Einweg-Lichtgeschwindigkeit

@continuum

Es ist nicht meine Aufgabe, hier zu belegen, dass eine Aussage falsch ist. Da hier aber noch andere User mitlesen, und das keine so große Sache ist, will ich da mal was mathematisch aufzeigen.

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Seien A und B zwei Punkte im Abstand L.


Die Einweg-Lichtgeschwindigkeiten lassen sich allgemein parametrisieren durch:



wobei \kappa \in (-1,1) eine mögliche Richtungsabhängigkeit beschreibt.


Die experimentell zugängliche Zweiweg-Laufzeit ergibt sich zu:



und ist damit unabhängig von \kappa.

Alle Experimente, die ausschließlich auf Hin- und Rückwegen oder lokalen Effekten beruhen (zum Beispiel Ablenkwinkelmessungen), können daher \kappa prinzipiell nicht bestimmen. Ein Umdrehen des Versuchsaufbaus vertauscht lediglich c_{AB} und c_{BA}, ohne die beobachtbaren Größen zu verändern.

Um \kappa zu bestimmen, müsste man die Laufzeit zwischen räumlich getrennten Punkten messen. Dies erfordert jedoch eine Synchronisation der Uhren an A und B.

Jede solche Synchronisationsvorschrift legt implizit einen Wert für \kappa fest. Damit geht die gesuchte Größe bereits in die Definition der Messung ein.


Folgerung:

• Die Einweg-Lichtgeschwindigkeit ist nicht unabhängig bestimmbar.
• Jeder Versuch, sie ohne Synchronisationskonvention zu messen, ist logisch zirkulär.

@nocheinPoet
Mit Arago konnte nicht die Höhe der Lichtgeschwindigkeit ermittelt werden, sondern ihre Konstanz. Nur darum gings. Vielleicht läßt sich ja diesmal das Mißverstehen vermeiden.

perttivalkonen schrieb:Vielleicht läßt sich ja diesmal das Mißverstehen vermeiden.

Das liegt ja an Dir, ob Du es dieses mal richtig verstehen kannst.

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Schauen wir es uns einfach genau an, Du hattest ursprünglich geschrieben:

1. perttivalkonen schrieb:Um herauszufinden, ob Licht von A nach B eine andere Geschwindigkeit hat als von B nach A, muss man nur den Versuchsaufbau umdrehen und nochmal messen.

sowie:


2. perttivalkonen schrieb:Einweg-Geschwindigkeitskontrolle ist also seit 1810 machbar.

Daraus folgt, dass der Versuchsaufbau nach deiner Darstellung geeignet sein soll, eine mögliche Richtungsabhängigkeit der Lichtgeschwindigkeit (A → B vs. B → A) experimentell zu unterscheiden.

Damit Du hier nichts missverstehst, frage ich noch mal explizit, willst Du behaupten, dass man so wie Du es darstellst, mit dem Experiment von Arago, eine Anisotropie von Licht, im Rahmen der gültigen Physik, konkret der SRT, feststellen könnte, wenn es sie dann geben würde?

Ja oder nein?

Frage ist ja recht einfach, also von der Wahl der Möglichkeiten zu antworten.

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Damit meine Position hier glasklar ist und nicht missverstanden wird, die Antwort ist nein.

Egal wie man es dreht und macht, man wird immer nur c im Rahmen der gültigen Physik messen können, das ergibt sich aus der Theorie selbst, dass ist prinzipbedingt.


Schauen wir mal weiter, nun schreibst Du es so:

perttivalkonen schrieb:Mit Arago konnte nicht die Höhe der Lichtgeschwindigkeit ermittelt werden, sondern ihre Konstanz. Nur darum gings.

Das ist inhaltlich eine deutlich abgeschwächte Aussage. Die Untersuchung der Konstanz ist unstrittig.

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Der entscheidende Punkt bleibt jedoch:

Eine lokale Messung wie bei Arago kann keine Aussage darüber liefern, ob sich die Lichtgeschwindigkeit zwischen zwei räumlich getrennten Punkten unterscheidet - auch nicht durch Umdrehen des Aufbaus.

