Bei Diskussionen über die spezielle Relativitätstheorie taucht of die Frage auf, warum Einstein davon ausgegangen ist, dass ausgerechnet die Geschwindigkeit von Licht im Vakuum in allen Inertialsystemen gleich sein soll. Könnte nicht auch eine andere Geschwindigkeit invariant sein? Oder können sich nicht auch andere Phänomene mit der Maximalgeschwindigekeit ausdehnen?
Das besondere am Licht ist, dass es ein Wellenphänomen ist, das sich auch im luftleeren Raum, im Vakuum ausbreitet. Wenn man aus einer Vakuumkammer, in der sich eine läutende Türklingel befindet, die Luft auspumpt, dann wird das übertragene Gräusch immer leiser, bis schließlich gar nichts mehr zu hören ist. Die im technischen Vakumm verbliebenen Gasmoleküle reichen nicht aus, um die Schallwellen zu transportieren.
Ganz anders ist es mit Lichtwellen. Auch durch das beste technisch herstellbare Vakuum bewegen sich die Lichtwellen noch hindurch. Selbst durch den Weltraum, in dem noch viel besseres Vakuum herrscht, erreicht uns das Licht der Sterne und fernen Galaxien. Offensichtlich ist Licht also ein Wellenphänomen, das sich im Vakuum ausbreitet.
Genaueres über die Struktur der Lichtwellen hat James Clerk Maxwell Mitte des 19ten Jahrhunderts zusammengetragen. Aus seinen Gleichungen kann man erkennen, dass das Phänomen der Lichtübertragung auf zwei andere elektromagnetische Effekte zurückzuführen ist, dem Faraday-Gesetz, nach dem die Änderung eines Magnetfeldes ein elektrisches Feld induziert, und dem Ampere-Gesetz, nach dem die Ändernung des elektrischen Feldes wieder ein magnetisches Feld erzeugt. Diese beiden Gesetze und die stärken der elektrischen und magnetischen Induktion bestimmen die Art, auf die sich elektromagnetische Wellen auch im Vakuum fortpflanzen und sie bestimmen direkt die Lichtgeschwindigkeit.
Wenn nun das Relativitätsprinzip gilt, nach dem die Naturgesetze in zueinender gleichförmig bewegten Systemen gleich sind, dann müssen auch die beiden oben genannten Induktionsgesetze in jedem Inertialsystem gleich sein. Daraus folgt aber direkt, dass die Lichtgeschwindigkeit in jedem Inertialsystem gleich ist.
Letzte Änderung: 13.08.2008
© Joachim Schulz