K1 Alte Experimente zur Messung der Lichtgeschwindigkeit
Die spekulativ-philosophische Phase der Diskussion um die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichtes dauerte bis 1676. Einzig Galilei versuchte schon kurz nach 1600 eine experimentelle Klärung dieser Streitfrage, hatte aber mit seinen Laternen und Gehilfen auf gegenüberliegenden Hügeln keine Chance, einen Messwert zu erhalten. Er interpretierte das auch korrekt dahingehend, dass die Lichtgeschwindigkeit eben viel grösser sei als die Schallgeschwindigkeit. René Descartes dagegen warf sein ganzes Prestige in die Waagschale als (schwaches) Argument für eine unendlich grosse Lichtgeschwindigkeit.
Präsentationen zum Thema ‘Lichtgeschwindigkeit’ könnten folgende Teilgebiete darstellen:
- Die spekulative Phase vor 1676: Empedokles, Aristoteles, Heron von Alexandria, die alten Inder, Avicenna und Alhazen, Kepler, Francis Bacon und Descartes
- Die Experimente von Galilei und seinen Schülern zur Messung der Lichtgeschwindigkeit
- Ole Rœmer’s Verständnis der jährlich-periodischen ‘Verspätungen’ und ‘Verfrühungen’ der Verfinsterung des Jupitermondes Io (1676). Seine Angabe zur Lichtgeschwindigkeit: 22 Minuten für einen Erdbahndurchmesser. Für letzteren gab es damals erst grobe Schätzwerte.
- James Bradley und die Aberration des Lichtes (1728). Seine Bestätigung des Wertes von Rœmer aufgrund einer ganz anderen Messung verschaffte der Auffassung von der Endlichkeit der Lichtgeschwindigkeit den Durchbruch. Bradleys Wert für c lag schon nahe beim heutigen.
- Armand H.L. Fizeau misst 1849 als erster die Laufzeit des Lichtes für eine Strecke von wenigen Kilometern (Zahnradmethode)
- Léon Foucault braucht 1850 mit seiner Drehspiegelmethode nur noch einen Laufweg von wenigen Metern und kann daher auch die Lichtgeschwindigkeit in verschiedenen Medien messen
- Die Bedeutung des fast erblindeten Physikers François Arago als Ideenlieferant für Fizeau und Foucault
- S. Newcomb und A.A. Michelson verbessern Foucault’s Methode und messen 1926 die Lichtgeschwindigkeit auf etwa 0.002% genau.
- Definition der Lichtgeschwindigkeit (und damit vor allem der Länge des Meters) 1983 durch die Mitglieder des Internationalen Büros für Mass und Gewicht (BIMP) zu 299’797’458 m/s
- Erwein Flachsel stellt in [42-129] eine Methode für jedermann vor: Man benötigt nur einen Telefonanschluss und eine Stoppuhr und ruft über einen geostationären Satelliten die Zeitansage in den USA an ... Ob das im Zeitalter der Digitaltechnik noch funktioniert?
Ebenfalls interessant ist das Experiment von Fizeau zur Lichtgeschwindigkeit in strömendem Wasser (1851). Er konnte seine Messresultate nicht verstehen, weil er von der klassischen Addition der Geschwindigkeiten ausging. Mit der Addition von Geschwindigkeiten gemäss SRT ergibt sich aber sein Resultat sofort [siehe z.B. 25-103].
Die Definition der Lichtgeschwindigkeit von 1983 öffnet den Weg, der im nächsten Abschnitt skizziert werden soll: Für c = 1 (per definitionem) erhält man neue Einheitensysteme, welche die SRT in ihrem Kern schon berücksichtigen!