Damit wird die ursprüngliche Schlussfolgerung durch die neue Formulierung nicht gestützt.

Nebenbei kurz erwähnt, ich hatte das mathematisch aufgezeigt, kannst da gerne nach einem Fehler suchen und den zeigen.

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Damit es hier nicht zu Missverständnissen kommt, erkläre ich es einfach noch einmal:

Wenn man ein Messgerät (wie das von Arago) im Raum dreht, misst man immer noch einen geschlossenen Pfad oder eine lokale Interaktion.

Selbst wenn das Licht richtungsabhängig wäre (Anisotropie), würden sich die Effekte bei einer Drehung innerhalb der SRT-Struktur exakt so gegeneinander aufheben, dass das Ergebnis immer c ist. Jedes Experiment, das nur eine einzige Uhr oder ein lokales Medium (wie ein Prisma bei Arago) verwendet, misst letztlich die Zweiwege-Lichtgeschwindigkeit (Hin- und Rückweg kombiniert).

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Es gibt sogar noch eine andere recht einfache gute Erklärung. Wäre die Einweg-Lichtgeschwindigkeit unabhängig messbar (was sie wäre, wenn man eine Anisotropie von Licht zwischen A → B vs. B → A feststellen könnte), so ließe sich daraus ein bevorzugtes Ruhesystem bestimmen. Damit wäre es möglich, eine absolute Bewegung relativ zum Raum selbst nachzuweisen.

Dies steht im Widerspruch zum Relativitätsprinzip (RP), nach dem alle Inertialsysteme physikalisch gleichberechtigt sind und keine ausgezeichnete Bewegungsrichtung existiert. Und das RP kommt von Newton.

Die prinzipielle Unbestimmbarkeit der Einweg-Lichtgeschwindigkeit ist daher kein technisches Problem, sondern eine direkte Folge der Struktur der zugrunde liegenden Theorie.

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Wenn es hier wen interessiert, kann ich dazu noch etwas mehr schreiben, auch ein Video zeigen und einen Physiker, der das alles bis hierher ganz genau erklärt und dann aber selbst noch meint, eine Methode gefunden zu haben, Einweg-Lichtgeschwindigkeit messen zu können. Aber auch das klappt so nicht, würde das gehen, gäbe es wohl einen Nobelpreis und die Physikbücher müssten umgeschrieben werden.

nocheinPoet schrieb:Schauen wir mal weiter, nun schreibst Du es so:

perttivalkonen schrieb:Mit Arago konnte nicht die Höhe der Lichtgeschwindigkeit ermittelt werden, sondern ihre Konstanz. Nur darum gings.

Das ist inhaltlich eine deutlich abgeschwächte Aussage. Die Untersuchung der Konstanz ist unstrittig.

Das ist nicht abgestritten.

Und daß diese Konstanz unstrittig ist, war der Knackpunkt, danke fürs Zustimmen.

Damit bin ich aber auch schon wieder raus und überlaß es Dir, Deinem Mißverstehen erneut mit zahlreichen Beiträgen weiter Ausdruck zu geben. Mir egal.

perttivalkonen schrieb:

nocheinPoet schrieb:Schauen wir mal weiter, nun schreibst Du es so:

perttivalkonen schrieb:Mit Arago konnte nicht die Höhe der Lichtgeschwindigkeit ermittelt werden, sondern ihre Konstanz. Nur darum gings.

Das ist inhaltlich eine deutlich abgeschwächte Aussage. Die Untersuchung der Konstanz ist unstrittig.

Das ist nicht abgestritten. Und daß diese Konstanz unstrittig ist, war der Knackpunkt, danke fürs Zustimmen.

Unfug, wenn das klar gewesen wäre, hättest Du ja gar nicht erst was an @continuum schreiben müssen.

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Was Du geschrieben hast, ist aber eindeutig, schauen wir es uns an:

continuum schrieb:So wie ich das lese, hat er die Konstanz der Zweiweg Lichtausbreitung gemessen.

Was @continuum hier schreibt, ist richtig.

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Du antwortest darauf mit:

perttivalkonen schrieb:Nein.

