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Lichtgeschwindigkeit (un)abhängig von Gravition?

Galaxien, Sterne, Planeten...
Beobachtungen und Physik der Himmelskörper (außer Schwarzen Löchern)
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erns
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Lichtgeschwindigkeit (un)abhängig von Gravition?

Beitrag von erns » 28. Jul 2018, 09:14

Hallo zusammen,

Stephen Hawking erklärt ja in seinem Buch "Die kurze Geschichte der Zeit", die gemessene Lichtgeschwindigkeit sei immer die gleiche. Hierbei wird als Beispiel genannt, dass zwar aus Sicht eines Beobachters außerhalb eines Zuges ein Lichtstrahl, der im Zug in Fahrtrichtung "losgeschickt" wird, eine größere Strecke als für einen Beobachter im Zug zurücklege, jedoch für ihn auch mehr Zeit vergehe als die Person innerhalb des Zuges. Somit sei die gemessene Lichtgeschwindigkeit immer gleich, egal wo man misst; und auch generell sei sie immer identisch (bzw. käme es zu geringen Abweichungen, wenn das Licht nicht im Vakuum verläuft).

Es ist jedoch offensichtlich, dass Licht von Gravitation beeinflusst werden kann (sonst gäbe es ja keine schwarzen Löcher).

Was ist nun richtig?


Bonusfrage:
Wenn ich in einem Zug sitze, der in entgegengesetzte Richtung mit gleicher Geschwindigkeit wie der oben beschriebene Zug fährt, vergeht für mich doch nach Einstein genau so viel Zeit wie im anderen Zug, und trotzdem ist die gemessene Strecke des Lichtstrahls relativ zu meinem Zug größer als die relativ zum anderen Zug. Somit komme ich doch auf zwei verschiedene Geschwindigkeiten des gleichen Lichtstrahls, oder?

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seeker
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Re: Lichtgeschwindigkeit (un)abhängig von Gravition?

Beitrag von seeker » 28. Jul 2018, 10:30

erns hat geschrieben:
28. Jul 2018, 09:14
Stephen Hawking erklärt ja in seinem Buch "Die kurze Geschichte der Zeit", die gemessene Lichtgeschwindigkeit sei immer die gleiche. Hierbei wird als Beispiel genannt, dass zwar aus Sicht eines Beobachters außerhalb eines Zuges ein Lichtstrahl, der im Zug in Fahrtrichtung "losgeschickt" wird, eine größere Strecke als für einen Beobachter im Zug zurücklege, jedoch für ihn auch mehr Zeit vergehe als die Person innerhalb des Zuges. Somit sei die gemessene Lichtgeschwindigkeit immer gleich, egal wo man misst; und auch generell sei sie immer identisch (bzw. käme es zu geringen Abweichungen, wenn das Licht nicht im Vakuum verläuft).
Der lokale Wert der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum ist immer gleich.
Du misst du ja auch nie direkt die Lichtgeschwindigkeit, sondern immer Abstand s und Zeit t.
Die Geschwindigkeit errechnest du dann erst daraus: V = s/t.
D.h.: Der Quotient aus Weg durch Zeit ist bei Messungen von Licht immer gleich.

(Das mit dem Vakuum müssen wir hier nicht berücksichtigen, das ist ein ganz anderer Effekt und nennt sich 'Dispersion'. Erhängt damit zusammen, dass Licht mit Materie (z.B. einem Gas) Wechselwrkung macht, wodurch es von außen gesehen effektiv verlangsamt gemessen wird. Du kannst dir das so vorstellen, wie wenn die Lichtquanten im Gas an den Gasmolekülen manchmal hin und her-gespiegelt werden, wodurch sich der Weg durch das Gas insgesamt verlängert.)

