Relativitätstheorie relativ anschaulich

Tempolimit Lichtgeschwindigkeit

Zwei Schnappschüsse von Hochgeschwindigkeitsflügen

Beginnen wir mit einem Beispiel: ein Hochgeschwindigkeitsflug durch ein Tor. Das Tor, dem Brandenburger Tor in Berlin nachempfunden, ist für diese Illustration bunt eingefärbt (Bild 1 (oben), Bild 2): Die Vorderseite ist gelb, die Innenseiten der Torbögen haben eine dunkelrote Decke und rote bzw. orangefarbene Seitenwände, die Rückseite ist blau. Das Tor steht auf einem Boden aus quadratischen grauen Fliesen. Die folgenden Bilder zeigen Schnappschüsse von Durchflügen durch dieses Tor.

Brandenburger Tor mit ruhender Kamera aufgenommen
      Brandenburger Tor mit ruhender Kamera aufgenommen
v=0
Bild 2: Das Tor von schräg hinten, aufgenommen mit einer ruhenden Kamera. Die Rückseite ist der einzige Teil des Tors, der blau ist.
Brandenburger Tor bei 90% Lichtgeschwindigkeit
      Brandenburger Tor bei 99% Lichtgeschwindigkeit
v=0,9c
v=0,99c
Kameraposition Kameraposition
Bild 1: Zwei Aufnahmen eines Tors. Oben: Die Kamera ruht. Unten: Die Kamera nähert sich dem Tor mit 90% der Lichtgeschwindigkeit c. Beide Aufnahmen entstehen im selben Abstand vom Tor (siehe Skizze). Die Kamera ist zum Tor hin ausgerichtet.
Bild 3: Schnappschuss gegen Ende des Durchflugs durch das Tor. Die Kamera ist in Flugrichtung ausgerichtet. Zum Zeitpunkt dieser Aufnahme hat sie das Tor bereits wieder verlassen (siehe Skizze).

Bild 1 zeigt den Anblick des Tors beim Anflug. Hier sind zum Vergleich zwei Aufnahmen des Tors zu sehen, die am selben Ort (siehe Skizze) mit baugleichen Kameras entstehen. Die obere Aufnahme ist mit einer ruhenden Kamera gemacht, die untere mit einer Kamera, die sich dem Tor mit 90% der Lichtgeschwindigkeit nähert. Der Doppler-Effekt ist nicht berücksichtigt; die farbige Darstellung dient nur zur Verdeutlichung. Auf der Aufname der bewegten Kamera erscheint das Tor viel kleiner, außerdem sind Tor und Bodenfliesen verzerrt. Auf den ersten Blick ist das erstaunlich. Die bewegte Kamera empfängt ja genau dasselbe Licht, das die ruhende Kamera am selben Ort auch empfangen würde. Trotzdem entsteht nicht dasselbe Bild. Dazu mehr im nächsten Abschnitt.

Bild 3 zeigt den Anblick des Tors gegen Ende eines Durchflugs mit 99% der Lichtgeschwindigkeit. Die Kamera ist bei der Aufnahme in Flugrichtung ausgerichtet. Man erkennt die verzerrten Bodenfliesen jenseits des Tors. Das Tor selbst liegt nur noch zum Teil im Blickfeld der Kamera und erscheint stark verzerrt. An den Farben erkennt man, dass die Aufnahme die Innenseiten der Torbögen sowie die Rückseite zeigt. Wie aber kann es sein, dass Licht von der Rückseite des Tors in die Kamera gelangt? Einen ersten Hinweis gibt die Skizze in Bild 3. Sie zeigt, wo sich die Kamera zu dem Zeitpunkt, zu dem die Aufnahme entsteht, befindet: sie hat das Tor bereits durchquert. Dass Licht von der Rückseite des Tors diesen Ort erreicht, ist klar. Dass es in die Kamera eintritt (die ja in Flugrichtung blickt) bedeutet, dass die bewegte Kamera offensichtlich „nach hinten schauen“ kann.

Flug durchs Brandenburger Tor (langsam)
Flug durchs Brandenburger Tor (langsam)
MPEG1 320×240 (712 kB), MPEG1 640×480 (10.0 MB)
Flug durchs Brandenburger Tor (0,9 c)
Flug durchs Brandenburger Tor (0,9 c)
MPEG1 320×240 (712 kB), MPEG1 640×480 (7.1 MB)
Flug durchs Brandenburger Tor (0,99 c)
Flug durchs Brandenburger Tor (0,99 c)
MPEG1 320×240 (708 kB), MPEG1 640×480 (7.3 MB)
 
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AutorInnen: Ute Kraus, Datum: 28.01.2003
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