Lichtgeschwindigkeit

So genannte Metamaterialien können einen Brechungsindex kleiner als 1 oder sogar negativ haben. Das heißt aber nicht, dass man nun einfach Licht durch ein Metamaterial schicken könnte und damit schneller als mit der Vakuumlichtgeschwindigkeit Informationen übertragen könnte. Die Signallgeschwindigkeit bleibt <c.

Stimmt... an die habe ich nicht gedacht... nur wie erkläre ich dann mit dem obigen anschaulichen Bild, dass die Lichtgeschwindigkeit im Medium dennoch kleiner als die Vakuumlichtgeschwindigkeit sein muss... iwie habe ich da nen Knoten im Kopf...

*grübel*

Wenn der Brechungsindex zwischen 0 und 1 liegt, würde nach der Formel cMedium = c / n' eine Geschwindigkeit größer als Vakuumlichtgeschwindigkeit raus kommen. Ist der Brechungsindex negativ, hätten wir eine negative Geschwindigkeit, was so natürlich keinen Sinn macht. Ich denke, dass bei Metamaterialien mit negativem Brechungsindex das Vorzeichen bei der Geschwindigkeit nicht relevant ist. Ob es Metamaterialien mit 0<n<1 gibt, weiß ich nicht. Falls es die geben sollte, müsste man hier vermutlich zwischen Gruppen- und Phasengeschwindigkeit und der Frontgeschwindigkeit unterscheiden, ähnlich wie beim Tunneln. Damit wäre dann auch Einstein zufrieden.

Hm, wenn wir jetzt hier über Metamaterialien diskutieren, kommen wir vom Thema Astronomie weg (obwohl Metamaterialien für astronomische Beobachtungsinstrumente durchaus interessant sind).   

Hallo,

ich meine die Galaxien , die sichtbar werden, wenn man einen scheinbar leeren Raum mit Langzeitbelichtung absucht. Galaxien, die in über 10.000.000.000 Lichtjahren zu finden sind. Also die ältesten Galaxien des Universums.

Genau, diese Galaxien sind nur "blau" im Vergleich zu anderen Galaxien mit weniger Sternentstehung. Durch die Rotverschiebung sind sie dennoch recht rot, deshalb such man nach Galaxien bei hohen Rotverschiebungen auch im Infrarotbereich. Wenn Du von Galaxien sprichst, deren Licht vor 10 Milliarden Jahren ausgesendet wurde, dann entspricht das etwa einer Rotverschiebung z=2. Das heisst, Du beobachtest das Licht nun bei einer Wellenlaenge, die dreimal so lang ist wie bei der Ausstrahlung. Wenn Du also im Infrarotbereich, sagen wir bei 10 Mikrometer, beobachtest, dann kommt das Licht urspruenglich von 300 nm, also aus dem optischen Bereich. Da musst Du keine Roentgenstrahlung bemuehen.

Bezueglich der anderen Diskussion: das Universum ist keine Kugel! Ein gekruemmter Raum heisst ja nicht, dass das ein kugelfoermiger Raum ist.

Gruss,
Volker

Kleine Zwischenbemerkung: dass das Universum eine Kugelform hat, war nur ein Bespiel von mir, damit meine Theorie mit der Größe des Universum, etwas bildlicher vorstellbar ist.

Hallo das ist mein erster Beitrag hier. Ich lese glaube ich schon seit 2 Jahren hier mit und bin total begeistert von diesem Forum!

Nun habe ich eine Frage, die mich sehr lange bewegt:
Nur mal angenommen:
2 Personen. Einer auf der Erde der andere auf dem Pluto, spannen ein Seil. Dieses Seil ist richtig straff, so dass wenn einer eine Bewegung macht (das seil nach hinten zieht) der andere es sofort spürt. Dazu meine Frage:
Zum Thema sofort spürt. Meiner Meinung nach, würde das ziehen am Seil der andere sofort spüren oder dauert es 13 Minuten bevor die Zugkraft bei mir auf der Erde ankommt?
Wenn ich richtig liege. Könnten doch Informationen schneller als das Licht übertragen werden?!

Oder liege ich da komplett falsch.

Vielen lieben Dank im voraus für die Beantwortung meiner Frage.

Um es mit deinen Worten zu sagen: Du liegst komplett falsch.

