Die Relativitätstheorie - einfach erklärtQuarks&CoVorschauAktuellArchiv

Lichtgeschwindigkeit - nichts ist schneller Nichts ist schneller als das Licht. Mit rund 300.000 Kilometer pro Sekunde (Der genaue Wert im Vakuum ist c=299.792 Kilometer pro Sekunde, das entspricht 1.079.251.200 Kilometer pro Stunde.) ist die Lichtgeschwindigkeit das absolute Limit, sowohl für Materie als auch für Strahlung und Information. Das Erstaunliche ist jedoch nicht die Größe, sondern dass der Wert immer gleich bleibt, egal wie schnell sich die Lichtquelle oder der Beobachter bewegt. Was das heißt, wird an folgendem Beispiel klar: Man wirft aus dem Stand einen Apfel mit 30 Kilometern pro Stunde nach vorne. Der Apfel fliegt dann mit 30 Stundenkilometern. Jetzt setzt sich man ins Auto und fährt mit einer Geschwindigkeit von 50 Stundenkilometern. Wieder wirft man einen Apfel nach vorne. Der Apfel flitzt dann mit 50+30=80 Stundenkilometern über die Straße. Soweit so gut. Leuchtet man aus dem Stand mit einer Taschenlampe nach vorne, bewegt sich das Licht mit 300.000 Kilometern pro Sekunde. Nun führt man dieses Experiment wie oben im Auto aus, fährt also mit einer Geschwindigkeit von 50 Stundenkilometern und leuchtet mit der Taschenlampe nach vorne. Das Licht rast jedoch nicht mit Lichtgeschwindigkeit +50 Stundenkilometern dahin, sondern nach wie vor mit 300.000 Kilometern pro Sekunde. Es ist außerdem gleichgültig, ob die Lichtgeschwindigkeit vom Auto aus gemessen wird oder vom Straßenrand, der Wert bleibt immer gleich. Die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit wurde zuerst im Jahre 1887 im so genannten Michelson-Morley-Experiment nachgewiesen. Es war jedoch lange unklar, wie diese Tatsache zu deuten sei und welche Konsequenzen sich daraus ergaben. Erst Albert Einstein zeigte mit seiner Speziellen Relativitätstheorie einen Ausweg aus dem Dilemma. Und er machte deutlich, welche Auswirkungen diese Unveränderlichkeit hat: Sowohl die Zeit als auch der Raum verlieren ihre absolute Bedeutung. Die Zeit verläuft mit zunehmender Geschwindigkeit immer langsamer (Eine Uhr auf Reisen) und ein Gegenstand der sich mit fast Lichtgeschwindigkeit bewegt erscheint einem ruhenden Beobachter verkürzt. Das Michelson-Morley-Experiment: Bereits seit Beginn des 19. Jahrhunderts wusste man, das Licht aus Wellen besteht. Alle anderen bekannten Wellen waren stets an ein Medium gebunden. Schall breitet sich in z.B. Luft aus, Wasserwellen im Wasser. Daher nahm man an, dass auch das Licht an irgendeine Form von Medium gebunden war, das offensichtlich unsichtbar war. Dieses Medium wurde Lichtäther genannt. Es wurde angenommen, dass sich der Äther selbst in absoluter Ruhe befindet und sich jeder Körper, also auch die Erde, mit einer bestimmten Geschwindigkeit relativ dazu bewegt. Die beiden Physiker Albert Abraham Michelson und Edward Williams Morley wollten 1887 die Geschwindigkeit der Erde in diesem Äther mit Hilfe von Lichtstrahlen bestimmen. Dafür bauten sie ein äußerst genaues Messinstrument, ein so genanntes Interferometer. Die Idee dahinter: Die Geschwindigkeit des Lichtes wird in zwei verschiedene Richtungen gemessen, einmal in Bewegungsrichtung und einmal senkrecht dazu. Das Licht, das sich in dieselbe Richtung bewegt wie die Erde sollte schneller sein als das Licht senkrecht dazu. Doch so sorgfältig die beiden Forscher ihre Messungen auch ausführten, sie konnten keinen Unterschied in der Geschwindigkeit festellen. Die Lichtgeschwindigkeit blieb konstant. Die einzige mögliche Erklärung die auf der Hand lag war, dass sich die Erde in Bezug auf den Äther nicht bewegt, aber das wäre ein zu großer Zufall gewesen. Eine schlüssige Deutung wurde erst zwei Jahrzente später von Albert Einstein gefunden, die Spezielle Relativitätstheorie. Das Michelson-Morley-Experiment ist wahrscheinlich das bedeutenste missglückte Experiment in der Geschichte der Wissenschaft. Ulrich Grünewald

	1999 Westdeutscher Rundfunk	Sendedatum: 09.11.1999