Lichtgeschwindigkeit Simulation

Simulation der Lichtgeschwindigkeit

Die Lichtgeschwindigkeit kann der Stuttgarter Physiker Professor Daniel Weiskopf unter Berücksichtigung der physikalischen Gesetze simulieren. Nachbildung eines Fluges durch Stonehenge mit fast Lichtgeschwindigkeit. Die Relativitätstheorie hat uns heute gezeigt, dass sich keine Masse schneller bewegen kann als mit Lichtgeschwindigkeit c. Erste terrestrische Messung der Lichtgeschwindigkeit.

Veranschaulichung der Theorie der besonderen Verwandtschaftsverhältnisse

Mit fast 300.000 km/s oder etwa einer Mrd. km/h ist die Lichtgeschwindigkeit deutlich höher als in unserem täglichen Leben. Aber die Lichtgeschwindigkeit ist nicht nur eine große Sache. Albert Einsteins spezielle Relativitätstheorie von 1905 drückt aus, dass es eine Grenzwertgeschwindigkeit ist: Es ist die Geschwindigkeitsgrenze des Kosmos, die von keinem Gegenstand mit Masse zu erreichen oder sogar zu überschreiten ist.

Wir können in der Computer-Simulation solche Bewegungsabläufe "erleben": Wir sehen Gegenstände, die beinahe so schnell wie Licht an ihnen vorbei fliegen. Andersherum: Wir fahren beinahe mit Lichtgeschwindigkeit und blicken umher. Dabei ist es unerheblich, ob wir den Betrachter oder das Ding als sich bewegend ansehen, da in beiden Filmen derselbe ist. Deshalb, und weil es zum Beispiel einfacher ist, ein Haus als ruhendes Haus und einen Fahrradfahrer als sich bewegend zu sehen als andersherum, werden wir hier beide Gesichtspunkte getrennt erörtern.

Die Tatsache, dass bewegliche Skalen gelegentlich in der Länge zusammengezogen wirken, aber meist nicht, und dass eine uns zugewandte Kubusseite aus diesem Grund nicht zu sehen sein muss, sind leichte Reisezeit-Effekte, die mit Hilfe von Animation erläutert werden. Es geht auch um Farbveränderungen bei schnellen Bewegungen und um nahezu lichtechte Gegenstände, die im Raum wahrgenommen werden.

Man kann auch erkennen, wie man sich vor Einsteins Relativitätstheorie einen nahezu blitzschnellen Fußball hätte einbildet. Die Lichtlaufzeit-Effekte werden durch Animation erklärt. Sie werden weitere Simulationsbeispiele von sich rasch bewegenden Objekten vorfinden. Dazu zwei weitere Fälle, in denen sich der Betrachter rasch bewegt: Wir schweben an Saturnmond und Sonnenlicht vorbei, und zwar in einer komplexen Bewegungsform, in der alle oben genannten Lichtlaufzeit-Effekte zu beobachten sind, in einer realen Umgebung, in der die Lichtgeschwindigkeit so niedrig ist, dass wir sie auf dem Rad nahezu erreiche.

Wir fahren also beinahe so schnell wie das Licht durch die Stadt. Das verblüffende Bild basiert auf dem Aberrationsphänomen, das anschaulich erläutert wird ein Simulationsflug durch das Brandenburger Tor. 2. Eine Ableitung der Abbildungsformel und ein Kurzhandbuch für eigene Rechnersimulationen stehen hier ebenfalls zur Verfügung eine Simulation, bei der Sie die Geschwindigkeit des Fluges selbst bestimmen können.

Das ist auch die Simulation eines sich bewegenden Rasters aus der Perspektive eines stationären Betrachters (Relativitätsprinzip). Weiterführende Hinweise dazu gibt es in den nachfolgenden Artikeln, deren Schwerpunkt zu einem anderen Themengebiet gehört: Der leichteste Einstieg in die Anomalie, der an die Erfahrungen des Alltags anknüpft, ist in Destination: Black Hole beschrieben. In Destination: Black Hole - Didactic Materials wird die rechnerische Formel der Abbildungsfehler anschaulich abgeleitet und durch eine Übung weiterverfolgt.

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