Schauen wir uns das genauer an:
Du hast z.B. einen Spiegel am einen Ende des Zugwaggons aufgehängt (Position A), und stellst dich dann ans andere Ende des Waggons (Position B), wo du einen Laser aufstellst, von dem ein Lichtimpuls in Richtung Spiegel abgestrahlt wird und von dort reflektiert wieder zurückkommt, wenn du auf einen Knopf drückst.
Nun misst du mit einem Meterstab den Abstand bzw. Weg s zwischen Position A und B. Nun drückst du auf den Startknopf und misst, wie lange es in Sekunden dauert (t), bis das Lichtsignal wieder zurückgekommen ist, also den Weg A->B->A zurückgelegt hat.
Du stellst fest: Ganz egal in welche Richtung der Zug fährt und wie schnell er fährt, du erhälst immer dasselbe Ergebnis auf deiner Uhr.

Das ist das, was du selbst messen kannst. Was du nicht selbst messen kannst ist der Wert, den irgendjemand anders misst, z.B. vom Bahnsteig aus.
Merke: Auch diese anderen messen nicht c direkt, sondern stets nur s und t. Der Punkt ist: Diese anderen erhalten gegebenenfalls andere Messwerte für s und t als du, jedoch immer so, dass der Quotiont s/t (=V) daraus immer denselben Wert ergibt, den auch du errechnet hast.

Daraus folgt: s und t für den Vorgang "Lichtsignal durchläuft den Weg A->B->A" sind nicht fix, sondern beobachterabhängig! Fix/für alle Beobachter gleich ist immer nur der Quotient V= s/t = c für diesen Vorgang. Deshalb spricht man von der Kónstanz der Lichtgeschwindigkeit, deshalb geht damit zwingend die beobachterabhängige Variablität von Raum und Zeit einher.
erns hat geschrieben:
28. Jul 2018, 09:14
Es ist jedoch offensichtlich, dass Licht von Gravitation beeinflusst werden kann (sonst gäbe es ja keine schwarzen Löcher).
Das obige war ein Effekt der SRT, das hier ist ein Effekt der ART. Ich würde das gerne noch zurückstellen, das könnte evtl. nur für Verwirrung sorgen.
Merken kann man sich aber schon einmal, dass sich daraus kein Widerspruch ergibt. Auch im Fall von Raumzeitkrümmung, z.B. in der Nähe eines SLs, ist die Lichtgeschwindigkeit für jeden dort messenden Beobachter (also lokal) immer 299.792.458 m/s.
erns hat geschrieben:
28. Jul 2018, 09:14
Bonusfrage:
Wenn ich in einem Zug sitze, der in entgegengesetzte Richtung mit gleicher Geschwindigkeit wie der oben beschriebene Zug fährt, vergeht für mich doch nach Einstein genau so viel Zeit wie im anderen Zug, und trotzdem ist die gemessene Strecke des Lichtstrahls relativ zu meinem Zug größer als die relativ zum anderen Zug. Somit komme ich doch auf zwei verschiedene Geschwindigkeiten des gleichen Lichtstrahls, oder?
Woher weißt du, dass die gleiche Zeit verging? Woher kennst du die Mess-Strecke im anderen Zug? Wenn zwei Leute A und B in zwei Zügen a und b sitzen, können sie das nur dann feststellen, wenn sie sich irgendwann wieder treffen und ihre Uhren vergleichen, dazu muss mindestens ein Zug irgendwann anhalten, umkehren und den anderen dann einholen. Sobald das geschehen ist, ergibt sich kein Widerspruch bei ihren Messungen.
Räumliche und zeitliche Abstände sind wenn sie gemessen werden stets lokal, d.h. man weiß zunächst immer nur im hier und jetzt, was Sache ist, man kann das nicht so ohne weiteres auf andere Orte und Zeiten übertragen, die raumzeitlich voneinander getrennt sind, messen/beobachten kann man das nicht - das ist wichtig. Vergleichen kann man das also nur rechnerisch. Und da muss man dann aufpassen, dass man keinen Mist ausrechnet.

Und das stimmt doch nicht?
erns hat geschrieben:
28. Jul 2018, 09:14
Wenn ich in einem Zug sitze, der in entgegengesetzte Richtung mit gleicher Geschwindigkeit wie der oben beschriebene Zug fährt, vergeht für mich doch nach Einstein genau so viel Zeit wie im anderen Zug, und trotzdem ist die gemessene Strecke des Lichtstrahls relativ zu meinem Zug größer als die relativ zum anderen Zug.
In beiden Zügen wird für beide Beobachter dasselbe Ergebnis aus den Messungen von s und t herauskommen: c = 299.792.458 m/s.
Grüße
seeker


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Denn tut man das, so verliert man zumindest ein Stück weit seine Unvoreingenommenheit, Objektivität.

