das Universum ausdehnt in Bezug zur Lichtgeschwindigkeit stehen.

Wenn nun aber behauptet wird, dass sich das Universum mit steigender Geschwindigkeit ausdehnt, so würde das bedeuten, dass sich das Licht an den Extrempunkten beschleunigt. Aber das kann ja nicht sein, wegen der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit. Mmmh...?

[Smiler]

Brauch mal Hilfe, wo ist mein Denkfehler?

Also, das Universum breitet sich ja aus. Da Licht das schnellste im Universum ist müsste fiolglich Licht an den Extrempunkten vorliegen. Demnach müsste die Geschwindigkeit mit der sich das Universum ausdehnt in Bezug zur Lichtgeschwindigkeit stehen.

Wenn nun aber behauptet wird, dass sich das Universum mit steigender Geschwindigkeit ausdehnt, so würde das bedeuten, dass sich das Licht an den Extrempunkten beschleunigt. Aber das kann ja nicht sein, wegen der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit. Mmmh...?

Licht entstand erst mit den ersten Sternen, die Expansionsrate des Universums lag am Anfang deutlich über der LG und auch jetzt noch bei Faktor ich glaube 3.
Der Raum selbst ist nicht an die LG gebunden, sonst wäre es immer hell und man könnte den Rand des Universums sehen. Weder das eine noch das andere ist möglich.
Hier gibt es aber schlauere, ich nehm gern immer einen Würfel gefüllt mit Wasser(unser Raum[zeit]). Innerhalb des Würfel gibt es max. Geschwindigkeiten und Objekte. Jetzt drängt "neuer" Raum(Wasser) überall rein und drückt die Objekte auseinander. Zeitgleich vergrößert sich der Würfel in alle Richtungen. Während alles im Würfel dem Medium und Gesetzen unterworfen ist, die im Würfel gelten, ist das für den Würfel selbst und den "Raum" in dem er liegt belanglos.

[Ekkard]

Brauch mal Hilfe, wo ist mein Denkfehler?

Also, das Universum breitet sich ja aus. Da Licht das schnellste im Universum ist müsste folglich Licht an den Extrempunkten vorliegen. Demnach müsste die Geschwindigkeit mit der sich das Universum ausdehnt in Bezug zur Lichtgeschwindigkeit stehen.

Wenn nun aber behauptet wird, dass sich das Universum mit steigender Geschwindigkeit ausdehnt, so würde das bedeuten, dass sich das Licht an den Extrempunkten beschleunigt. Aber das kann ja nicht sein, wegen der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit. Mmmh...?

Ein Bisschen laienhaft und pauschal hat das Smiler erklärt.
Man verwendet besser die Vorstellung der Raumzeit von einem Ballon, der aufgeblasen wird. Die auf ihm angeklebten „Rosinen“ (Welteninseln, Galaxien) bewegen sich dadurch alle voneinander weg. Je weiter sich eine „Rosine“ von uns weg befindet, umso schneller. (Ein Ballon ist allerdings eine 2-dimensionale Fläche. Wir müssen uns quasi in die Lage von Ameisen versetzen, die nur 2 Dimensionen kennen.) Im dreidimensionalen Raum muss der Ballon nicht einmal positiv gekrümmt und damit geschlossen sein. Es gibt aber ein ganz anderes Argument dafür, dass unser Raum keine „ausgezeichneten Punkte“, insbesondere keine Mitte und keine Oberflächenpunkte (Extrempunkte) aufweist.
Dies hängt mit seinem Alter und der begrenzten Lichtgeschwindigkeit zusammen. Sagen wir das Alter beträgt rund 14½ Milliarden (irdische) Jahre. Alles, was also weiter weg liegt als 14½ Mrd. Lichtjahre (eine Entfernungsangabe), liegt jenseits jener Teile der Welt, die Einfluss auf unseren Teil der Welt haben könnte. Diese Grenze nennt man „Ereignishorizont“. (Es gibt noch mehr solche Ereignishorizonte z. B. um Schwarze Löcher.)
Es gibt also in deinem Sinne keine „Extrempunkte“. Das Licht, das sich seit dem Urknall oder später ausbreitet, definiert unseren Ereignishorizont, ist aber keine feste Oberfläche wie bei einem Wasserwürfel (Smiler). Das Licht oder andere Objekte entziehen sich ab dem Ereignishorizont unserer Physik. Dazu am Ende mehr!
Smiler hat schon darauf hingewiesen, dass es Objekte (Sterne, ganze Galaxien) gibt, die sich mit mehr als Lichtgeschwindigkeit aus unserer Physik verabschieden. Sie werden für uns und unsere Welt bedeutungslos, weil der Informationsfluss quasi unterbrochen wird.

