Kann man sich schneller als Lichtgeschwindigkeit bewegen oder nicht?

Kann man sich schneller als Lichtgeschwindigkeit bewegen oder nicht? Die Antwort ist nein. Die universelle Geschwindigkeitsbegrenzung, die wir allgemein als Lichtgeschwindigkeit bezeichnen, ist grundlegend für die Funktionsweise des Universums. Es ist schwer, sich das vorzustellen, wenn Sie noch nie davon gehört haben, aber Wissenschaftler haben herausgefunden, dass sich Ihre räumliche Dimension nach vorne zusammenzieht, je schneller Sie sich bewegen, und desto langsamer wird Ihre Uhr, wenn sie von einem externen Beobachter betrachtet wird. Raum und Zeit sind also kein fester Hintergrund, vor dem alles wie immer geschieht. Stattdessen können sich Raum und Zeit verbiegen.

Wenn Sie sich die Gleichungen ansehen, die Einsteins Relativitätstheorien zugrunde liegen, werden Sie feststellen, dass Ihre räumliche Dimension in Vorwärtsrichtung bei Annäherung an die Lichtgeschwindigkeit auf Null schrumpft und Ihre Uhr bis zum Stillstand verlangsamt.

Ein Bezugsrahmen mit der Länge Null und ohne zeitlichen Verlauf ist eigentlich ein Bezugsrahmen, der nicht existiert. Dies sagt uns also, dass sich nichts schneller als die Lichtgeschwindigkeit bewegen kann, aus dem einfachen Grund, dass Raum und Zeit außerhalb dieses Punktes nicht wirklich existieren.

Da der Begriff der "Geschwindigkeit" die Messung einer bestimmten Distanz im Raum für eine bestimmte Zeitdauer erfordert, existiert der Begriff der Geschwindigkeit physikalisch nicht einmal außerhalb der Lichtgeschwindigkeit. Tatsächlich ist der Ausdruck "schneller als das Licht" physikalisch bedeutungslos.

Man könnte sagen, dass Einsteins Relativitätstheorien falsch sind. Es gibt jedoch mittlerweile so viele Beweise, die die Relativität stützen, dass, wenn sie falsch ist, sie in geringem Maße falsch sein muss, ohne dass diese Grundprinzipien geändert werden.

Die Einschränkung, dass nichts schneller als Licht reisen kann, ist jedoch nicht universell, wie es scheint.

Eine genauere Formulierung des Prinzips lautet: "Nichts kann sich lokal schneller als Licht fortbewegen." Das bedeutet, dass wir tatsächlich effektive Geschwindigkeiten über der Lichtgeschwindigkeit erreichen können, wenn wir nicht-lokale Skalen verwenden.

Existieren beispielsweise Wurmlöcher, können wir damit den Weg von der Erde zu Alpha Centauri verkürzen. Verglichen mit der geringen Lichtmenge, die von der Erde zu Alpha Centauri gelangte und nicht durch das Wurmloch ging, würden Sie schneller reisen. Mit anderen Worten, Sie wären der Erste, der den Stern erreicht. Dies ist erlaubt, da Sie die Lichtgeschwindigkeit lokal noch nie überschritten haben. Wenn ein weiterer Lichtstrahl von der Erde auf Alpha Centauri gerichtet wäre und mit uns durch das Wurmloch ging, könnten wir ihn in keiner Weise überholen.

Ein weiteres Beispiel: Es gibt weit entfernte Galaxien im Universum, die sich mit einer Geschwindigkeit von mehr als Lichtgeschwindigkeit voneinander entfernen.

Aber wie können sich Galaxien schneller als Lichtgeschwindigkeit bewegen, wenn sich nichts schneller als Licht bewegen kann?

Stellen Sie sich unser expandierendes Universum vor. Es ist keine Explosion von einem bestimmten Ort, an dem Galaxien als Teil einer Explosion auseinander fliegen. Dies ist eine Raumerweiterung. Es gibt kein Zentrum, und das Universum dehnt sich in nichts aus.

Stellen Sie sich vor, Sie befinden sich in einer Galaxie, und während sich das Universum ausdehnt, sehen Sie, wie sich alle anderen Galaxien von Ihnen entfernen. Und wenn Sie in eine andere Galaxie fliegen würden, würden Sie sehen, dass sich alle anderen immer noch von Ihnen entfernen.

Das Interessante: weiter entfernte Galaxien entfernen sich schneller von uns. Je weiter die Galaxie entfernt ist, desto schneller entfernt sie sich von uns.

Dies wird durch die Hubble-Konstante belegt - die Idee, dass für jedes Megaparsec Entfernung zwischen uns und einer fernen Galaxie die Geschwindigkeit, die uns trennt, um etwa 71 Kilometer pro Sekunde zunimmt. Galaxien, die durch zwei Parsec getrennt sind, werden ihre Geschwindigkeit pro Sekunde um 142 Kilometer erhöhen. Sobald Sie eine Entfernung von 4200 Megaparsec erreichen, fliegen die beiden Galaxien mit einer Geschwindigkeit über Lichtgeschwindigkeit voneinander weg.

Das allererste Licht der Geschichte, die kosmische Mikrowellen-Hintergrundstrahlung, ist in alle Richtungen 46 Milliarden Lichtjahre entfernt. 4.200 Megaparsec sind etwas mehr als 13,7 Milliarden Lichtjahre. Es sollte jedoch klar sein, dass es viel Platz für Objekte gibt, die mehr als 4200 Megaparsec voneinander entfernt sind.

Das heißt, der größte Teil des für uns sichtbaren Universums fliegt bereits mit einer Geschwindigkeit weg, die die Lichtgeschwindigkeit übersteigt. Aber wie kann man Licht von Galaxien sehen, die sich schneller als die Lichtgeschwindigkeit bewegen? Wie können wir die kosmische Mikrowellen-Hintergrundstrahlung überhaupt sehen?

Das von Galaxien emittierte Licht bewegt sich auf uns zu, während sich die Galaxie selbst von uns wegbewegt, sodass die von allen Sternen in der Galaxie emittierten Photonen uns immer noch erreichen können. Diese Lichtwellenlängen dehnen sich aus und gleiten weiter in das rote Ende des Spektrums hinein und gehen in Infrarot-, Mikrowellen- und sogar Radiowellen über. Mit der Zeit werden sich die Photonen so weit ausdehnen, dass wir die Galaxie überhaupt nicht entdecken können.

In ferner Zukunft werden alle Galaxien und alle Strahlung, die wir heute sehen, verschwinden und nicht mehr entdeckt werden. Astronomen der fernen Zukunft werden nicht wissen, dass es jemals einen Urknall oder irgendetwas außerhalb unserer lokalen Galaxiengruppe gegeben hat.

Autor: Vitalii Babkin