Warum fliegen Photonen immer mit Lichtgeschwindigkeit

Izaya schrieb:Oder wie willst du es nennen?

Ich würde es so ausdrücken das die Geschwindigkeit des Lichtes in Wasser nur 225.000.000 m/s beträgt.

@TangMi
Also statt "Lichtgeschwindigkeit" "Geschwindigkeit des Lichtes in Wasser".
Lichtgeschwindigkeit klingt irgendwie eleganter :D
Man kann genauer drauf eingehen und sagen "Lichtgeschwindigkeit im Medium" bzw. hier "Lichtgeschwindigkeit in Wasser".

Wobei es sich meist aus dem Kontext ergeben sollte.

Man darf nur nicht c sagen. Sonst gibt es da keine Probleme.

Wasser ist ein Medium aus Teilchen und kein Vakuum.
Die Photonen müssen sich da durchschlängeln dadurch wird der Weg länger. Im Prinzip fliegt das Photon immer noch mit Lichtgeschwindigkeit aber eben Umwege.
Wenn man jetzt ausrechnen würde wie lange Licht für einen Kilometer Weg benötigt wenn es ganz gerade fliegt kann man das dann vergleichen mit dem was das Licht durch einen Kilometer Wasser braucht.
Es braucht durch Wasser länger aber nur weil es nicht ganz gerade durch den Kilometer Wasser geflogen ist, sondern in Schlangenlinien.
Siehs einfach so an: Das Wasser ist Schnaps und das Licht war besoffen.
Wenn du aus der Kneipe besoffen heimtaumelst brauchste auch länger :D haha

@rene.eichler

Computer-Chip macht Licht unendlich schnell

Forscher haben einen Computer-Chip konstruiert, in dem die Phasengeschwindigkeit von Licht nicht nur die Lichtgeschwindigkeit überschreitet, sondern sogar unendlich schnell wird. Mit Hilfe eines Metamaterials ist es den Forschern gelungen den Lichtstrahl zu manipulieren. Der Chip ist in der Lage Licht in jeder erdenklichen Weise zu manipulieren: Er kann ihn verformen, zerren, quetschen und beugen – ohne dass dieser beim Übertragen Energie verliert.

http://www.forschung-und-wissen.de/nachrichten/technik/computer-chip-macht-licht-unendlich-schnell-13372237

Izaya schrieb:Man kann genauer drauf eingehen und sagen "Lichtgeschwindigkeit im Medium" bzw. hier "Lichtgeschwindigkeit in Wasser".

ok.

danke Sandro für den Link

da tut sich aber gleich die nächste Frage auf. Fliegt dann das Photon was mit Überlichtgeschwindigkeit fliegt , in der Zeit rückwärts?

@rene.eichler

Da fliegt kein Photon mit ÜLG. Schau dir mal den Wiki-Beitrag zur Phasengeschwindigkeit an, da steht alles drin:

Wikipedia: Phasengeschwindigkeit

also wenn ich das richtg verstehe könnte man sagen: das Photon ist ein Zug der mit Lichtgeschwindigkeit fährt und ich bewege mich im Zug nach vorn mit Überlichtgeschwindigkeit aber spätestens beim Zugführer ganz vorn im Zug ist der Spaß vorbei.

rene.eichler schrieb:also wenn ich das richtg verstehe könnte man sagen: das Photon ist ein Zug der mit Lichtgeschwindigkeit fährt und ich bewege mich im Zug nach vorn mit Überlichtgeschwindigkeit aber spätestens beim Zugführer ganz vorn im Zug ist der Spaß vorbei.

Quatsch...

...schau mal hier: Wikipedia: Weltlinie

:D Da ist er ja wieder, ... der berühmte Zug. Die RT ist offenbar wie keine zweite Theorie, eine Eisenbahn-Theorie.

Aber nun haben wir schon mal dieses Bild im Kopf, dann können wir auch damit weitermachen. Ich würde eher sagen, die Lok kommt ohne Zeitverlust am Zielbahnhof an (also meinetwegen mit ÜLG), aber die Waggons mit den Passagieren (die eigentliche "Information") kommt erst später an...

Es wird also keine Information bzw. Energie mit ÜLG transportiert.

die Frequenz ist aber doch eine Eigenschaft des Photons also auch die Phasengeschwindigkeit. Wie kann sie sich dann außerhalb des Photons bewegen?

Nerok schrieb:Das habe ich ja noch nie gehört..

