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Uberlichtgeschwindigkeit ist eine Geschwindigkeit die grosser als die Naturkonstante Lichtgeschwindigkeit ist Dies wird auch superluminar genannt Inhaltsverzeichnis 1 Allgemeines 2 Tachyonen 3 Scheinbar uberlichtschnelle Objekte in der Astronomie 3 1 Erklarung 3 2 Bedingung fur Beobachtung von Superluminalitat 4 Uberlichtschnelle Effekte in der Quantenmechanik 4 1 Superluminares Tunneln 4 2 EPR Effekt 5 Zeitreisen 6 Uberlichtgeschwindigkeit in der Kosmologie 6 1 Uberlichtgeschwindigkeit durch die Expansion des Raumes 6 2 Kosmologische Theorien mit variabler Lichtgeschwindigkeit 6 3 Das Alcubierre Van den Broeck Warpfeld 6 4 Wurmlocher 6 5 Hyperraum 7 Sonstiges 8 Literatur 9 Weblinks 10 EinzelnachweiseAllgemeines Bearbeiten nbsp Ein von einem rotierenden Spiegel auf eine ausreichend weit entfernte Wand projizierter Lichtpunkt bewegt sich dort uberlichtschnell Aber nur der beleuchtete Ort wandert wahrend keine Welle und keine Materie sich mit Uberlichtgeschwindigkeit bewegt 1 Ob sich Materie oder Information im Vakuum auch uberlichtschnell superluminar raumartig bewegen bzw ausbreiten kann ist eine von der uberwiegenden Mehrheit der Physiker verneinte aber noch nicht abschliessend geklarte Frage Dabei kommt es prinzipiell nicht darauf an ob sich ein Objekt uberlichtschnell bewegt sondern darauf ob eine kausale Beziehung zwischen zwei Raum Zeit Punkten bestehen kann die so weit raumlich bzw so kurz zeitlich getrennt sind dass eine Verbindung zwischen ihnen nur durch Uberlichtgeschwindigkeit zu erreichen ware Das umfasst z B auch die Situation eines Objektes das an einem Ort unvermittelt verschwindet bevor es nach weniger als einem Jahr ein Lichtjahr entfernt wieder erscheint In der klassischen Newtonschen Mechanik konnen Objekte beliebig beschleunigt werden Da die Theorie dabei keine Grenzen setzt konnte auch die Lichtgeschwindigkeit ubertroffen werden Allerdings gilt die Newtonsche Mechanik nur naherungsweise fur hinreichend kleine Geschwindigkeiten v c Bei hoheren Geschwindigkeiten treten dagegen relativistische Effekte auf die ein Uberschreiten der Lichtgeschwindigkeit verhindern In Science Fiction Buchern und Filmen werden Reisen mit Uberlichtgeschwindigkeit oft als Realitat dargestellt weil sonst interstellare Reisen aus dramaturgischer Sicht viel zu lange dauern wurden Dasselbe gilt fur die Kommunikation zwischen zwei Stationen oder Raumschiffen Die Datenubertragung findet in diesen Geschichten fast immer ohne Zeitverzogerung statt auch wenn die Raumschiffe Lichtjahre voneinander entfernt sind und damit jede Information nach momentanen wissenschaftlichen Erkenntnissen also mindestens die entsprechende Zeit fur die Strecke vom Sender zum Empfanger benotigen wurde Die Fernsehbilder der Mondlandungen benotigten hingegen schon 1 3 Sekunden nur fur ihren Weg zur Erde eine Kommunikation zwischen der Erde und beispielsweise dem Mars dauert je nach Lage der beiden Planeten zueinander zwischen drei und 22 Minuten Die Unterscheidung zwischen Uberlichtgeschwindigkeit und Unterlichtgeschwindigkeit ist im Rahmen der Relativitatstheorie absolut Ein Vorgang der in einem Bezugssystem mit Uberlichtgeschwindigkeit stattfindet findet in jedem Bezugssystem mit Uberlichtgeschwindigkeit statt dasselbe gilt auch fur Unterlichtgeschwindigkeit Mathematischer Hintergrund ist die Nichtexistenz einer Lorentztransformation die zeitartige in raumartige Vektoren transformiert So kann man z B nicht einfach Uberlichtgeschwindigkeit gegen die Erde erreichen indem man erst eine Rakete mit der Lichtgeschwindigkeit von der Erde abschiesst und von dieser Rakete eine relativ zu ihr wiederum mit der Lichtgeschwindigkeit fliegende Rakete startet Aufgrund der Relativitat der Gleichzeitigkeit