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THEMA: Was bestimmt die Lichtgeschwindigkeit?

Was bestimmt die Lichtgeschwindigkeit? 02 Sep 2019 16:06 #56724

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Hallo Leute.
Ich bin kein Physiker oder Mathematiker. Die Kosmologie und Astrophysik hat mich aber schon immer fasziniert. Vor etwa einem halben Jahr bin ich auf das YouTube Channel von Urknall Weltall und das Leben gestoßen und verfolge seit dem gespannt die ganzen Videos.

Nun zu meiner Frage. Die Lichtgeschwindigkeit ist ja bekanntlich eine fundamentale Naturkonstante. Was es bedeutet, ist mir klar. Aber WAS bestimmt diese Konstante? Warum beträgt die Lichtgeschwindigkeit 3x10^8 km/s und nicht zb. 3x10^9 km/s?

Die Frage ist also nicht, ob sich etwas schneller als das Licht bewegen kann, sondern warum das Licht so schnell ist, wie es ist!
Ich hoffe ihr könnt mir helfen, denn darüber habe ich absolut nichts finden können...

Liebe Grüße, SergG. :)
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Was bestimmt die Lichtgeschwindigkeit? 02 Sep 2019 17:34 #56727

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Das Universum hat dieses so angepasst an alles andere, da es sich, aus sich heraus entwickelt und es halt diesen Wert damit alles andere was sich daraus ergibt so Passt wie es ist, eine Änderung lediglich von diesem Wert zerstört die Materie.

Ja ich kann alles, sogar definieren was ich nicht kann.

Man muss noch Chaos in sich haben, um einen tanzenden Stern gebären zu können.
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Was bestimmt die Lichtgeschwindigkeit? 02 Sep 2019 18:30 #56730

Warum die Naturkonstenten (neben der Lichtgeschwindigkeit gibt es ja noch weitere) die Werte annehmen, die sie haben, wissen wir nicht.

Was wir wissen ist:
- Nach allen Messungen haben die Naturkonstanten einen zeitlich konstanten Wert.
- Die Naturkonstanten haben extrem fein abgestimmt genau die Werte, dass in unserem Universum Leben möglich ist.

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Was bestimmt die Lichtgeschwindigkeit? 02 Sep 2019 19:26 #56733

SergG schrieb: Aber WAS bestimmt diese Konstante? Warum beträgt die Lichtgeschwindigkeit 3x10^8 km/s und nicht zb. 3x10^9 km/s?

Wenn Du das herausbekommst, ist Dir der Nobelpreis sicher.

Aber es gibt natürlich etliche Formeln, zB:
(ich lasse das Wurzelzeichen weg)
c = 1/²(μ0·ε0) = Z00 = 2α0Rk/μ0 = ²(2G·Ttrs) = ²(-2Φrs)
bzw Zusammenhänge
c = ²(E/m) = λ·f = v00
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Was bestimmt die Lichtgeschwindigkeit? 02 Sep 2019 19:32 #56734

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Der Raum mit seinen Eigenschaften und die quantenphysikalischen Gesetze bestimmen c.
Die Frage ist ob c eine Konsequenz anderer Gesetze ist oder c der Ursprung der Gesetze ist.

Ich habe ein Gehirn von der Größe eines Planeten, aber ich muss Türen öffnen!
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Was bestimmt die Lichtgeschwindigkeit? 02 Sep 2019 20:12 #56735

SergG schrieb: Nun zu meiner Frage. Die Lichtgeschwindigkeit ist ja bekanntlich eine fundamentale Naturkonstante. Was es bedeutet, ist mir klar. Aber WAS bestimmt diese Konstante? Warum beträgt die Lichtgeschwindigkeit 3x10^8 km/s und nicht zb. 3x10^9 km/s?

