Welt der Naturwissenschaften
(Scientific Medley)

 Jahresübersicht 2011

Die schönsten Träume von Freiheit werden im Kerker geträumt.
(Friedrich Schiller)

27. Juli 2024

c ist die Abkürzung für das lateinische Wort „celeritas“, was so viel wie Geschwindigkeit, eher Schnelligkeit, bedeutet. Heute wird in der Physik jede Geschwindigkeit unterhalb der Lichtgeschwindigkeit mit v (velocitas), die Lichtgeschwindigkeit selbst mit c abgekürzt. Den genauen Wert der Vakuumlichtgeschwindigkeit erfährt man aus einem Lehrbuch, aus dem Internet oder vom Dach des Bregenzer Festspielhauses: c hat den Wert von 299792458 Metern pro Sekunde, die Leuchtschrift war sogar im letzten James Bond-Film zu sehen. Das Bregenzer Kunstprojekt mit physikalischem Hintergrund gibt den meisten Festspielbesuchern Rätsel auf.

Licht ist, wie der englische Physiker Michael Faraday erstmals vermutete und sein kongenialer Freund James Clerk Maxwell (1831-1879) beweisen konnte, eine elektromagnetische Welle. Dazu zählen auch Radiowellen, RADAR, Infrarotlicht sowie UV-, Röntgen- und Gammastrahlen. Sie alle breiten sich mit Lichtgeschwindigkeit aus.

Die Lichtgeschwindigkeit hat erstmals ein Astronom namens Olaf Römer (1644-1710) durch Beobachtung des Jupitermondes Io annähernd bestimmt. Da die führenden Astronomen damals glaubten, die Lichtgeschwindigkeit sei unendlich groß, blieb Römers Erkenntnis unbeachtet. Erst im späteren achtzehnten Jahrhundert setzte sich die Erkenntnis durch, dass Licht eine bestimmte Geschwindigkeit hatte. Licht und alle anderen elektromagnetischen Wellen benötigen von der Erde zum Mond etwas mehr als eine Sekunde, von der Sonne zur Erde etwas über acht Minuten, von der Sonne zum Rand des Sonnensystems rund fünf Stunden und von einem Ende der Milchstraße zum anderen hunderttausend Jahre. Da der Polarstern von der Erde 430 Lichtjahre entfernt ist, braucht das Licht zu uns 430 Jahre. Wir sehen also den Polarstern heute, wie er 1581 ausgesehen hat. Damals wurde der Pirat Francis Drake von Königin Elisabeth I. zum Sir geadelt.

Einstein erkannte, dass es wegen der Begrenztheit der Lichtgeschwindigkeit keine Gleichzeitigkeit im Universum geben kann. Das Universum ist quasi eine Zeitmaschine, wobei die Lichtgeschwindigkeit eine zentrale Rolle spielt. Nachdem der schottische Physiker James Clerk Maxwell Mitte des 19. Jahrhunderts seine revolutionären Gleichungen zum Elektromagnetismus veröffentlicht hatte, waren die Physiker begeistert, doch Einstein entdeckte etwas Mysteriöses in den Formeln: Die Lichtgeschwindigkeit hatte unter allen Umständen und in allen Bezugsystemen den gleichen Wert und ändert sich nie. Sie ist eine Grenzgeschwindigkeit, nichts ist schneller als das Licht. Diese Bedingung war, wie sich später herausstellte, die wichtigste Grundlage für die Entwicklung der Relativitätstheorie.

E=mc²

Helden der Wissenschaft:
Max Planck
(1858-1947) entdeckte den Quantensprung, das Allerkleinste, was die Natur an Energie zu bieten hat. In der Folge versuchte er mehrfach, seine eigene bahnbrechende Theorie zu widerlegen, was ihm nicht gelang.