konnen Relativgeschwindigkeiten nicht einfach addiert werden wie es bei den geringen Geschwindigkeiten des Alltags noch sehr genau zutrifft Stattdessen ergibt sich fur die Gesamtgeschwindigkeit nach dem relativistischen Additionstheorem fur Geschwindigkeiten v g e s v 1 v 2 1 v 1 v 2 c 2 displaystyle v mathrm ges frac v 1 v 2 1 frac v 1 cdot v 2 c 2 nbsp Demgemass bewegt sich im Beispiel die zweite Rakete lediglich mit 0 96 c von der Erde weg die 0 75 c zur ersten Rakete sind davon unberuhrt Aus dem Prinzip von der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit folgt dass eine Beschleunigung eines massebehafteten Korpers auf Lichtgeschwindigkeit unendlich viel Energie benotigen wurde Es gibt einige Beobachtungen die auf den ersten Blick superluminare Bewegungen zu bestatigen scheinen Seit einigen Jahren werden im Universum Jets beobachtet die sich superluminar von ihrem Ursprungsort zu entfernen scheinen Allerdings ist dies nur ein optischer Effekt in Wahrheit bewegen sich die Jets mit Unterlicht geschwindigkeit An der Universitat Koln mittlerweile mehrfach durch andere Institutionen uberpruft wurde nachgewiesen dass es beim quantenmechanischen Tunneln von Photonen zu Effekten kommen kann die von einigen Forschern als superluminare Geschwindigkeiten interpretiert werden Die Interpretationen dieser Beobachtungen werden jedoch derzeit noch kontrovers diskutiert Bei einer Messung an quantenmechanisch verschrankten Teilchen scheint Information zwischen den Teilchen instantan also ohne Zeitdifferenz ubertragen zu werden Einstein Podolsky Rosen Effekt kurz EPR Effekt Es ist aber nicht moglich diesen Effekt zur Kommunikation mit Uberlicht geschwindigkeit zu verwenden Im September 2011 wurde von der OPERA Kollaboration am Gran Sasso gemeldet man habe Hinweise darauf gefunden dass Neutrinos sich mit Uberlicht geschwindigkeit bewegt hatten Nach einer neuen Fehleranalyse und nachdem auch ICARUS Ubereinstimmung mit der Lichtgeschwindigkeit gemessen hatte zog OPERA 2012 sein Resultat zuruck Fur mehr Details siehe Messungen der Neutrinogeschwindigkeit Innerhalb eines Mediums konnen sich Materieteilchen jedoch schneller bewegen als das Licht das heisst schneller als elektromagnetische Wellen innerhalb des gleichen Mediums Dabei entsteht die Tscherenkowstrahlung Die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum wird dabei jedoch nicht ubertroffen Tachyonen Bearbeiten Hauptartikel Tachyon Superluminare Geschwindigkeiten sind durch die Gleichungen der Relativitatstheorie nicht kategorisch ausgeschlossen lediglich der Wechsel zwischen Uber und Unterlichtgeschwindigkeit ist in keiner Richtung moglich Theoretisch konnte ein superluminares Teilchen existieren ein Tachyon welches sich ausschliesslich superluminar bewegt und eine imaginare Masse hat Es hat jedoch eine Menge paradoxer Eigenschaften zum Beispiel beschleunigt es Runaway Solution falls es durch Abstrahlung bei geladenen beschleunigten Tachyonen Energie verliert so dass es schwierig ist eine Theorie wechselwirkender Tachyonen zu konstruieren Die Idee der Tachyonen mit formal imaginarer Masse wurde erstmals in den 1960er Jahren von George Sudarshan und anderen ausgesprochen Betrachtet man Tachyonen jedoch quantenmechanisch stellt man fest dass sich selbst diese als lokale Storung nicht uberlichtschnell ausbreiten konnen 2 Scheinbar uberlichtschnelle Objekte in der Astronomie BearbeitenManche Jets die etwa von Quasaren ausgesandt werden scheinen sich mit Uberlichtgeschwindigkeit zu bewegen Beispielsweise bewegte sich ein zwischen 1977 und 1980 beobachteter Jet des Quasars 3C 273 mit scheinbar elffacher Lichtgeschwindigkeit Dies beruht aber auf einer Tauschung die immer dann entsteht wenn sich das beobachtete Objekt mit einer Geschwindigkeit