Fülle doch mal den Raum zwischen Pluto und Erde mit Luft und rufe deinem Partner auf dem Pluto zu: Der Schall bewegt sich mit maximal Schallgeschwindigkeit.

Genauso verhält es sich mit dem Seil: Dieses ist ja nicht starr, sondern elastisch, der Kraftzug breitet sich also wie eine Welle durch das Seil aus. Und diese Welle hat eine endliche Geschwindigkeit. Grund hierfür ist die Trägheit der Masse. Es würde vermutlich Monate dauern, bis die Kraft über das Seil bei dir ankommen würde. (Vermutlich würde sie gar nicht ankommen, wenn sie nicht enorm groß wäre, weil die Energie unterwegs im Seil dissipieren würde, also in Wärme umgewandelt werden würde)


Kannst du sogar selbst testen: Kauf dir so ne Feder, die man als Kind die Treppe runterlaufen hat lassen
Das Seil hat dieselbe Eigenschaft, wenn auch auf kurze Längen im Meterbereich nicht so ausgeprägt, doch auf viele Kilometer sind die eigenschaften identisch. Und auch jedes andere bekannte Material hat diese Eigenschaft der Trägheit und Schwingungen.

Hallo,

Dieses Seil ist richtig straff, so dass wenn einer eine Bewegung macht (das seil nach hinten zieht) der andere es sofort spürt. Dazu meine Frage:
Zum Thema sofort spürt. Meiner Meinung nach, würde das ziehen am Seil der andere sofort spüren oder dauert es 13 Minuten bevor die Zugkraft bei mir auf der Erde ankommt?
Wenn ich richtig liege. Könnten doch Informationen schneller als das Licht übertragen werden?!

ein schoenes Gedankenexperiment. Nehmen wir mal lieber eine Metallstange (ein Seil ist ja dann doch zu dehnbar). Dann kann man sich ueberlegen, was es bedeutet, wenn einer an dem einen Ende zieht oder schiebt. Auf molekularer Ebene schiebt  dann einer Molekuele am Ende der Stange an. Die Kraft zu den naechsten Molekuelen uebertraegt sich dadurch, dass die Molekuele in der Stange miteinander wechselwirken, vor allem durch die elektromagnetische Wechselwirkung. Die wird durch ein Feld dargestellt, und die 'Transportteilchen' sind Photonen. Diese Lichtteilchen bewegen sich aber wieder mit Lichtgeschwindigkeit. Wenn also einer am einen Ende schiebt, geht eine Welle durch die Stange, die nach einer gewissen Zeit am anderen Ende die Molekuele anschiebt. So etwas wie einen komplett starren Koerper gibt es nicht. 

Gruss,
Volker

Vielen Dank für eure Antworten und die Eklärungen. Ich dachte halt, wenn ich Seil mit einer vollen Spannung habe wird die Information sofort übertragen, da ja kein Spielraum ist um auf eine Wirkung zu warten. Aber die Eklärung mit den Lichtteilchen macht Sinn 

Nochmal Danke.

Ja, aber das gilt doch nur für den ersten Impuls. Der braucht x Minuten bis er von der Erde den Pluto erreicht. Wenn der Impuls (Licht, Welle) erstmal angekommen ist, ist er einfach da und (für den Betrachter von Außen) kommt der Impuls doch unendlich schnell an!?

Beispiel:
Bilde eine hundert Kilomoter lange Schlange mit Menschen die Wasser in Eimern transportieren. Bis der erste Eimer am Ende ankommt vergeht die Zeit x. Ist der erste Eimer erstmal da, kommt das Wasser für den externen Betrachter danach quasi in Echtzeit an. Und zwar unabhängig von der Länge der Schlange...

Das gilt für den Wasser-/Eimerstrom, aber nicht für jeden Eimer an sich. Der hat weiterhin seine Reisezeit.

Oder eben Licht: Wir bekommen auch ständig Licht von der Sonne (= ständige "Lichtverbindung" mit der Sonne). Trotzdem braucht jedes Photon seine 8 Minuten.

Im Seil/Stab wird sich auch weiterhin jeder neue Impuls (= Information, dass sich am einen Ende etwas geändert hat) nur mit begrenzter Geschwindigkeit ausbreiten, bis auch das andere Ende von ihm etwas mitbekommt.

