Gibt es im Universum etwas, das schneller ist als das Licht?

(Dan Tri) – Licht bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von 299.792.458 km/s, einer Zahl, die als absolute Grenze des Universums gilt. Aber warum ist die Lichtgeschwindigkeit endlich und warum kann nichts diese Grenze überschreiten?

Einst versuchten Physiker, Licht zu „jagen“ (Abbildung: Getty).

Die Geschichte erstreckt sich über Jahrhunderte, von Galileos fehlgeschlagenem Experiment bis zu Einsteins modernen Beweisen, die das scheinbar Unmögliche erklären.

Von Galileo bis zu den ersten Messungen der Lichtgeschwindigkeit

Vor dem 17. Jahrhundert gingen die meisten Theorien davon aus, dass sich Licht augenblicklich ausbreitet oder dass seine Geschwindigkeit absolut ist. Galileo Galilei war jedoch der erste, der diese Hypothese anzweifelte.

1638 führten er und seine Assistenten auf zwei Bergen ein Experiment mit Laternen durch, um die Lichtverzögerung zu messen. Die Verzögerung war jedoch so gering (im Mikrosekundenbereich), dass die damaligen Geräte und menschlichen Reflexe die tatsächliche Lichtgeschwindigkeit nicht messen konnten. Trotz des Misserfolgs schlussfolgerte Galilei, dass Licht, „wenn nicht augenblicklich, so doch extrem schnell sein muss“.

Durch Galileis Experimente kam er zu der Erkenntnis, dass die Lichtgeschwindigkeit endlich ist, diese Zahl jedoch extrem groß ist (Foto: Medium).

Nur wenige Jahrzehnte später machte der Astronom Ole Römer die erste Schätzung. Bei der Betrachtung des Jupitermondes Io stellte er fest, dass der Zeitpunkt, zu dem Io in den Schatten des Jupiters hinein- und wieder heraustrat, mit der Position der Erde in ihrer Umlaufbahn variierte.

Diese kumulative Abweichung von mehr als 10 Minuten erklärte Römer mit der zusätzlichen Zeit, die das Licht für die längere Strecke benötigt. Daraus schätzte er die Lichtgeschwindigkeit auf etwa 214.000 km/s – ein für die damalige Zeit revolutionäres Ergebnis.

Im Jahr 1849 maß der Physiker Hippolyte Fizeau erstmals direkt die Lichtgeschwindigkeit mithilfe eines sich schnell drehenden Zahnrads in Kombination mit einem 8 km entfernten Reflektorspiegel.

Als die Zahnräder so schnell rotierten, dass das Licht durch den nächsten Zahn blockiert wurde, berechnete Fizeau eine Geschwindigkeit von etwa 315.000 km/s, also eine Abweichung von 5 % des heutigen Wertes. Dies war der Wendepunkt, der Licht von einer Hypothese zu einem Gegenstand quantitativer Studien machte.

Einstein und die absoluten Grenzen des Universums

Die größte Frage bleibt: Warum ist die Lichtgeschwindigkeit die ultimative Grenze? Im frühen 20. Jahrhundert löste Albert Einstein dieses Problem mit seinen berühmten Theorien.

Er stellte die Frage: Wenn eine Taschenlampe auf einer sich mit hoher Geschwindigkeit bewegenden Rakete montiert wäre, würde das emittierte Licht das Licht im Vakuum übersteigen? Die überraschende Antwort war nein, da Zeit und Raum nicht absolut sind.

Albert Einstein löste mit seiner Theorie das Problem des Lichts (Foto: Getty).

Nach der speziellen Relativitätstheorie (1905) nimmt die Masse eines Objekts zu, wenn es sich schnell bewegt, und gleichzeitig verlangsamt sich die Zeit. Bei Erreichen der Lichtgeschwindigkeit bleibt die Zeit stehen, die Masse wird unendlich und kann nicht weiter beschleunigen. Das macht es für kein Materieteilchen möglich, schneller zu sein als Licht.

Spätere Experimente bestätigten Einsteins Theorie nach und nach. 1964 beschleunigte der MIT-Forscher Bill Bertozzi Elektronen und entdeckte, dass Elektronen, wenn sie sich der Lichtgeschwindigkeit näherten, so schwer wurden, dass sie nicht mehr beschleunigt werden konnten.

In den 1970er Jahren nahmen die beiden Physiker Joseph Hafele und Richard Keating Cäsium-Atomuhren mit auf eine Weltumrundung . Bei ihrer Rückkehr stellten sie fest, dass die Uhren langsamer gingen als die Standarduhr im Labor. Dies war ein klarer Beweis für die Zeitdilatation.

Heutzutage müssen sogar GPS-Systeme auf Satelliten Zeitkorrekturen gemäß der Relativitätstheorie berechnen. Werden diese ignoriert, kann der Positionierungsfehler bis zu mehreren Kilometern betragen und zum völligen Zusammenbruch des gesamten modernen mechanischen Systems führen.

Die Lichtgeschwindigkeit ist daher nicht nur eine trockene Zahl, sondern eine grundlegende Grenze der Natur, die Grundlage der modernen Physik und Technologie.

Von Galileis Misserfolgen über Römers Fortschritt und Fizeaus Einfallsreichtum bis hin zu Einsteins Genie hat die Geschichte des Lichts eine Wahrheit bewiesen: In diesem Universum kann nichts schneller sein als das Licht.

Quelle: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/trong-vu-tru-co-thu-gi-nhanh-hon-anh-sang-20250929072502675.htm