Also der Zahlenwert ist bestimmt durch die willkürliche Definition des Meters als den 10-millionsten Teil des Erdquadranten auf dem Meridian von Paris und die ebenso willkürliche Definition der Sekunde als den sechzigsten Teil einer Minute des in 24 Stunden zu 60 Minuten eingeteilten Tages.

Diese Definitionen sichd so nicht mehr gültig weil zu ungenau aber da bei der Neudefinition auf eine genauere Basis die Größen beibehalten wurden kann man das als den Ursprung der Zahl 299792458 m / s sehen.

Ansonsten gilt das voran geschriebene.
Manche der Naturkonstanten sind voneinander abhängig. z.B. bilden magnetischen Feldkonstante, elektrische Feldkonstante und Lichtgeschwindigkeit ein voneinander abhängiges System. Ein System aus n Größen benötigt rein mathematisch genau n-1 unabhängige fest definierte Konstanten um eindeutig bestimmt zu sein. Welche das sind hat mit praktischen Erwägungen, z.B. der Genauigkeit mit der sie gemessen werden können zu tun.

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Was bestimmt die Lichtgeschwindigkeit? 02 Sep 2019 20:41 #56737

Ergänzend sei angefügt, dass c eine Eigenschaft der Raumzeit ist.

Entsteht ein Photon, ein ruhemasseloses Teilchen, dann ist es augenblicklich mit c unterwegs. Es kennt keine Beschleunigung!

Auch Gravitationswellen breiten sich mit c aus.

C ist abhängig von der Energiedichte des Raumzeitmediums. Dieses Medium, von dem keiner recht weiß, aus was es besteht , muss im Vakuum der Raumzeit eine konstante Größe sein. Wäre sie das nicht, wäre auch c keine Konstante.

Bei der Expansion der RZ wird also Raum nachproduziert oder erzeugt, der immer die gleichen Eigenschaften aufweist.

Würde durch die Expansion dieses Medium quasi verdünnt, wäre c in Abhängigkeit dieser Verdünnung variabel, also eine Funktion der Zeit.

Thomas
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Was bestimmt die Lichtgeschwindigkeit? 03 Sep 2019 20:29 #56784

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Die bedeutendste Sekunde aller Zeiten ist die erste. Sie ist der Schlüssel zum Verständnis des Universums.

So haben die Prozesse, die sich in der ersten Sekunde abgespielt haben alles definiert.
urknall-weltall-leben.de/urknall-weltall...html?start=150#54008

Wahrscheinlich war auch der Symmetriebruch des Higgs-Feldes etwa ab 10^−10 sec über Erzeugung der Ruhemasse der Elementarteilchen und als Voraussetzung für das Wirken der fundamentalen Wechselwirkungen nach deren Auftrennung wichtig für die Naturkonstanten und Entstehung der geordneten Raum-Zeit.

„Wenn ich mir das Higgsfeld weiter ansehe, könnte ich mir vorstellen, dass es auch die Lichtgeschwindigkeit bestimmt. Es verleiht zwar dem Photon keine Masse aber es reduziert seine Geschwindigkeit auf c.“ (Kommentar #54241 von ra-raisch)
urknall-weltall-leben.de/urknall-weltall...inflation.html#54241

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Was bestimmt die Lichtgeschwindigkeit? 03 Sep 2019 22:23 #56791

c hängt nicht vom Gravitationspotential ab! c ist eine von allen Potentialen unabhängige Größe!

Der Energieinhalt eines Photons hängt dagegen sehr wohl von Gravitationspotentialen ab, aber sicher nicht die Geschwindigkeit des Photons.

Beziehe mich auf den letzt genannten Beitrag von Rainer, indem er schreibt, dass c on Gravitationspotentialen abhängig sei.