Man kann hier auch zwischen Durchsatz und Latenz unterscheiden. Es dauert halt immer seine Zeit, bis ein bestimmtes Stück Information beim Ziel ankommt. Trotzdem kann man wahnsinnig viele Informationen in sehr kurzer Zeit übertragen. Das eine hängt mit dem anderen nicht zusammen. Du kannst dir das auch so vorstellen: Wenn du zwischendurch das Wasser in einem der Eimer rot färbst, muss der rote Eimer trotzdem erst bei jedem Träger vorbeikommen...

Das kann man drehen und wenden wie man will. Schneller als das Licht bewegt sich meines Wissens nach nichts. Nicht mal Wassereimer in einer Kette.

Mathematisch ist das ohnehin ein Unikum, weil, wenn man diese Geschwindigkeit erreichen würde, würde die Zeit stehenbleiben. Damit aber noch nicht genug, ein Teilchen, daß schneller als das Licht ist, müßte um abzubremsen Energie aufwenden. Solche "Tachionen" sind aber bis dato noch nicht gefunden worden. (reine Mathematik) Hat der Prof. Lesch mal irgendwo erklärt.

Es wird wohl noch ein weiter Weg sein um die Vorgänge in der Natur in ihrer Gesamtheit schlüssig zu erklären.

Schneller als Licht geht offenbar doch.

Siehe hier http://www.astronews.com/news/artikel/2011/11/1111-027.shtml

mfG

Mahlzeit!

... iwie habe ich da nen Knoten im Kopf...

Da bist du nicht der Einzige. Selbst die Wissenschaftler sind da auch noch etwas ratlos. In diesem zusammenfassenden Artikel über Metamaterialien
http://www.wissenschaft-online.de/artikel/1138089
(der leider nur für registrierte Nutzer sichtbar ist, vor einigen Tagen war er noch öffentlich) wird auch das Thema Lichtgeschwindigkeit im Zusammenhang mit dem negativen Brechungsindex erwähnt. Allerdings ohne ein Ergebnis. Dieses Problem ist wohl noch nicht genügend erforscht.

--- obwohl Metamaterialien für astronomische Beobachtungsinstrumente durchaus interessant sind).   

Wenn du da auf die Superlinsen anspielst habe ich bisher nur von Anwendungen für Mikroskope gelesen, da diese Superlinsen nur in Bereichen < 1 µm funktionieren. Man müsste mit seinem Mikroskop also verdammt nahe an den zu beobachtenden Stern heran ...
 

Schneller als Licht geht offenbar doch.

Siehe hier http://www.astronews.com/news/artikel/2011/11/1111-027.shtml

mfG

Darüber hatten wir schonmal hier im Thread (ab etwa S. 10) diskutiert und ich bleibe dabei, daß diese Neutrinos eine uns unbekannte Abkürzung kennen und uns damit austricksen wollen. Diese Abkürzung ist meiner Meinung nach auch der Grund warum sie so selten mit Materie interagieren. Dabei möchte ich noch ausdrücklich betonen, daß meine Meinung nicht wissenschaftlich begründet ist sondern wirklich nur eine Meinung "aus dem Bauch heraus" ist. Oder besser gesagt eine Idee um das Phänomen versuchen zu erklären. Oder es war ein Messfehler.


Gruß
Peter

Ich habe eine Frage : Wie hilft die Mondlandung bei der Bestimmung der Lichtgeschwindigkeit ?    

Hi Vicky

Ich vermute mal du meinst damit die Reflektoren die man auf dem Mond aufgestellt hat.
Wenn man einen Laserstrahl zum Mond sendet wird er dort reflektiert und zurück zur Erde gesendet.
Wenn man den Abstand zum Mond kennt und die Zeit mist die der Laserstrahl gebraucht hat, kann man die geschwindigkeit des Lichtes berechnen.

Eigendlich dachte ich aber man hat mit Hilfe des Lasers erst bestimmt wie weit der Mond entfernt ist.

Gruß René

Genau so ist es Rene. Ueber die Lichtgeschwindigkeit als Konstante kann man mit Hilfe der Reflektoren auf dem Mond genau seine momentane Entfernung zur Erde bestimmen. Da die Mondbahn nicht perfekt kreisrund sondern elliptisch ist variiert die Entfernung leicht mit der Zeit.



