Relativitätstheorie relativ anschaulich

Tempolimit Lichtgeschwindigkeit

Einleitung

Aus Beobachtungen der Jupitermonde hat Olaf Römer 1676 geschlossen, dass die Lichtgeschwindigkeit endlich sein muss. In der Zeit, in der Sie diesen Satz gelesen haben, sagen wir gut drei Sekunden, hat ein zügig laufender Fußgänger vor Ihrem Haus 5 Meter zurückgelegt, ein Auto im Stadtverkehr 40 Meter und ein Lichtblitz eine Million Kilometer - eine Strecke, die 25-mal um den Äquator führt. Die Lichtgeschwindigkeit, knapp 300 000 km/s, ist so extrem viel größer als jede andere Geschwindigkeit in unserem Alltag, dass wir für alle praktischen Zwecke so tun dürfen, als sei sie unendlich groß. Anders in der Astronomie: Ein Gamma-Burst erzeugt einen Feuerball, der sich mit annähernd Lichtgeschwindigkeit in das interstellare Medium ausbreitet. Und in den Jets von Quasaren wird Material fast mit Lichtgeschwindigkeit in den Raum geschleudert. Wenn wir diese extrem schnellen Materieströmungen beobachten, kommt die endliche Geschwindigkeit des Lichts zum Tragen und wirkt sich auf verblüffende Weise aus.

Die Lichtgeschwindigkeit ist aber nicht einfach nur eine hohe Geschwindigkeit. In Albert Einsteins Spezieller Relativitätstheorie von 1905 kommt zum Ausdruck, dass sie eine Grenzgeschwindigkeit ist: Sie ist das kosmische Tempolimit, das von keinem massebehafteten Objekt erreicht oder gar überschritten werden kann. Bei Annäherung an dieses Tempolimit werden relativistische Effekte wichtig, die bei Alltagsgeschwindigkeiten unmessbar klein sind. Wieviel Zeit zwischen zwei Ereignissen vergeht, beispielsweise, ist dann eine Frage des Standpunkts: Zwei Beobachter, die sich relativ zueinander mit hoher Geschwindigkeit bewegen, werden unterschiedliche Antworten geben. Dasselbe gilt für die Größe eines Objekts: Die Ausdehnung in Flugrichtung ist am größten für den Beobachter, der sich mit dem Objekt mitbewegt; alle anderen Beobachter, die eine Messung am bewegten Objekt durchführen, messen eine kleinere Länge. Ein Auto von 5 Metern Länge beispielsweise ist bei 100 Stundenkilometern um 2 x 10-14 Meter kürzer als in Ruhe; diese Strecke ist 10 000 mal kleiner als ein einzelnes Atom. Bei 90 Prozent der Lichtgeschwindigkeit dagegen wäre ein 5 Meter langes Gefährt auf 2,20 Meter verkürzt.

 
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AutorInnen: Ute Kraus, Datum: 14.07.2005
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