THEMA:

Hallo,
mich beschäftigt seit längerem folgende Frage:
Warum ist der Wert (unabhängig von der willkürlich gewählten Maßeinheit) der Lichtgeschwindigkeit so wie er ist und nicht anders?
Anders gefragt: Ist dieser Wert logisch wissenschaftlich herleitbar oder muss man ihn einfach als gegeben hinnehmen?

Was ich mit dieser Frage NICHT meine:
- warum 299792458 m/s (unsere maßeinheiten sind ja willkürlich gewählt)
- warum ist c im Medium langsamer als im Vakuum
- warum ist c die absoluter Geschwindigkeitsobergrenze
- warum gibt es eine Obergrenze für die Lichtgeschwindigkeit

Ich hoffe, ich konnte mich verständlich machen und würde mich über eure Antworten und Vorschläge freuen.
VG
Markus

Man muss ihn einfach als gegeben hinnehmen. Fundamentale Naturkonstanten wie die Lichtgeschwindigkeit kann man nur messen, nicht herleiten.

Wenn man den Raum auch als Medium betrachtet, kann man es erklären. Denn je härter ein Medium, desto schneller die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Wellen.



Man müsste c also aus dem Elastizitätskoeffizienten des Raumes im Prinzip herleiten können.

manowa schrieb:

Anders gefragt: Ist dieser Wert logisch wissenschaftlich herleitbar oder muss man ihn einfach als gegeben hinnehmen?

Die positive Beantwortung dieser Frage ist der Traum jedes Physikers, der noch nicht nach Stockholm eingeladen wurde. Wir haben die Frage hier im Forum auch schon ein paarmal beantwortet....negativ.
Sammle alle Formeln, in denen c auftaucht und versuche Dir daraus eine Ableitung zu kristallisieren. Es wäre aber immer naheliegender, c als Erklärung für die anderen Zusammenhänge heranzuziehen, als umgekehrt.

manowa schrieb:

Anders gefragt: Ist dieser Wert logisch wissenschaftlich herleitbar .....

Logisch in deinem Gedanken Labor Eindeutiges "Ja" von meiner Seite. Ich gehe Fest davon aus. Wissenschaftlich heißt aber das du es beweisen mußt und das ist mit dem Stand der Technik noch nicht möglich. Also Wird Jede Theorie dazu an der Technischen Falsifizierbarkeit scheitern und egal wie gut deine Erklärung ist, es wird immer einen geben der es anzweifelt.

Keine grundlegende Naturkonstante konnte bislang von ihrem Wert hergeleitet werden. Die Lichtgeschwindigkeit ist da in guter Gesellschaft.

Der erste, dem etwas derartiges gelingen würde (und dies anerkannt würde), der hätte einen sehr baldigen Nobelpreis sicher. Es ist also noch keinem gelungen.

Die Frage, ob so etwas prinzipiell möglich ist, ist derzeit nicht beantwortbar.

Wie wärs denn mit der Sommerfeldschen Feinstrukturkonstante Alpha?

Hier kann man, wenn man im Bohrschen Atommodell denkt, die Umlaufgeschwindigkeit des Elektrons im Wasserstoffatom ins Verhältnis setzen zur Lichtgeschwindigkeit und heraus kommt die Feinstrukturkonstante als Zahlenwert: 1/137.

Die Feinstrukturkonstante gibt die Stärke der Wechselwirkung zwischen dem Elektron und einem Photon an.

Alpha = my0 c e2 / 2h . Das nach c umzustellen, das sollte kein Problem sein. (my0 = Permeabilitätskonstante)

c muss also den Wert haben, den es hat, sonst würde die WW mit den Elektronen nicht funktionieren.

Thomas

Die Geschwindigkeit des Lichtes ergibt sich aus den magnetischen und elektrischen Eigenschaften des elektromagnetischen Feldes.

