Die Lichtgeschwindigkeit

Die Lichtgeschwindigkeit ist zunächst einmal eine Naturkonstante. Als Naturkonstante bezeichnet die Physik Größen, die überall im Universum und zu allen Zeiten den gleichen Wert haben und hatten. Die Lichtgeschwindigkeit gehört auch zu den sechs Fundamentalkonstanten der Physik, zu denen außerdem noch die Ruhemasse des Elektrons m_e, die Ruhemasse des Protons m_p, das Planck'sche Wirkungsquantum h, die Elementarladung e und die Gravitationskonstante γ zählen.

Der Zahlenwert der Lichtgeschwindigkeit ist genau bekannt, er beträgt im Vakuum 2,99792458 · 10⁸ m/s = 299792,458 km/s. Diese Genauigkeit resultiert daraus, dass man 1983 die Länge - das Urmeter - als Primärmaß aufgegeben hat und seitdem die Länge mit Hilfe der Lichtgeschwindigkeit definiert. Ein Meter ist seit 1983 als diejenige Strecke definiert, die das Licht im Vakuum in der Zeit von 3,335640952 · 10^-9 Sekunden (= 1/299792458 Sekunden) zurücklegt. Mit dieser Definition wurde die Lichtgeschwindigkeit genau auf den oben genannten Wert festgelegt.

Die Lichtgeschwindigkeit stellt eine sehr große Zahl dar, die eine unmittelbare Vorstellung von dieser Geschwindigkeit schwierig macht. Den Begriff “Geschwindigkeit„ macht jeder von uns an einer normalen alltäglichen Begebenheit fest, beispielsweise einer Fahrt mit einem Auto oder Zug. Die Lichtgeschwindigkeit ist jedoch so groß, dass sie diesen Rahmen völlig sprengt. Ließe man das Licht am Äquator um die Erde herum laufen, dann würde es in einer Sekunde über sieben Mal die Erde umrunden. Zum Mond bräuchte es nur etwas mehr als eine Sekunde, zur Sonne rund 8 Minuten und 20 Sekunden.

Auch die wohl bekannteste Formel in der Physik - E = m · c² - hat die Lichtgeschwindigkeit als Bestandteil. Darin ist E die Energie (in Joule), m die Masse (in kg) und c die Lichtgeschwindigkeit (in m/s). Diese Formel wurde zuerst von Albert Einstein abgeleitet. Er konnte damit zeigen, dass man Energie und Masse ineinander umwandeln kann. Die Energieausbeute solcher Umwandlungen ist gewaltig, da die Lichtgeschwindigkeit in dieser Formel im Quadrat auftritt. Das ist auch der Grund dafür, dass schon kleine Massen einen hohen Energiebetrag darstellen und Nuklearwaffen möglich sind. Mit der Zerstrahlung von 4 Tonnen Masse könnte man theoretisch z.B. den gesamten Weltjahresbedarf an Energie decken.