zwischen 70 7 und 100 der Lichtgeschwindigkeit nahert Im Jahr 1970 wurde das Phanomen erstmals beobachtet nachdem es schon 1966 von Martin Rees 3 theoretisch erortert und erklart worden war Erklarung Bearbeiten Ein Quasar in der Entfernung r 0 displaystyle r 0 nbsp stosse zum Zeitpunkt t 0 displaystyle t 0 nbsp einen Jet mit einem hellen Knoten aus Der Knoten bewegt sich mit der Geschwindigkeit v displaystyle v nbsp unter dem Winkel 8 displaystyle theta nbsp zur Richtung zur Erde Tatsachliche Bewegung nbsp Darstellung der Bewegung eines JetsNach Ablauf der Zeit t 0 displaystyle t 0 nbsp ist der Knoten an einem Ort 3 displaystyle xi nbsp in der Entfernung v t 0 displaystyle vt 0 nbsp vom Quasar In Erdrichtung hat er sich dann um die Strecke D x v t 0 cos 8 displaystyle Delta x vt 0 cos theta nbsp auf den Beobachter zubewegt Dabei hat er transversal die Strecke D y v t 0 sin 8 displaystyle Delta y vt 0 sin theta nbsp zuruckgelegt Scheinbare Bewegung Der Beobachter sieht den Knoten am Quasar entstehen nachdem das Licht die Entfernung r 0 displaystyle r 0 nbsp durchlaufen hat also zum Zeitpunkt t 1 r 0 c displaystyle t 1 frac r 0 c nbsp Der Beobachter sieht den Knoten am Ort 3 displaystyle xi nbsp wenn das zum Zeitpunkt t 0 displaystyle t 0 nbsp dort emittierte Licht noch die restliche Strecke zum Beobachter zuruckgelegt hat Da der Jet nur in nachster Nahe des Quasars beobachtet wird liegt der Lichtweg von 3 displaystyle xi nbsp zum Beobachter praktisch parallel zur Beobachtungsrichtung des Quasars Somit betragt seine Entfernung zum Beobachter R r 0 D x displaystyle R r 0 Delta x nbsp Den Beobachter erreicht das Licht vom Knoten bei 3 displaystyle xi nbsp nach der Zeit t 2 t 0 R c t 0 r 0 D x c t 0 r 0 v t 0 cos 8 c displaystyle begin aligned t 2 amp t 0 frac R c amp t 0 frac r 0 Delta x c amp t 0 frac r 0 vt 0 cos theta c end aligned nbsp Zwischen der Beobachtung der Emission im Nukleus und der Beobachtung des Erreichens von 3 displaystyle xi nbsp vergeht die Zeit D t t 2 t 1 t 0 r 0 v t 0 cos 8 c r 0 c t 0 v t 0 cos 8 c t 0 1 b cos 8 displaystyle begin aligned Delta t amp t 2 t 1 amp t 0 frac r 0 vt 0 cos theta c frac r 0 c amp t 0 frac vt 0 cos theta c amp t 0 1 beta cos theta end aligned nbsp mit b v c displaystyle beta v c nbsp Fur die scheinbare transversale Geschwindigkeit v displaystyle tilde v nbsp finden wir damit v D y D t v t 0 sin 8 t 0 1 b cos 8 sin 8 1 b cos 8 v displaystyle begin aligned tilde v amp frac Delta y Delta t amp frac vt 0 sin theta t 0 1 beta cos theta amp frac sin theta 1 beta cos theta cdot v end aligned nbsp bzw mit b v c displaystyle tilde beta tilde v c nbsp b b sin 8 1 b cos 8 displaystyle tilde beta frac beta sin theta 1 beta cos theta nbsp Beispiel Fur b 0 996 displaystyle beta 0 996 nbsp und 8 6 displaystyle theta 6 circ nbsp ergibt sich b 11 displaystyle tilde beta 11 nbsp also scheinbar 11 fache Lichtgeschwindigkeit Bedingung fur Beobachtung von Superluminalitat Bearbeiten Die Bewegung erscheint superluminar wenn b gt 1 displaystyle tilde beta gt 1 nbsp ist also wenn b sin 8 1 b cos 8 gt 1 displaystyle frac beta sin theta 1 beta cos theta gt 1 nbsp Umstellen ergibt 1 b lt sin 8 cos 8 displaystyle frac 1 beta lt sin theta cos theta nbsp und nach trigonometrischer Umformung der rechten Seite 1 b lt 2 cos 8 p 4 displaystyle frac 1 beta lt sqrt 2 cos theta pi 4 nbsp Wegen b lt 1 displaystyle beta lt 1 nbsp muss gelten 2 cos 8 p 4 gt 1 displaystyle sqrt 2 cos theta pi 4 gt 1 nbsp das ist der Fall fur 0 8 lt p 2 90 displaystyle 0 leq theta lt pi 2 90 circ nbsp Jeder Jet der eine auf den Beobachter zu gerichtete Komponente hat kann also den Eindruck erwecken als wurde er sich transversal mit Uberlichtgeschwindigkeit bewegen Die kleinste Jetgeschwindigkeit in Bezug