Merkwürdigerweise spielt c auch dann eine Rolle, wenn es sich nicht um Elekromagnetismus handelt. Die Relativitätstheorie ist ja eine Theorie die sich aus dem Elektromagnetismus ergeben hat. Aber Einstein hat dann gesagt, was für Licht gilt, hat auch Einfluß auf die Mechanik. Und es gibt hier ein Prinzip, dass über den Elektromagnetismus hinaus geht.

Was bewegt sich noch mit Lichtgeschwindigkeit ausser Licht? Mir fallen nur die Gravitationswellen ein, bei denen es aber wohl noch nicht gemessen wurde. Allerdings hat man bei einigen Ereignissen auch optische Ausbrüche gemessen. Daher sollten beide Geschwindigkeiten recht genau übereinstimmen.

ManfredS,

sie stimmen exakt überein, nicht nur recht genau.

Thomas

Manfred schrieb:

Was bewegt sich noch mit Lichtgeschwindigkeit ausser Licht? Mir fallen nur die Gravitationswellen ein, bei denen es aber wohl noch nicht gemessen wurde. Allerdings hat man bei einigen Ereignissen auch optische Ausbrüche gemessen. Daher sollten beide Geschwindigkeiten recht genau übereinstimmen.

Wenn ich nicht irre, dann ist c die Grundlage für die Berechnung der Entstehung von GW. Mit anderen Worten, die Gravitation selbst breitet sich mit c aus.

@ra-raisch und @Thomas
Jede Theorie ist erst bewiesen, durch Experiment und Messung.

DIe erste Frage hast du dir schon selber beantwortet:

manowa schrieb:

- warum 299792458 m/s

nämlich:

manowa schrieb:

(unsere maßeinheiten sind ja willkürlich gewählt)

deshalb.
Man kann auch mit c=1 rechnen (und tut das auch) darf dann jedoch nicht m für Meter und s für Sekunde hinschreiben. denn diese Kürzel stehen für eine Umrechnung in unsere gewohnten Einheiten. Der "krumme" Wert kommt halt gerade dadurch zustande das man s einst als den 24*60*60 = 86400ten Teil einer Tageslänge und m als den 10.000.000ten Teil eines Erdmeridians definierte.


Natürlich gibt es Naturkonstanten die voneinander abhängig sind; wo man quasi eine aus der oder den anderen berechnen kann. (das ist wohl im Bereich c, ε₀, µ₀, α der Fall; die Konstanz von c ergibt sich ja aus den Maxwellgleichungen)
Was man aber braucht damit Physik bzw. die Mathematik dahinter funktioniert ist ein Satz unabhängiger Naturkonstanten für jede Maßeinheit genau eine. Welche man dafür jeweils aus einem Satz Abhängiger nimmt ist wohl eher eine praktische Frage der Meßtechnik)
Mit weniger würde die Mathematik nicht mehr funktionieren, man hätte unterbestimmte Gleichungssysteme aus denen man jeden Unsinn ausrechnen könnte.

Manfred schrieb:

@ra-raisch und @Thomas
Jede Theorie ist erst bewiesen, durch Experiment und Messung.

GW können auch langsamer sein, aber die Beobachtungen haben c bestätigt, weil Optik und GW-Messung übereinstimmen.
Dies ist kein Beweis, den es ja sowieso nicht gibt, aber doch schon eine gute Übereinstimmung.

ra-raisch schrieb:

Dies ist kein Beweis, den es ja sowieso nicht gibt, aber doch schon eine gute Übereinstimmung.

Sagte ich doch.

Manfred S,

ich will noch eine Bemerkung nachschieben.

Neben der Begründung von c durch die Feinstrukturkonstante, die aus dem Elektromagnetismus abgeleitet ist, scheint es tatsächlich so zu sein, dass c eine universelle Konstante ist, also eine Eigenschaft der Raumzeit selbst.

Deshalb genügen alle masselosen Austauschteilchen der Lichtgeschwindigkeit.

Was erstaunt, ist die Tatsache, dass c nur diese Größe haben darf. Andernfalls würde im Universum nichts mehr funktionieren. Und uns gäbe es natürlich auch nicht.
Sie darf sich auch im Verlauf der Expansion des Universums nicht ändern.
Sie muss von Beginn an als konstante Eigenschaft der Raumzeit existieren.