Ein Wort, ein Punkt, kein "aber". Also sagst Du alleine damit, Arago hat nicht die Konstanz der Zweiweg Lichtausbreitung gemessen. Oder ist Dein "Nein" kein Nein mehr?

• Dann die Frage, was hat er denn dann gemessen, wenn nicht das?
• Was bleibt denn dann da übrig?

Das Licht sich nicht anisotrop messen lässt, also auf Hin- und Rückweg, dass ist Stand der Physik, und @continuum benennt es so, Du sagst aber "nein".

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Halten wir es mal fest, Deine Aussage war ganz klar:

1. perttivalkonen schrieb:Um herauszufinden, ob Licht von A nach B eine andere Geschwindigkeit hat als von B nach A, muss man nur den Versuchsaufbau umdrehen und nochmal messen.
   

2. sowie:

   perttivalkonen schrieb:Einweg-Geschwindigkeitskontrolle ist also seit 1810 machbar.
   

Beide Aussagen sind falsch:

1. Du kannst den Versuchsaufbau umdrehen wie Du willst, im Rahmen der gültigen Physik und eben der SRT, kannst Du nicht herausfinden, ob Licht von A nach B eine andere Geschwindigkeit hat als von B nach A.
   
   
2. Einweg-Geschwindigkeitskontrolle ist nicht seit 1810 machbar, bis heute nicht, prinzipiell nicht.

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Für User die hier mehr verstehen wolle, und an Dich @continuum, das Kernargument von @perttivalkonen ist, der Grad der Ablenkung ist geschwindigkeitsabhängig, ja, er schreibt es nicht explizit, ist aber nun mal das was Arago da versucht hat. Das ist zwar die Newtonsche Vorstellung von Licht (Teilchentheorie), die Arago eben auch 1810 im Kopf hatte, aber sie ist im Kontext der SRT schlicht unvollständig.


Das Problem:

In einem anisotropen Universum (wo Licht in eine Richtung schneller wäre als in die andere) würde sich nicht nur die Geschwindigkeit des Lichts ändern, sondern auch die Materieeigenschaften des Prismas und die Geometrie des Versuchsaufbaus (Lorentz-Kontraktion).


Die Realität:

Die Wellenlänge und die Frequenz des Lichts transformieren sich so, dass der Brechungsindex n und der daraus resultierende Winkel für den lokalen Beobachter immer exakt gleich bleiben. Man kann eine Richtungsabhängigkeit nicht über einen Winkel nachweisen, wenn die gesamte Physik (inklusive der Atome im Prisma) derselben Richtungsabhängigkeit unterliegt. Das ist das Prinzip der Relativität, das er offenbar nicht ganz durchdrungen hat.

@perttivalkonen

continuum schrieb:(1/c+) + (1/c-) = 2/c

Meine Antwort sowie die Formel war stets, dass es sich dabei um einzelne Einweg‑Werte handelt, die nicht direkt messbar sind und von der gewählten Uhrensynchronisation abhängen, ohne die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit c infrage zu stellen. Ich weiss nicht wie man hier Formeln korrekt Posten kann, deswegen hab ich Klammern drum gelegt. Aber @nocheinPoet hat es für uns sehr schön beschrieben. Danke an dieser stelle.

Das habe ich noch korrigiert obwohl ich eigentlich nur aufzeigen wollte und nur verdeutlichen, dass Hin‑ und Rückweg zusammen die konstante Zweiweg‑Lichtgeschwindigkeit c ergeben. Und auch wenn das jetzt nicht so gut rübergebracht habe, ist es zumindest für mich kein Problem, immer zu lernen. Aber dein ellenlanges Mathematik geschnipsel, war für mich eher von grundlegender Natur und mehr nicht, was du mir aufzeigen wolltest und hat nichts beigetragen für die Einweg-Lichtgeschwindigkeit.

Und nochmals zur erklärung was für mich die Einweg‑Lichtgeschwindigkeit eigentlich bezeichnet, nämlich die Geschwindigkeit des Lichts auf dem Weg von einem Punkt A zu einem Punkt B, also nur in eine Richtung. Um sie zu messen, braucht man zwei räumlich getrennte Uhren, deren Synchronisation bereits Annahmen über die Lichtgeschwindigkeit voraussetzt.