auf seine Quelle bei der dieser Effekt auftreten kann ergibt sich aus dem Maximalwert von 2 cos 8 p 4 displaystyle sqrt 2 cos theta pi 4 nbsp Dies ist bei einem Winkel von 8 45 displaystyle theta 45 circ nbsp der Fall Unter diesen Umstanden reicht es aus wenn die Jet Geschwindigkeit v Jet displaystyle v text Jet nbsp die Bedingung erfullt v Jet c 2 0 71 c displaystyle v text Jet geq frac c sqrt 2 approx 0 71 c nbsp Wobei c displaystyle c nbsp die Lichtgeschwindigkeit ist Uberlichtschnelle Effekte in der Quantenmechanik BearbeitenSuperluminares Tunneln Bearbeiten An der Universitat Koln wurde unter der Leitung von Gunter Nimtz der quantenmechanische Effekt des superluminaren Tunnelns von Mikrowellen Photonen dem der Tunneleffekt zu Grunde liegt zuerst nachgewiesen 4 Experimente vom Nimtz Typ mit Photonen anderer Wellenlange insbesondere mit sichtbarem Licht haben durch andere Gruppen stattgefunden und haben die Beobachtungen von Nimtz bestatigt u a Steinberg und Raymond Chiao von der Universitat Berkeley werden von den Experimentatoren wie Chiao und Steinberg aber anders interpretiert In allen Experimenten wird festgestellt dass sich eine superluminare Geschwindigkeit dann einstellt wenn sich zwischen der Quelle und dem Detektor eine Barriere befindet welche die Photonen erst uberwinden durchtunneln mussen Medienwirksam wurde dort 1994 mit frequenzmodulierten Mikrowellen ein Teil einer Mozart Sinfonie mit ubertragen wobei Nimtz nach eigenen Angaben fur das Maximum und die Anstiegsflanke des Wellenpakets 5 eine 4 7 fache Lichtgeschwindigkeit mass 6 Nimtz behauptet damit die Moglichkeit der Ubertragung von Information mit Uberlichtgeschwindigkeit gezeigt zu haben was aber bestritten wurde Definiert man die Geschwindigkeit der Informationsubertragung uber die Ansprechzeit eines Detektors gibt es keine Informationsubertragung mit Uberlichtgeschwindigkeit Ein Detektor auf einer gleich langen Vergleichsstrecke ohne Tunnel auf der sich die gleiche Information Pulsform mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitet spricht zuerst an da das Signal auf der Tunnelstrecke viel schwacher ist und zwar unabhangig von der Empfindlichkeit des Detektors 7 Diese Experimente stehen nach allgemeiner Ansicht in volliger Ubereinstimmung mit einer der Grundaussagen der Relativitatstheorie nach der keine Informationsausbreitung mit Uberlichtgeschwindigkeit stattfindet So kann man z B zeigen dass ein Wellenzug beim Tunneln starker im hinteren Teil gedampft wird als im vorderen so dass sich sein Intensitatsmaximum nach vorne verlagert Definiert man die Lage des Maximums als Position des Wellenzuges so kann man eine Uberlichtgeschwindigkeit errechnen ohne dass irgendein Teil des Wellenzuges mit Uberlichtgeschwindigkeit vorangeschritten ware Bei Tunnelexperimenten mit einzelnen Photonen wurde bereits uberlichtschnelles Tunneln nachgewiesen siehe zum Beispiel Experimente der Chiao Gruppe Da beim Tunneln jedoch ein grosser Teil der tunnelnden Photonen und damit der Information verloren geht ist auch hier die Moglichkeit einer uberlichtschnellen Informationsubertragung umstritten siehe auch diese Bibliografie 8 Von anderen Physikern zum Beispiel im Uberblicksartikel von Privitera et al 9 wird darauf hingewiesen dass die Superluminalitat des Geschehens ein Artefakt der verwendeten Definition von Geschwindigkeit ist 10 Dass zum Beispiel die Gruppengeschwindigkeit von Pulsen in Medien mit starker Absorption und Dispersion grosser als die Lichtgeschwindigkeit sein kann jedoch keine Signalgeschwindigkeit ist war schon Leon Brillouin und Arnold Sommerfeld bekannt 11 Horst Aichmann und Gunter Nimtz verteidigen dagegen ihre Interpretation der Experimente dass beim Tunnelprozess tatsachlich superluminale Signalgeschwindigkeiten