Nur die Raumzeit selbst scheint sich nicht daran halten zu müssen.

Schon erstaunlich!

Thomas

Thomas schrieb:

Was erstaunt, ist die Tatsache, dass c nur diese Größe haben darf. Andernfalls würde im Universum nichts mehr funktionieren. Und uns gäbe es natürlich auch nicht.
Sie darf sich auch im Verlauf der Expansion des Universums nicht ändern.
Sie muss von Beginn an als konstante Eigenschaft der Raumzeit existieren.

Könnte nicht die Lichtgeschwindigkeit eine andere sein, ohne dass es ungemütlich wird, wenn auch andere Größen sich entsprechend ändern - z.B. die Elementarladung.

Thomas schrieb:

Deshalb genügen alle masselosen Austauschteilchen der Lichtgeschwindigkeit.

Ausser dem Photon gibt es doch kein masseloses Austauschteilchen - oder irre ich mich?

Laut Wikipedia sind die Gluonen theoretisch masselos.

Das hypothetische Graviton wäre da noch.

Und bei Neutrinos ist man sich noch nicht sicher. Dazu müßte man mal ein langsames finden. Dann wäre das geklärt. Aber vermutlich haben sie schon Masse, sonst könnten sie nicht oszillieren.

"Nur die Raumzeit selbst scheint sich nicht daran halten zu müssen."
Manfred, meinst du damit die inflationäre Phase des Universums dass sich zu dieser Zeit mit einem Vielfachen von c ausdehnte?

ra-raisch schrieb:

manowa schrieb:

Anders gefragt: Ist dieser Wert logisch wissenschaftlich herleitbar oder muss man ihn einfach als gegeben hinnehmen?

Wir haben die Frage hier im Forum auch schon ein paarmal beantwortet....negativ.

Ich habe vorher die Suchfunktion bemüht, aber nichts gefunden.

Neutrinos sind keine Austauschteilchen. Die, die Masse haben, gehören zur schwachen Kraft und heißen W+, W- und Z0.

Die Gravitonen wären die Austauschteilchen der Gravitation. Da diese aber eine Scheinkraft ist, sind die Gravitonen quasi Scheinteilchen.

Und Scheinteilchen entziehen sich jeglicher Beobachtung.

Thomas

Thomas schrieb:

.......scheint es tatsächlich so zu sein, dass c eine universelle Konstante ist, also eine Eigenschaft der Raumzeit selbst...................

Genau so erkläre ich mir mein Model. Aus dieser Tatsache entsteht für mich auch die Energie die in diesem Universum vorhanden ist. Deshalb ist es für mich unverstänlich wie etwas wie ein masseloses Teilchen exisitieren soll. Desweiteren Stellt sich die Frage Wie Konstant die Lichtgeschwindigkeit Aktuell ist. Nach meiner Ansicht wird nicht nur ein Absolutes Vakuum zum Messung der Lichtgeschwindigkeit benötigt, sondern auch eine Raumzeit die Frei von Fluktuationen ist.

Sicherlich ist die Auswirkung gering aber sie sollte da sein.

manowa schrieb:

"Nur die Raumzeit selbst scheint sich nicht daran halten zu müssen."
Manfred, meinst du damit die inflationäre Phase des Universums dass sich zu dieser Zeit mit einem Vielfachen von c ausdehnte?

Das war Thomas und er meinte sicherlich die Inflationsphase.
Edit: Und Ausdehnung bei sehr großer Entfernung.

S600 schrieb:

Laut Wikipedia sind die Gluonen theoretisch masselos.

Aber nur theoretisch. Praktisch haben sie Masse wegen Higgs.

Manfred schrieb:

S600 schrieb:

Laut Wikipedia sind die Gluonen theoretisch masselos.

Aber nur theoretisch. Praktisch haben sie Masse wegen Higgs.