Thomas

PS: c als Vakuumlichtgeschwindigkeit verstehend
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Was bestimmt die Lichtgeschwindigkeit? 04 Sep 2019 09:05 #56815

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Hallo SergeG,

vom sehr geschätzten Josef M. Gaßner gibt es ein Video, das in die Richtung Deiner Fragestellung geht, möglicherweise hast Du es bereits endeckt:
urknall-weltall-leben.de/component/k2/it...rklich-konstant.html

Es gibt hier im Forum wohl keinen einzigen Leser, der sich diese Frage nicht auch stellt, ohne darauf eine Antwort zu finden. Insofern: willkommen im Club ;)

Das Bild, das wir uns von unserem Universum machen, ist leider ziemlich verpixelt. Ob wir es auf dem eingeschlagenen Weg noch deutlich nachschärfen können, weiß ich nicht. Vielleicht müssen wir stärker auf alternative Ansätze hören, vielleicht brauchen wir neue Querdenker vom Schlage eines Kopernikus. Den arrivierten Wissenschaften wird das nicht schmecken.

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Was bestimmt die Lichtgeschwindigkeit? 14 Sep 2019 07:41 #57188

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Unter der Lichtgeschwindigkeit c (etwa 3 x 10^8 m/s bzw. 300.000 km/s) versteht man also die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Licht im Vakuum. Die Geschwindigkeit eines Lichtstrahls ist abhängig vom durchquerten Medium.

In Materie ist Licht langsamer als im Vakuum, hier zur Anschaulichkeit ein paar Beispiele:
In bodennaher Luft ist die Lichtgeschwindigkeit geringer als im Vakuum (ca. 299.710 km/s), in Wasser beträgt sie etwa 225.000 km/s (−25 %) und in Gläsern mit hohem Brechungsindex bis hinab zu 160.000 km/s (−47 %).

Ein weiterer interessanter Aspekt zur Lichtgeschwindigkeit ist, daß in einem Medium Teilchen schneller sein können als das Licht im selben Medium. Wenn sie elektrisch geladen sind, wie etwa Elektronen, tritt dabei der Tscherenkow-Effekt auf: Die Teilchen strahlen Licht ab, so wie ein überschallschnelles Flugzeug den Überschallknall hinter sich her schleppt (hinter dem Flugzeug breiten sich die Schallwellen kegelförmig aus). Dies ist beispielsweise in Schwimmbadreaktoren beobachtbar. In ihnen befindet sich Wasser zwischen den Brennelementen. Die Betastrahlung der Spaltprodukte besteht aus Elektronen, die schneller sind als die Lichtgeschwindigkeit im Wasser. Das von ihnen abgegebene Tscherenkow-Licht lässt das Wasser blau leuchten.
de.wikipedia.org/wiki/Lichtgeschwindigke...Lichtgeschwindigkeit

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Was bestimmt die Lichtgeschwindigkeit? 14 Sep 2019 13:08 #57198

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Soso Materialabhängig? na also ich bin mir sicher zu wissen das Geschwindigkeit des Lichtes nur vom Brechungsindex abhängig ist, Lichtgeschwindigkeit bleibt Lichtgeschwindigkeit, egal welchen material es überwinden muss, die Bestandteile zwischen Phänomen und Beobachter beeinflussen das Ergebnis, denn es stimmt auch nicht das Licht in Materie Langsamer ist als in Vakuum, aus selbigen Grund Brechungsindex. Man nehme Caesium Gas, und Schwupps hast Überlicht Geschwindigkeit? :D Licht hat in einem Medium welches es nicht komplett absorbiert weiterhin Lichtgeschwindigkeit sollte eines emittiert werden so hat es auch diese Lichtgeschwindigkeit. Wie Thomas schon sagte es ist eine Unabhängige Größe, also bitte behandeln wir es weiterhin als solche.

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Was bestimmt die Lichtgeschwindigkeit? 14 Sep 2019 13:29 #57199

UN schrieb: Unter der Lichtgeschwindigkeit c (etwa 3 x 10^8 m/s bzw. 300.000 km/s) versteht man also die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Licht im Vakuum. Die Geschwindigkeit eines Lichtstrahls ist abhängig vom durchquerten Medium.