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Re: Lichtgeschwindigkeit (un)abhängig von Gravition?

Beitrag von tomS » 28. Jul 2018, 12:05

Ganz kurz zur Gravitation: wenn du an einem Ort P die Lichtgeschwindigkeit eines Signals an diesem Punkt P misst, dann lautet das Ergebnis unabhängig von jeglicher Gravitation immer c; wenn du jedoch an einem Ort P die Lichtgeschwindigkeit eines Signals an einem anderen, entfernten Punkt Q bestimmst, dann kann das Ergebnis abhängig von der Gravitation auch kleiner c lauten.
Gruß
Tom

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Re: Lichtgeschwindigkeit (un)abhängig von Gravition?

Beitrag von Skeltek » 28. Jul 2018, 21:26

tomS hat geschrieben:
28. Jul 2018, 12:05
dann kann das Ergebnis abhängig von der Gravitation auch kleiner c lauten.
Je nach dem entweder kleiner oder größer.
Ja, wenn man selbst bei A starker Beschleunigung/Gravitation bzw Zeitdilatation ausgesetzt ist und c in einem anderen Punkt B des Weltalls mißt, dann vergeht die Zeit dort schneller. Von B aus betrachtet bewegen sich Photonen auf B mit dem üblichen c. Von A aus gemessen, bewegt sich das Licht in B schneller als mit c.
Sowohl Licht als auch Uhren gehen bei B schneller als bei A. In B selbst kann man keine Veränderung feststellen, da sich der Geschwindigkeitszuwachs von c als auch die Geschwindigkeit sonstiger Prozesse der Uhr exakt ausgleichen. Die Diskrepanz der unterschiedlichen Geschwindigkeiten kann man nur bei zwei unterschiedlichen Punkten im Weltall feststellen.

Lokal ist die Lichtgeschwindigkeit immer c, da Beobachter und Photon sich exakt am selben Ort befinden.
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Re: Lichtgeschwindigkeit (un)abhängig von Gravition?

Beitrag von Herr5Senf » 29. Jul 2018, 09:54

Warum länglich diskutieren ? wenn man es fertig lesen kann
http://www.d1heidorn.homepage.t-online. ... les_c.html
Man achte auf die Interpretation Stand 1911 und nach ART 1916 c' > c.
Gibt es ein Beispiel für c' < c ? dann her damit.

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Re: Lichtgeschwindigkeit (un)abhängig von Gravition?

Beitrag von Herr5Senf » 29. Jul 2018, 11:16

Aha, ist das nicht die Mißinterpretation eines Laufzeiteffektes, den manche gern auch bei Sagnac v+/-c so machen.
Als ich in Wien war, habe ich dort auch nur c gemessen, wie von Shapiro empfohlen trotz Blauverschiebung.
Naja der Heurige

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Re: Lichtgeschwindigkeit (un)abhängig von Gravition?

Beitrag von ralfkannenberg » 30. Jul 2018, 13:31

Hallo zusammen,

zu den beiden letzten Beiträgen ist anzufügen, dass sich ein ehemaliger dauerhaft gesperrter User unter fremder Identität ins Forum einzuschleichen versucht und Beiträge verfasst hat, auf die Herr Senf geantwortet hat.


Freundliche Grüsse, Ralf

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Re: Lichtgeschwindigkeit (un)abhängig von Gravition?

Beitrag von ralfkannenberg » 30. Jul 2018, 14:43

ralfkannenberg hat geschrieben:
30. Jul 2018, 13:31
ein ehemaliger dauerhaft gesperrter User unter fremder Identität ins Forum einzuschleichen versucht und Beiträge verfasst hat
Der jammert jetzt darüber und fühlt sich ungerecht behandelt, dabei vergisst er, dass das Zauberwort in solchen Fällen "Entschuldigung" lautet ...

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