Licht entstand erst mit den ersten Sternen, die Expansionsrate des Universums lag am Anfang deutlich über der LG und auch jetzt noch bei Faktor ich glaube 3. …

Du verwechselst hier die Inflation während oder kurz nach dem Urknall mit der gegenwärtigen Expansion, gekennzeichnet durch die Rotverschiebung weit entfernter Galaxien. Die Ausdehnung des Weltraums in unserer (astronomischen) Nähe ist nahezu nicht vorhanden und ist erst in Millionen bis Milliarden Lichtjahren deutlich messbar.
Das Entscheidende für die Fragestellung nach den „Extrempunkten“ ist die Tatsache, dass unsere Welt von jedem Punkt aus gesehen endlich ist aber keine Oberfläche (Begrenzungsfläche) besitzt – in keiner Richtung. Unsere Astronomen können in jeder beliebigen Richtung in die Vergangenheit des Universums blicken, ohne auf eine Grenzfläche zu stoßen. Keine „Rosine“ auf unserem „Ballon“ ist besonders ausgezeichnet, so dass man z. B. sagen könnte, unsere Galaxie liege mehr am Rand oder weiter in der Mitte. Unsere Welt hat keine „ausgezeichneten“ Punkte beispielsweise keine Mitte, keine Ränder oder dergleichen.
Von jedem beliebigen Raumpunkt aus kann man die bekannten (astronomische) Messergebnisse (z. B. Rotverschiebung) erzielen bis zum jeweiligen Ereignishorizont. Ein „Dahinter“ entzieht sich der Physik.

[Noumenon]

Hier gibt es aber schlauere, ich nehm gern immer einen Würfel gefüllt mit Wasser(unser Raum[zeit]). Innerhalb des Würfel gibt es max. Geschwindigkeiten und Objekte. Jetzt drängt "neuer" Raum(Wasser) überall rein und drückt die Objekte auseinander. Zeitgleich vergrößert sich der Würfel in alle Richtungen. Während alles im Würfel dem Medium und Gesetzen unterworfen ist, die im Würfel gelten, ist das für den Würfel selbst und den "Raum" in dem er liegt belanglos.

Schön ist auch die Analogie eines Gummituches, das man rasch auseinanderzieht, während Käfer darauf herumkrabbeln...

[konform]

- - -
Wenn nun aber behauptet wird, dass sich das Universum mit steigender Geschwindigkeit ausdehnt, so würde das bedeuten, dass sich das Licht an den Extrempunkten beschleunigt. Aber das kann ja nicht sein, wegen der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit. Mmmh...?

Die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit ist reine Behauptung. In seinem Buch “Relativistic Propagation of of Light” weist Wallace Kantor auf eine Zahl von Beobachtungen hin, denen zufolge die Lichtgeschwindigkeit nicht konstant ist, sondern u.a. von der Bewegung des Beobachters abhängt.

Nebenbei: Seit dem ich mal nachgeschaut habe, wie der Herr Einstein auf die vierte Dimension gekommen ist, vor allem aber, wie er von der angenommenen Konstanz und Obergrenze der Lichtgeschwindigkeit die relativistischen Phänomen abgeleitet hatte, braucht der mir nichts mehr erzählen.

Kurzum: Albert wäre mit seine Relativitätstheorien besser in einem Kasperle-Theater aufgetreten...

[Bion]

In seinem Buch “Relativistic Propagation of of Light” weist Wallace Kantor auf eine Zahl von Beobachtungen hin, denen zufolge die Lichtgeschwindigkeit nicht konstant ist,...

Eine große Leuchte im Wissenschaftsbetrieb ist dieser Wallace Kantor augenscheinlich nicht.

Offenbar hat er das nicht verstanden, wogegen er anschreibt.

Kurzum: Albert wäre mit seine Relativitätstheorien besser in einem Kasperle-Theater aufgetreten...

