Warum hat die Lichtgeschwindigkeit genau den Wert, den sie hat und keinen anderen?

16 Antworten

Hallo JWDHF,

die Lichtgeschwindigkeit c müsste eigentlich "Lichttempo" (engl. speed of light) heißen.

Geschwindigkeit im eigentlichen physikalischen Sinne (engl. velocity) ist nämlich eine Vektorgröße, eine Größe mit Richtung. Geschwindigkeit im alltäglichen Gebrauch (engl. speed) ist nur deren Betrag, das Tempo.

Lichtgeschwindigkeit steht offenbar mit dem Raum, der Schwerkraft und der Masse in Verbindung.

Mit Schwerkraft und Masse eher nicht, aber mit der Raumzeit. c verbindet einerseits räumliche und zeitliche Abstände, indem c sie auf natürliche (d.h. vor allem: nicht willkürliche) Weise vergleichbar macht. Gerade dadurch trennt c auch Zeit (genauer zeitartige Abstände) von Raum (genauer raumartigen Abständen).

Gibt es da einen Zusammenhang mit einer anderen Grösse, die das festlegt? Oder ist c selbst eine Basis-Grösse, die das andere bestimmt?

Beides ist möglich: Man kann sich die MAXWELL- Gleichungen mit den (mehr oder minder "vom Himmel fallenden" Konstanten ε₀ und μ₀ vornehmen und der aus diesen Gleichungen hergeleiteten Wellengleichung den Wert von c = 1/√{ε₀∙μ₀} entnehmen.

Andererseits kann man ebensogut sagen: c ist das maximale Tempo kausaler Beziehungen und bestimmt daher auch, wie die MAXWELLschen Gleichungen aussehen.

Woher ich das weiß:Studium / Ausbildung

Du kannst die Lichtgeschwindigkeit auch in nautischen Meilen pro Monat angeben, es spielt keine Rolle. -)Wir haben zunächst die Einheiten für Entfernungen und die Zeit festgelegt und ein großer Teil der Welt nutzt unser metrisches System. Die Messungen der Lichtgeschwindigkeit ergaben dann diesen festen Wert unter den bekannten Bedingungen.

In welchen Einheiten du die Geschwindigkeit ausdrückst, ist letztlich egal, da c eine fundamentale Naturkonstante ist.


JWDHF 
Fragesteller
 21.02.2023, 08:08

Danke!

1
Von Experte tunik123 bestätigt

Licht ist eine elektromagnetische Welle. Die Lichtgeschwindigkeit ist der Kehrwert der Wurzel des Produktes aus Elektrischer und Magnetischer Feldkonstante.

Das folgt direkt aus den Maxwellschen Gesetzen, die die elektrischen und magnetischen Felder beschreiben: https://de.wikipedia.org/wiki/Maxwell-Gleichungen

Daraus ergibt sich die Schwingungsgleichung für elektromagnetische Wellen und eben deren Geschwindigkeit.

Inzwischen ist es aber umgekehrt: Die Lichtgeschwindigkeit wurde als Basisgröße definiert und daraus andere Größen abgeleitet.

Woher ich das weiß:Studium / Ausbildung – Physikstudium

JWDHF 
Fragesteller
 21.02.2023, 08:07

Tolle Antwort, vielen Dank!

1
iSolveProblems  21.02.2023, 11:16
@JWDHF

Ich könnte dir dazu einen aufschrieb geben, in dem die wellengleichung gelöst wird über fouriertransformation, falls du daran interessiert bist

1

Weil: isso.
Den Grund für die Größe von Naturkonstanten zu erfragen ist eher etwas für Philosophen (oder gar Theologen) als für Naturwissenschaftler.
Es wurde z.B. verschiedentlich behauptet, eine Abweichung der Gravitationskonstante um 10 % vom bekannten Wert in die eine oder andere Richtung hätte die Entstehung des Universums, wie wir es kennen, unmöglich gemacht. Warum also genau der "passende " Wert? Zufall? Planung? Die dunkle Seite der Macht?
Wenn der Wert nicht "passen" würde, gäbe es niemanden, der sich darüber Gedanken machen könnte.


JWDHF 
Fragesteller
 21.02.2023, 08:13

Ja, danke!

0
Warum hat die Lichtgeschwindigkeit genau den Wert, den sie hat und keinen anderen?

Das kommt davon, wie wir Meter und Sekunden definieren. Oder meinst Du, dass natürliche Konstanten sich verändern sollten, um uns den Gefallen zu tun, nach unseren Definitionen glatte Werte zu ermöglichen?

Was nun bedingt, dass es ca. 300.000 km/h sind

Ich glaube, da irrst Du Dich gewaltig. Es sind nicht etwa 300'000 km/h, sondern um es genauso grob zu runden 300'000 km/s, also 3600 mal so schnell, wie von Dir behauptet.

Oder ist c selbst eine Basis-Grösse, die das andere bestimmt?

Wenn man es so sehen will... aber genau genommen ist es eine Naturkonstante und die seltsamen Werte liegen eher an unseren entsprechenden Definitionen der betreffenden Basiseinheiten.


JWDHF 
Fragesteller
 21.02.2023, 08:10

Natürlich meinte ich dreihunderttausend! Sonst wäre ja ein Bugatti Veyron schon mit Warpantrieb unterwegs! ;-)

0