Nein. Gluonen bewegen sich meines Wissens mit Lichtgeschwindigkeit. Das bedeutet, sie haben keine Ruhemasse. Das bedeutet, sie wechselwirken nicht mit dem Higgs-Feld.

ClausS schrieb:

Manfred schrieb:

S600 schrieb:

Laut Wikipedia sind die Gluonen theoretisch masselos.

Aber nur theoretisch. Praktisch haben sie Masse wegen Higgs.

Nein. Gluonen bewegen sich meines Wissens mit Lichtgeschwindigkeit. Das bedeutet, sie haben keine Ruhemasse. Das bedeutet, sie wechselwirken nicht mit dem Higgs-Feld.

Ja ich hatte den Gedankenfehler gemacht, dass sie Masse wegen ihrer kurzen Reichweite hätten. Aber das liegt ja daran, dass sie sich gegenseitig anziehen. Ausserdem hatte ich wegen Higgs an die Bosonen der schwachen Wechselwirkung gedacht.

Denn ich war wegen der Benennung durcheinander gekommen.

Denn die Gluonen sind auch Bosonen, da sie einen ganzzahligen Spin haben. Es werden aber nur die Bosonen der schwachen Wechselwirkung Bosonen genannt, die Bosonen der starken Wechselwirkung aber werden Gluonen genannt. Edit: Und wenn es irgendwo heisst, die Bosonen unterliegen Higgs, dann sind nur die Bosonen gemeint, die auch Bosonen heißen.

Und warum unterliegen die Bosonen der schwachen Kraft dem Higgs Feld jedoch nicht die Bosonen (Gluonen) der starken Kraft?

Aber das sprengt wohl dieses Thema.

Tja, warum sind Gravitationswellen und elektromechanische Wellen gleich schnell? Das kann kein Zufall sein. Es muss einen Zusammenhang dieser doch so unterschiedlichen Phänomene geben. Die Unterschiede scheinen doch nicht so gross zu sein, wie man meinen könnte. Elektromagnetische Felder müssen irgendwie "Bestandteil" der Raumzeit sein. Sie folgen ja auch deren Krümmung.

Thomas schrieb:

Neutrinos sind keine Austauschteilchen. Die, die Masse haben, gehören zur schwachen Kraft und heißen W+, W- und Z0.

Die Gravitonen wären die Austauschteilchen der Gravitation. Da diese aber eine Scheinkraft ist, sind die Gravitonen quasi Scheinteilchen.

Und Scheinteilchen entziehen sich jeglicher Beobachtung.

Es geht nicht um eine Unterscheidung von Bosonen und Fermionen. Und um virtuelle Austauchteilchen ging es auch nicht sondern um reale Teilchen wie zB das Photon. Das reale (aber nach wie vor hypothetische) Graviton wäre dann die Gravitationswelle. Die ist real (Träger von Energie) und keine Austauschkraft.

Manfred schrieb:

Denn ich war wegen der Benennung durcheinander gekommen.

Es werden Bosonen und Fermionen unterschieden.
Bosonen sind die massehaltigen W, Z und die masselosen Gluon, Photon und Graviton, sowie das Higgs mit Masse.
Alles andere sind Fermionen wie die Quarks, Elektronen (e, τ, μ) und Neutrinos.

Michael schrieb:

Tja, warum sind Gravitationswellen und elektromechanische Wellen gleich schnell? Das kann kein Zufall sein. Es muss einen Zusammenhang dieser doch so unterschiedlichen Phänomene geben. Die Unterschiede scheinen doch nicht so gross zu sein, wie man meinen könnte. Elektromagnetische Felder müssen irgendwie "Bestandteil" der Raumzeit sein. Sie folgen ja auch deren Krümmung.

Das ist so einfach, dass Du es selber beantworten kannst:
sie sind ruhemasselos (Photon und das hypothetische Graviton)

ra-raisch schrieb:

Das ist so einfach, dass Du es selber beantworten kannst:
sie sind ruhemasselos (Photon und das hypothetische Graviton)

Zu einfach gedacht. Beide Wellen übertragen Energie haben somit ein Masseäquivalent.