Mit solchen Bemerkungen eröffnet man im Grunde nur, dass man die Dinge nicht versteht und offenbar auch nicht vernünftig argumentieren kann.

[Smiler]

Du verwechselst hier die Inflation während oder kurz nach dem Urknall mit der gegenwärtigen Expansion,

Ich bezog mich dabei eigentlich auf die gegenwärtige Entfernung der jetzt noch sichtbaren Galaxien am "Rand" die imho mit ca. 46 Milliarden Lj angegeben wird.

[Edwin]

Hi,

danke euch für die Aufklärung. Mit den Beispielen von euch (Wasserwürfel, Ballon, Gummituch) kann ich arbeiten.

Nun hab ich, bedingt durch diese Beispiele, neue Fragen.

Bei den Beispielen zeigten sich mir zwei Auffälligkeiten in Bezug auf den Raum.

1. Wasserwürfel: hier kommt ja "neuer Raum" hinzu, indem man Wasser (Raum) zugibt. Wo kommt der neue Raum her? Entsteht tatsächlich neuer Raum?

2. Ballon/Gummituch: hier wird der Raum ja sozusagen "gedehnt".
Wenn ich das im Vergleich mal weiterspinne so hat ein gedehntes Tuch ja auch leicht andere Eigenschaften als ein entspanntes Tuch. Man stelle sich eine Glaskugel auf einem entspannten Tuch und auf einen gedehnten Tuch vor, bei Letzterem sackt sie weniger Tief ein, da die Spannung sie nach oben drückt.
Da ja die Schwerkraft eine Eigenschaft des Raumes sein soll, könnte man doch annehmen, dass sich da (an der Schwerkraft) etwas messen ließe um diese Aussage, "der Raum dehnt sich", zu prüfen?
So nach der Hypothese, ein gedehnter Raum weist eine geringere Schwerkraft auf als ein ungedehnter (entspannter)?

[Ekkard]

@Konform: Du verwechselst immer noch (und immer wieder) die religiösen oder weltanschaulichen Gewissheiten mit dem, was die Methoden der Naturwissenschaftler zu Tage fördern:
Die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit ist ein sehr erfolgreiches Postulat, um gewisse Phänomene z. B. zerfallende Mesonen der oberen Atmosphäre an der Erdoberfläche, Gangunterschiede von Atomuhren in verschiedenen Höhen und bei verschiedenen Geschwindigkeiten zu beschreiben. Es kann durchaus sein, dass es andere Beschreibungsformen gibt. Aber erfolgreichere als die Gegenwärtigen gibt es nicht. Insofern sind deine Gewissheiten für die moderne Wissenschaftslandschaft unbrauchbar.

Dehnung des Universums:

Ich bezog mich dabei eigentlich auf die gegenwärtige Entfernung der jetzt noch sichtbaren Galaxien am "Rand" die imho mit ca. 46 Milliarden Lj angegeben wird.

Ja, gut! Nur kann man nicht weiter sehen, als rund 14,5 Mrd. Lichtjahre, weil von "dahinter" uns noch kein Licht (oder irgendeine andere Wirkung) zu uns gelangen konnte. In der Tat wird diskutiert, dass der gesamte Kosmos eine Ausdehnung von rund 50 Milliarden (46 Mrd. wäre auch ok) Lichtjahre umfasst. Da alles jenseits des Ereignishorizontes (eben 14,5 Mrd. Lichtjahre) keine Relevanz für uns hat, sind das sinnfreie Spekulationen: Es gibt einfach keine Information, die man in Formeln oder verbale Beschreibungen packen könnte.

1. Wasserwürfel: hier kommt ja "neuer Raum" hinzu, indem man Wasser (Raum) zugibt. Wo kommt der neue Raum her? Entsteht tatsächlich neuer Raum?

Stimmt! Der Raum selbst wird als substanzlos angesehen. Es handelt sich nach den gegenwärtigen Ansätzen lediglich um das Maß zwischen materiellen Dingen angefangen bei Strahlen über Teilchen bis zu Sternen und deren Reste.