Auch hat man fest gestellt, dass sich der Mond seeeeehr langsam immer weiter von der Erde entfernt. Ich meine es waeren 2cm pro Jahr gewesen.

Hallo,

Wie hilft die Mondlandung bei der Bestimmung der Lichtgeschwindigkeit ?

sieht mir ja nach Schulhausaufgabe aus... Wie dem auch sei, die Lichtgeschwindigkeit kann man heutzutage am besten im Labor bestimmen, mithilfe von Lasern, Interferometern und einer Atomuhr.

Gruss,
Volker

Auch hat man fest gestellt, dass sich der Mond seeeeehr langsam immer weiter von der Erde entfernt. Ich meine es waeren 2cm pro Jahr gewesen.

Meine mich zu erinnern, dass dadurch die Tage auf der Erde immer länger werden. Aber auch das ist natürlich minimalst.

Gruß, Klaus

Das stimmt auch. Die Rotation der Erde verlangsamt sich dadurch mit der Zeit.

Rein theoretisch geht dieser Prozess so lange weiter, bis Erde und Mond eine Art Doppelplanetensystem bilden, bei dem sie um eine gemeinsame Achse rotieren. Da das aber nach momentanen Berechnungen etwa 50 Milliarden Jahre dauern wird, wird die Sonne bis dahin schon lange zum roten Riesen geworden sein.

Zu Metamaterialien und Lichtgeschwindigkeit: Ich bin mir da gerade nicht sicher, aber kann es sein, dass die QED eine Beschreibung möglich macht?

Zitat von: Nitro am 11. Januar 2012, 17:19:48

Auch hat man fest gestellt, dass sich der Mond seeeeehr langsam immer weiter von der Erde entfernt. Ich meine es waeren 2cm pro Jahr gewesen.

Meine mich zu erinnern, dass dadurch die Tage auf der Erde immer länger werden. Aber auch das ist natürlich minimalst.

Gruß, Klaus

Hängt das nicht eher mit der Gezeitenreibung zusammen, die die Erde immer weiter abbremst? Demnach müsste ja ein sich entfernender Mond dafür sorgen, dass die Verlangsamung der Drehgeschwindigkeit langsamer abnimmt als sie es sonst täte...

Ein kurzer Ausflug in die Dynamik des Erde-Mond-Systems:

Der Mond erzeugt auf der Erde einen Flutberg unter sich. Durch die schnellere* Rotation der Erdoberfläche wird dieser Flutberg durch Reibung "nach vorne"/vor den Mond gezogen. Dadurch zieht dieser Flutberg gravitativ den Mond etwas nach vorne, beschleunigt ihn. Er  gewinnt so Drehimpuls und entfernt sich langsam. Umgekehrt wird die Rotation der Erde durch Reibung unter diesem Flutberg langsam gebremst. In der Summe transferiert die Erde so Drehimpuls in den Mond.
Am Ende wird der Flutberg direkt unter dem Mond stehen und die Erde wird dem Mond immer dieselbe Seite zuwenden.

*schneller als der Umlauf des Mondes um die Erde

Danke für die vielen Antworten. Hat mir sehr geholfen.

ein Teilchen, daß schneller als das Licht ist, müßte um abzubremsen Energie aufwenden.

Nur wenn seine Ruhemasse 'negativ' ist.

( e= -m * c^2 ) -> genau umgekehrt, beschleunigen bringt Energie, bremsen kostet. Will man es auf c herunterbremsen, würde die dafür benötigte Energie unendlich werden...

Meine mich zu erinnern, dass dadurch die Tage auf der Erde immer länger werden. Aber auch das ist natürlich minimalst.

Ursprünglich (wann erinnere ich mich nicht mehr... vor 3 Mrd Jahren? Zur Entstehung des Lebens?) war ein Tag kürzer als 23h.

daß diese Neutrinos eine uns unbekannte Abkürzung kennen und uns damit austricksen wollen. Diese Abkürzung ist meiner Meinung nach auch der Grund warum sie so selten mit Materie interagieren.

Laut Stringtheorie sind ja 11 oder 26 dimensionen angelegt, aber nur 3+1 (Raum, Zeit) haben sich entfaltet. Die Restlichen sind aber in jedem eindimensionalem String noch vorhanden. Vlt sind Neutrinos einfach so klein, dass sie sich durchtunneln können??