Lichtgeschwindigkeit

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Die Lichtgeschwindigkeit ist definiert als “die höchste Geschwindigkeit, mit der sich eine Ursache auswirken kann”. Sie wird gleichgesetzt mit der Ausbreitungsgeschwindigkeit von Licht und anderen elektromagnetischen Wellen im Vakuum. Das üblicherweise verwendete Formelzeichen c ist von celeritas, dem lateinischen Wort für Geschwindigkeit, abgeleitet.

Das Ende der Unendlichkeit

Der griechische Philosoph Empedokles vermutete zwar bereits im 4. Jahrhundert vor Christus, dass das Licht in Bewegung sei und somit eine endliche Geschwindigkeit aufweise. Sein ungleich bekannterer Kollege Aristoteles war dagegen von der Unendlichkeit der Lichtgeschwindigkeit überzeugt. Einige arabische und persische Gelehrte wiederum gelangten zu Beginn des 2. Jahrtausends ebenfalls zu der Annahme, dass die Lichtgeschwindigkeit zwar sehr groß, aber keineswegs unbegrenzt sei.

Wie die meisten Forscher der Renaissance waren Johannes Kepler und René Descartes Anhänger Aristoteles und stellten die Unendlichkeit der Lichtgeschwindigkeit nicht infrage. Galileo Galilei war weniger überzeugt von aristotelischen Theorien und führte daher ein eigenes, wenig erfolgreiches Experiment zur Lichtgeschwindigkeit durch. Ein Gehilfe sollte ein von Galileo ausgesendetes Lichtsignal beantworten, sobald dieses ihn erreichte. Nach Abzug der Reaktionszeit blieb jedoch auch bei größerer Entfernung kein messbarer Wert übrig, sodass Galileo davon ausgehen musste, dass die Lichtgeschwindigkeit mindestens “einige Kilometer pro Sekunde” betragen müsse.

Erst im Jahre 1676 gelang dem dänischen Astronomen Ole Rømer der Beweis der Endlichkeit der Lichtgeschwindigkeit mit Hilfe der Beobachtung des Jupitermonds Io, dessen sichtbare Verdunklung je nach Entfernung des Gasriesen von der Erde schwankte. Auf Grundlage von Rømers Observationsdaten bestimmte der zeitgenössische niederländische Forscher Christiaan Huygens den Wert der Lichtgeschwindigkeit auf 213.000 Kilometer pro Sekunde. Rund 50 Jahre später errechnete der Engländer James Bradley bereits einen deutlich präziseren Wert von 301.000 Kilometer pro Sekunde. Die wohl genaueste Bestimmung der Lichtgeschwindigkeit stammt aus dem Jahre 1973. Eine Messung mittels eines Helium-Neon-Lasers und einer Caesiumatomuhr am amerikanischen National Institute of Standards and Technology ergab den bis heute anerkannten Wert von 299.792.457,4 Meter pro Sekunde.

Schneller als Licht

Bereits seit einigen Jahren mehren sich die Hinweise darauf, dass die Lichtgeschwindigkeit möglicherweise nicht das absolute Tempolimit unseres Universums darstellt. Bisher hielt jedoch keiner der entsprechenden Versuche einer wissenschaftlichen Kontrolle stand. Auch die Suche nach den superluminaren Tachyonen verlief bislang ohne Erfolg. Für einiges Aufsehen sorgt allerdings ein kürzlich veröffentlichtes Experiment der Europäischen Organisation für Kernforschung (CERN). Ein vom Schweizer Teilchenbeschleuniger ausgesendeter unterirdischer Neutrinobeam erreichte die Empfangsstation im 732 Kilometer entfernten italienischen Grand Sasso 0,06 Mikrosekunden früher als erwartet. Trotz intensiver Prüfungen wurde bisher kein Hinweis auf einen Mess- oder Rechenfehler gefunden. Sollte sich das Ergebnis bestätigen, wäre dies die erste nachgewiesene Überschreitung der Lichtgeschwindigkeit. Albert Einsteins berühmte Relativitätstheorie, wonach die Energie eines ruhenden Teilchens gleich seiner Masse mal der Lichtgeschwindigkeit zum Quadrat ist, wäre somit in ihren Grundfesten erschüttert.