Aber:
Die im Raum befindliche Materie (und Strahlung) wirkt auf den Raum (eigentlich auf die Raumzeit) zurück. Die Wirklichkeit ist vermutlich viel kompexer. Beispiel: "Dunkle Materie" (zur Erklärung der Hubble-Konstante, Stichwort: Rotverschiebung) und "dunkle Energie" (Antrieb der Expansion) sind nur Krücken, die die Ergebnisse astronomischer Messungen (mathematisch) so hinbiegen, dass gängige astronomische Formeln verwendbar bleiben.

2. Ballon/Gummituch: hier wird der Raum ja sozusagen "gedehnt".  
... , ein gedehnter Raum weist eine geringere Schwerkraft auf als ein ungedehnter (entspannter)?

Im Prinzip: Ja.
Wie oben beschrieben, wirkt die Materie im Raum auf diesen zurück. Es gilt momentan als sicher, dass die kosmische Energie- und Materiedichte die Gravitation(s-Konstante) bestimmt.
Die Fragestellung ist aber in voller Klarheit nicht zu beantworten. Denn wir können nicht einfach Materie in den Raum geben, um zu messen, ob und wenn ja, um wieviel die Gravitation zunimmt. Man kann nur mit Teleskopen (insbesondere den Radioteleskopen) den Himmel durchmustern und dabei die Umlaufbahnen und Zeiten der materiellen Objekte vermessen, womit sich die Gravitationskonstante abschätzen lässt. Da man ja zugleich in die Vergangenheit schaut, kann man die Gravitationskonstante vor etlichen Milliarden Jahren mit heute vergleichen. Es gibt Anzeichen dafür, dass sie wegen der heute geringeren Materiedichte abgenommen hat.

Leider kann man nicht weiter als einige Millionen Jahre nach dem Urknall zurück blicken (und messen), weil vor dieser Zeit das Universum undurchsichtig war. Die davor dramatisch höhere Materiedichte sollte eine deutlich höhere Gravitation zur Folge gehabt haben. Aber man kriegt das nicht heraus.

[petronius]

Die Wirklichkeit ist vermutlich viel kompexer. Beispiel: "Dunkle Materie" (zur Erklärung der Hubble-Konstante, Stichwort: Rotverschiebung) und "dunkle Energie" (Antrieb der Expansion) sind nur Krücken, die die Ergebnisse astronomischer Messungen (mathematisch) so hinbiegen, dass gängige astronomische Formeln verwendbar bleiben

das finde ich ja einen besonders spannenden aspekt

böse ausgedrückt, sind "Dunkle Materie" und "dunkle Energie" ja nur korrekturfaktoren, die eingeführt wurden, um die mathematische beschreibung der beobachtbaren realität der dann tatsächlich beobachteten realität anzupassen

(ich weiß schon, daß es nicht einfache faktoren im algebraischen sinn sind)

anders gesagt: wir haben ein modell der realität entwickelt, aber je genauer wir hinschauen können und je mehr wir über diese erfahren, desto mehr sehen wir, daß das modell nicht paßt. also muß es wieder angepaßt werden - erst mal wirklich nur per mathematischem "schönrechnen", indem man halt (scheinbar aus der blauen luft) sozusagen was dazunimmt, sodaß die summe wieder stimmt

genau das ist ja auch ein populärer "beleg" für thesen wie die konforms ("alles nur wichtigtuer und spinner, die sich halt irgendwas zusammenschustern, bis es für sie paßt")

was dabei vergessen wird, ist, daß naturwissenschaftliche theorienbildung halt genau so funktioniert, und auch wirklich funktioniert. auch das higgs-teilchen war ursprünglich einmal nur eine notwendig gewordene rechengröße...

ich rechne also stark damit, daß in zukunft auch "Dunkle Materie" und "dunkle Energie" eingehender verstanden bis schließlich nachgewiesen werden. garantien aber gibt es keine, wie schon marius müller-westernhagen wußte...

ganz und gar

[Ekkard]

Dem kann ich nur zustimmen!

[Edwin]

@petronius

Dem kann ich auch nur zustimmen.

Das Phänomenale ist ja, dass die Mathematik Hinweise auf bestimmte Faktoren gibt, die man dann auch oftmals gefunden hat (z.B. das erwähnte Higgsteilchen).
Sie hat fast schon prophetischen Charakter. Wie ein Orakel das der Wissenschaftler "befragt" und welches ihm dann einen Hinweis gibt.
Bedauer daher oftmals meine recht bescheidenen mathematischen Fähigkeiten.