Diese ist prinzipiell schwer messbar, weil man dafür zwei exakt synchronisierte Uhren an verschiedenen Orten braucht und genau diese Synchronisation setzt bereits Annahmen über die Lichtgeschwindigkeit voraus. Wie auch von @nocheinPoet besser erklärt worden ist, als von mir.


Deshalb ist experimentell nur die Zweiweg‑Lichtgeschwindigkeit (Hin‑ und Rückweg) direkt messbar, die konstant c ist. Und ich streite die Konstanz nicht ab. Die Konstanz von c bleibt also völlig unangetastet, es geht nur um die Messbarkeit und Definition, nicht um eine Widerlegung.

Danke trotzdem allen fürs mitdiskutieren.

continuum schrieb:Deshalb ist experimentell nur die Zweiweg‑Lichtgeschwindigkeit (Hin‑ und Rückweg) direkt messbar, die konstant c ist.

Wie gesagt, nur, was die Höhe von c betrifft, ist das richtig. Die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit dagegen läßt sich auch via Aragos Versuchasufbau herausfinden (nicht aber der Wert von c). Darum aber ging es Dir von Anfang an

continuum schrieb am 18.04.2026:Einsteins Standardannahme setzt voraus, dass Licht sich in alle Richtungen gleich schnell ausbreitet. Diese Annahme ist äußerst erfolgreich, aber sie ist letztlich eine Konvention, keine direkte Messung. Alternative Synchronisationsschemata führen zu anderen Einweg‑Geschwindigkeiten, bleiben jedoch physikalisch äquivalent, solange die Zweiweg‑Geschwindigkeit konstant ist.

Mein Einwand war der, daß die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit durchaus belegt ist, sodaß Deine Annahme sich erledigt hat, Licht bei ner Zweiwege-Geschwindigksitsmessung könne ja (richtungsabhängig) mal schneller sein, mal langsamer, nur in Summe müsse halt c rauskommen. Daß ich auf genau diese Konstanz hinaus wollte, nicht auf die Höhe der Geschwindigkeit, hattest Du durchaus bemerkt, als Du mir entgegnetest

continuum schrieb:So wie ich das lese, hat er die Konstanz der Zweiweg Lichtausbreitung gemessen.

um dann doch wieder die unterschiedlichen Geschwindigkeiten pro Einweg zu retten. Was wie gesagt nicht taugt, da Aragos Aufbau nur "Einweg" berücksichtigt.

Und nein, noch immer werden dabei keine Uhren gebraucht.

Dennoch werde ich mich jetzt auch von Dir hier verabschieden. Wenn Du es jetzt noch immer nicht verstanden hast, wirst Du es auch bei weitderen Erklärungen nicht. Letztlich ist alles gesagt, ich überlasse das Feld der schulterklopfenden Merkbefreiung.

perttivalkonen schrieb:Mein Einwand war der, daß die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit durchaus belegt ist, sodaß Deine Annahme sich erledigt hat, Licht bei ner Zweiwege-Geschwindigksitsmessung könne ja (richtungsabhängig) mal schneller sein, mal langsamer, nur in Summe müsse halt c rauskommen. Daß ich auf genau diese Konstanz hinaus wollte, nicht auf die Höhe der Geschwindigkeit, hattest Du durchaus bemerkt, als Du mir entgegnetest

perttivalkonen schrieb:Wie gesagt, nur, was die Höhe von c betrifft, ist das richtig. Die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit dagegen läßt sich auch via Aragos Versuchasufbau herausfinden (nicht aber der Wert von c). Darum aber ging es Dir von Anfang an

Sag mir nicht was ich meinte.

Denke hier liegt ein Missverständnis vor.
Aragos Versuch (wie auch verwandte Experimente) zeigt die Isotropie der Lichtausbreitung in lokalem Sinne, also dass es keinen richtungsabhängigen Effekt nachweisbar gibt. Er misst jedoch keine Einweg‑Lichtgeschwindigkeit, sondern arbeitet ausschliesslich mit lokalen Prozessen und einer einzelnen Uhr.
Genau deshalb bleibt die Einweg‑Lichtgeschwindigkeit definitions bzw. synchronisationsabhängig, während die Zweiweg‑Lichtgeschwindigkeit konstant ist. Das bestreitet weder die SRT noch meine Aussage.