Das ist das Problem, die meisten Leute verstehen nicht, was es heißt, in einer vierdimensionalen Raumzeit zu leben.

Peter0167 schrieb:Die eigentliche Frage (warum fliegt Licht mit LG?) verstehe ich sinngemäß nicht.

Peter0167 schrieb: Ist so ähnlich wie die Frage: Warum ist Wasser nass?

Nein ist es eben nicht. Man könnte die Frage auch anders stellen: Warum ist ausgerechnet die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum die kosmische Geschwindigkeitsbegrenzung? Warum nicht stattdessen 385 912 km/s ? Oder 3,44 m/s

Die Frage ist, warum sollte die Geschwindigkeit eines masselosen Quantenobjekts ausgerechnet festlegen, was sich wie schnell bewegen darf. Und die Antwort darauf lautet: Das tut es gar nicht! Es ist auch vollkommen unerheblich ob es sich der Welle-Teilchen-Dualismus auf das Teilchen angewendet werden kann (was bei allen Quantenobjekten der Fall ist), oder nicht. Von daher ist die ganze Diskussion über die Wellennatur des Lichtes an dieser Stelle ebenso überflüssig.

Der eigentliche Grund warum sich Licht mit Lichtgeschwindigkeit bewegt ist, dass dem ganzen noch etwas viel fundamentaleres zugrundeliegt. Und was ist das? Nun, @TangMi hat es bereits gesagt, alles, wirklich alles, bewegt sich innerhalb der vierdimensionalen Raumzeit mit exakt c. Der Begriff Lichtgeschwindigkeit ist daher irreführend; er sollte besser universale Wirkgeschwindigkeit genannt werden. Der Grund, warum das Ding Lichtgeschwindigkeit genannt wird ist einfach nur der, dass er beim Licht als ersten entdeckt wurde.

Das ist auch naheliegend, denn ausgerechnet Licht bewegt sich als masseloses teilchen mit c (der universellen Wirkgeschwindigkeit) auch gleichzeitig immer entlang einer der Raumachsen, statt wie massebehaftete Objekte gänzlich oder zum Teil auf der Zeitachse.

Das Problem mit unserer Wahrnehmung ist nämlich, dass wir nicht die Raumzeit wahrnehmen können, sondern eben nur Raum. Wir sehen Länge, Höhe und Breite - aber nicht Zeit. Könnten wir vierdimensional sehen, könnten wir auch in die Zukunft sehen, genauso wie wir in die Ferne blicken können. Das ist aber nicht der Fall - weswegen es zuallererst einen Einstein brauchte um festzustellen, dass sich die Zeit nicht von Länge, Höhe und Breite unterscheidet.

In der vierdiemnsionalen Raumzeit bewegt sich alles mit c, und c ist eine dimensionslose Große mit dem Wert 1. Wenn sich immer alles mit c= 1 bwegt, und man mehrere Achsen hat, dann kann man sagen, dass sich ein Objekt mit c auf einer Achse bewegt. Licht wäre so etwas, denn Licht bewegt sich immer gradlinig entlang einer Achse, mit genau c. Ein unbewegter Beobachter wäre ein anderes Beispiel. Er bewegt sich immer mit c entlang einer Achse - nämlich der Zeitachse.

Man könnte auch einen bewegten Beobachter haben, der sich mit 0,25 c entlang der Zeitachse bewegt, und mit 0,75 c entlang einer der drei Raumachsen. In unserer Wahrnehmung würden wir sagen, der Beobachter bewegt sich mit 75% der Lichtgeschwindigkeit durch den Raum.

Dadurch erst ergeben sich Phänomene wie Zeitdilatation und Längenkontraktion, wenn wir schneller werden. In Wahrheit nämlich werden wir gar nicht schneller - wir ändern unsere Richtung. Wir bewegen uns innerhalb der Raumzeit weg von der Zeitachse, hin Richtung der Raumachse, auf der wir beschleunigen.

Warum sich Licht immer mit Lichtgeschwindigkeit bewegt? Weil sich alles immer mit Lichtgeschwindigkeit. Und warum bewegt sich alles immer mit Lichtgeschwindigkeit? Weil das eine Naturkonstante ist. Ebenso könnte man fragen, warum Elektronen die Ladung -1 haben, Up-Qaurks aber +2/3. Warum haben Elektronen nicht stattdessen die Ladung -2,5 und Up-Quarks + 0,2? Diese fundamentalen Fragen sind naturwissenschaftlich nicht beantwortet.