Vieleicht ist der Name etwas unglücklich gewählt. Wirkungsausbreitungsgeschwindigkeitskonstante wäre vieleicht besser um das c zu bezeichnen. Licht als Elektromagnetische Strahlung ist ja nur Ein Phenomen.
Naja, "speed of light" hat sich halt durchgesetzt.

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Was bestimmt die Lichtgeschwindigkeit? 14 Sep 2019 15:55 #57206

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Lieber Chris,

Der von Dir zu Recht hervorgehobene Brechungsindex kam auch im obigen Beitrag vor „und in Gläsern mit hohem Brechungsindex bis hinab zu 160.000 km/s (−47 %).“

Wünsche ein sonniges Wochenende,
UN

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Was bestimmt die Lichtgeschwindigkeit? 14 Sep 2019 17:18 #57210

Und wie ist das in der unmittelbaren Umgebung von schwarzen Löchern?

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Was bestimmt die Lichtgeschwindigkeit? 14 Sep 2019 18:13 #57212

Thomas schrieb: c hängt nicht vom Gravitationspotential ab! c ist eine von allen Potentialen unabhängige Größe!

borgi64er schrieb: Und wie ist das in der unmittelbaren Umgebung von schwarzen Löchern?

Im Potential ist c verlangsamt. Es ist zwar lokal immer der selbe Wert, aber aus der Ferne gemessen wirken Zeitdilatation und (radial) Raumdehnung auf jede Bewegung, auch auf die Lichtgeschwindigkeit (ebenso wie auf die lokale Messung)
Der Effekt könnte sein (ist!), dass ein Umweg um ein Schwarzes Loch schneller ist als der direkte Weg, und das Licht "sucht" sich findet ja immer den schnellsten Weg.

radial cr = σ²c = (1-rs/r)c
tangential ct = σ·c = ²(1-rs/r)c

Das nennt man Shapiroverzögerung.

Das hatten wir gerade erst in einem Parallelthread.
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Was bestimmt die Lichtgeschwindigkeit? 14 Sep 2019 18:32 #57215

Und das widerspricht nicht einem bekannten Postulat?

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Was bestimmt die Lichtgeschwindigkeit? 14 Sep 2019 18:40 #57217

Nein.

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Was bestimmt die Lichtgeschwindigkeit? 14 Sep 2019 18:54 #57221

In meinen Augen schon

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Was bestimmt die Lichtgeschwindigkeit? 14 Sep 2019 18:59 #57223

Hast du in deinen Augen ein schwarzes Loch?

PS:
Du hast gefragt ob das (was immer du mit das meintest) einem bekannten Postulat widerspräche. Die Antwort lautet Nein.
ra-raisch schrieb ausdrücklich dazu das c lokal immer den selben Wert hat. Ich gehe davon aus du hast den Wiki-Beitrag über die Shapiroverzögerung durchgearbeitet.
Also worin siehst du noch eine Verletzung des Postulats von Einstein konkret?

Die Shapiroverzögerung ist experimentell nachgewiesen.

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Was bestimmt die Lichtgeschwindigkeit? 14 Sep 2019 19:41 #57229

Es ist die Frage der Lokalität

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Was bestimmt die Lichtgeschwindigkeit? 14 Sep 2019 22:39 #57242

borgi64er schrieb: Es ist die Frage der Lokalität

Was ist "es" und welche Frage?

"Lokal", also in unmittelbarer Umgebung misst jeder überall c=c im Vakuum. Besteht aber zwischen Beobachter und Messobjekt ein großer Potentialunterschied, bekommst Du einen anderen Wert, je nach Vorzeichen des Unterschieds größer oder kleiner als c.

Der Unterschied zur Brechzahl nx in einem Medium ist der, dass die lokale Lichtgeschwindigkeit im Vakuum cΦ¹ tatsächlich die Obergrenze (an diesem lokalen Ort) ist. Im Medium kann sich hingegen etwas anderes schneller als cx = c/nx bewegen

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