Die physikalische Konstanz von c ist experimentell belegt, die Aufteilung auf Hin‑ und Rückweg ist es nicht, und daran ändert auch Aragos Aufbau nichts.

Wikipedia: Einweg-Lichtgeschwindigkeit

continuum schrieb:Und nochmals zur Erklärung was für mich die Einweg‑Lichtgeschwindigkeit eigentlich bezeichnet, nämlich die Geschwindigkeit des Lichts auf dem Weg von einem Punkt A zu einem Punkt B, also nur in eine Richtung. Um sie zu messen, braucht man zwei räumlich getrennte Uhren, deren Synchronisation bereits Annahmen über die Lichtgeschwindigkeit voraussetzt.

Diese ist prinzipiell schwer messbar, weil man dafür zwei exakt synchronisierte Uhren an verschiedenen Orten braucht und genau diese Synchronisation setzt bereits Annahmen über die Lichtgeschwindigkeit voraus.

So schaut es aus, und viele erkennen nicht, dass die Synchronisation der Uhren generell enthalten ist und diese sich auf die SRT stützt.

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continuum schrieb:Denke hier liegt ein Missverständnis vor.

Offensichtlich, aber nicht auf Deiner Seite.

continuum schrieb:Aragos Versuch (wie auch verwandte Experimente) zeigt die Isotropie der Lichtausbreitung in lokalem Sinne, also dass es keinen richtungsabhängigen Effekt nachweisbar gibt. Er misst jedoch keine Einweg‑Lichtgeschwindigkeit, sondern arbeitet ausschließlich mit lokalen Prozessen und einer einzelnen Uhr.

Genau deshalb bleibt die Einweg‑Lichtgeschwindigkeit definitions bzw. synchronisationsabhängig, während die Zweiweg‑Lichtgeschwindigkeit konstant ist. Das bestreitet weder die SRT noch meine Aussage.

Die physikalische Konstanz von c ist experimentell belegt, die Aufteilung auf Hin‑ und Rückweg ist es nicht, und daran ändert auch Aragos Aufbau nichts.

Ja.

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continuum schrieb:Um sie zu messen, braucht man zwei räumlich getrennte Uhren, deren Synchronisation bereits Annahmen über die Lichtgeschwindigkeit voraussetzt.

Das ist so richtig, wo hast Du das her?

Denn das ist der Punkt, es steckt schon immer wo drin.

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continuum schrieb:Diese ist prinzipiell schwer messbar, weil man dafür zwei exakt synchronisierte Uhren an verschiedenen Orten braucht und genau diese Synchronisation setzt bereits Annahmen über die Lichtgeschwindigkeit voraus.

Ja, und man kann sich da lustige Dinge ausdenken, zwei Uhren an einem Ort, synchronisiert, jede bekommt den gleichen Impuls von der Stärke, aber andere Richtung und wenn sie 10 s anzeigen, nochmal einen Impuls, gleiche Größe, andere Richtung, wir haben zwei Uhren, die einen Abstand haben und synchronisiert sind, und das ohne Licht.

Möchte man meinen, aber auch das geht nicht, weil in "gleich großer Impuls" steckt Zeit drin, und schon haben wir die SRT drin.

Der Kern ist die Anisotropie, die Frage, kann man feststellen, ob sich Licht von A nach B mit einer anderen Geschwindigkeit bewegt, als von B nach A.

Und nein das kann man nicht, prinzipiell nicht, nicht mit dem Experiment von Arago und auch nicht anders.

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Und da ist eben der Irrtum von @perttivalkonen, oder der Fehler in der Aussage:

perttivalkonen schrieb:Um herauszufinden, ob Licht von A nach B eine andere Geschwindigkeit hat als von B nach A, muss man nur den Versuchsaufbau umdrehen und nochmal messen.

Selbst wenn Licht von A nach B eine andere Geschwindigkeit hätte, als von B nach A, kann man es nicht herausfinden, wenn man den Versuchsaufbau von Arago umdreht und nochmal misst.