Prinzipiell wären auch Universen denkbar, in den c = 25 m/s ist, zwei Zeitachsen vor- und zurücklaufen, mit 8 Raumdimensionen und Teilchen merkwürdigste Ladungszahlen besitzen und Kräften unterliegen, die in unserem Universum nicht einmal existieren. Aber in unserem Universum ist das halt nicht der Fall. Die Naturgesetze, sind so, wie sie eben sind.

Übrigens sei noch gesagt, dass aufgrund der vierdimensionalen Natur unseres Universums massebehaftete c (entlang einer der Raumachsen) deswegen nicht erreichen können, weil sie einen Impuls in Richtung Zukunft haben. Aus der Impulserhaltung folgt, dass eine gleichgroße Kraft aus der Gegenrichtung erfolgen müsste. Mit anderen Worten, eine Kraft müsste aus der Zukunft heraus in unsere Richtung (das heißt unsere gegenwart oder deren Vergangenheit) wirken, damit ein Teilchen seinen Impuls in Richtung Zukunft verliert. So eine Kraft wurdeallerdings noch nie beobachtet und widerspricht auch dem Kausalitätsprinzip.

So, fertig. Sorry für die Textwand. Rechtschreibfehler dienen der allgemeinen Belustigung.

@Gim

Ich habe selten eine so gute Erklärung gelesen. Mit deiner Erlaubnis drucke ich mir die mal aus :D.

Gim schrieb:In der vierdiemnsionalen Raumzeit bewegt sich alles mit c, und c ist eine dimensionslose Große mit dem Wert 1. Wenn sich immer alles mit c= 1 bwegt, und man mehrere Achsen hat, dann kann man sagen, dass sich ein Objekt mit c auf einer Achse bewegt. Licht wäre so etwas, denn Licht bewegt sich immer gradlinig entlang einer Achse, mit genau c. Ein unbewegter Beobachter wäre ein anderes Beispiel. Er bewegt sich immer mit c entlang einer Achse - nämlich der Zeitachse.

Unsere Bewegung durch die Raumzeit erfolgt auf zeitartigen Geodäten, während Licht sich auf Nullgeodäten bewegt.

Licht bewegt sich mit der Geschwindigkeit der Kausalität, genau wie alle anderen Dinge.

Peter0167 schrieb:Ich habe selten eine so gute Erklärung gelesen. Mit deiner Erlaubnis drucke ich mir die mal aus

Natürlich. da es aber mein geistiges Eigentum ist, kriege ich dafür 100 Allmy-Euro dafür. Pro Kopie, versteht sich.

@Gim:
Ich schließe mich da Peter0167 an (aber drucke nichts aus, keine Sorge :troll: ).
Das war wirklich erstklassig erklärt - danke dafür!

@HarryMcDonald

Was ja auch daran liegt, dass diese Erklärung ursprünglich von mir stammte, und nichts anderes als das fundamentale Gesetz ist, welche die SRT/ART ausmacht. Dabei möchte ich nur berichtigen, dass diese "Wirkgeschwindigkeit" wie eben gesagt lediglich die Geschwindigkeit der Kausalität ist.

@LeviaX1

Du solltest nicht so eingebildet sein. Die Erklärung stammt ursprünglich keineswegs von dir. Sie stammt vielmehr vom Reddit-User RobotRollCall, der oftmals mit Neill deGrasse Tyson identifiziert wird, auch wenn RobotRollCall stets von sich selbst behauptete, weiblich zu sein.

Wie dem auch sei, die Information selbst ist viel älter, als deine Mitgleidschaft hier bei allmystery, außerdem bin ich ziemlich stark davon überzeugt, sie auch schon gelesen zu haben, bevor ich irgendwas von dir in dieser Richtung gelesen hatte. Meine Ausführung ist die deutsche und aufs Minimum verkürzte Version des ursprünglichen textes von RRC, welche sehr detailiert und mit vielen anschaulichen Analogien geschmückt ist. Für jeden, der englisch kann, hier nachzulesen:

https://www.reddit.com/r/askscience/comments/fjwkh/why_exactly_can_nothing_go_faster_than_the_speed (Archiv-Version vom 20.10.2016)

@HarryMcDonald

Danke dafür, aber wie du siehst, bin ich nur Übersender der Botschaft.