auftreten konnen und werfen ihren Kritikern Fehlinterpretationen vor 12 EPR Effekt Bearbeiten Hauptartikel Einstein Podolsky Rosen Paradoxon Ein anderes Phanomen das auf den ersten Blick das Auftreten von Uberlichtgeschwindigkeit nahelegt ist der EPR Effekt Hat man zwei verschrankte Teilchen an verschiedenen Orten so sagt die Quantenmechanik voraus dass einerseits vor der Messung der Zustand jedes einzelnen der Teilchen unbestimmt ist der Wert der Messgrosse also nicht feststeht andererseits nach Messung des einen Teilchens auch sofort der Zustand des anderen Teilchens festgelegt ist Diese von Einstein als spukhafte Fernwirkung 13 zuruckgewiesene Eigenschaft der Quantenmechanik ist experimentell bestatigt 14 Allerdings lasst sich der EPR Effekt nicht nutzen um damit uberlichtschnell zu kommunizieren da die einzelnen Messergebnisse fur sich genommen jeweils zufallig sind Erst beim Vergleich der Messergebnisse an beiden Teilchen kann die Korrelation festgestellt werden Dazu ist aber erst eine klassische unterlichtschnelle Informationsubertragung notwendig Beispielsweise beruht die Quantenteleportation auf dieser Kombination aus EPR Effekt und anschliessender klassisch ubertragener Information Nick Herbert schlug Anfang der 1980er Jahre ein Experiment vor in dem in der Quantenmechanik Informationen mit Uberlichtgeschwindigkeit ubertragen werden konnen falls es moglich ware perfekte Quanten Kopierer herzustellen 15 Wie Wojciech Zurek und William Wootters kurz darauf 1982 aber zeigten sind solche Kopierer grundsatzlich unmoglich No Cloning Theorem Ob beim EPR Effekt uberhaupt Information ubertragen wird ist umstritten und hangt sehr von der Interpretation der Quantenmechanik und des Informationsbegriffs ab Eine Interpretation besagt dass die Teilchen zusatzliche Information in verborgenen Variablen d h nicht messbaren Eigenschaften die die Korrelation steuern mitfuhren Man kann jedoch zeigen dass die Messergebnisse dann gewissen statistischen Regeln den Bellschen Ungleichungen gehorchen mussten Eine Verletzung dieser Ungleichungen wurde experimentell bestatigt 16 Andere Erklarungsversuche ziehen auch zeitumgekehrte Kausalbeziehungen fur quantenmechanische Systeme in Betracht Zeitreisen BearbeitenNach der speziellen Relativitatstheorie wurde Uberlichtgeschwindigkeit Zeitreisen oder zumindest in Form eines Antitelefons das Versenden von Nachrichten in die Vergangenheit ermoglichen Der Zusammenhang zwischen Uberlichtgeschwindigkeit und Zeitreise lasst sich aus den Eigenschaften der Lorentz Transformation im Minkowski Diagramm ableiten Wegen der daraus folgenden Paradoxa wird die Moglichkeit von Zeitreisen in physikalischen Theorien meist ausgeschlossen Ohne Zusatzannahmen verbieten die Gleichungen der Allgemeinen Relativitatstheorie allerdings Zeitreisen nicht wie zuerst Kurt Godel zeigte Uberlichtgeschwindigkeit in der Kosmologie BearbeitenUberlichtgeschwindigkeit durch die Expansion des Raumes Bearbeiten Das Lichtspektrum der meisten Galaxien weist eine Rotverschiebung auf Edwin P Hubble deutete diese Verschiebung zunachst als Dopplereffekt Das heisst die jeweilige Galaxie entfernt sich mit erheblicher Geschwindigkeit v displaystyle v nbsp von der Erde Beim Vergleich der Rotverschiebung von Galaxien mit bekannter Entfernung d displaystyle d nbsp zur Erde fand Hubble einen linearen Zusammenhang Dies ist das Hubble Gesetz v H 0 d displaystyle v H 0 d nbsp mit der Hubblekonstante H 0 displaystyle H 0 nbsp Gemass diesem Gesetz mussten sich Galaxien schneller als Lichtgeschwindigkeit von der Erde entfernen wenn sie nur weit genug entfernt sind Die Interpretation der kosmologischen Rotverschiebung fuhrt diese auf die Zunahme der Entfernungen infolge der Expansion des Universums zuruck nicht auf den Dopplereffekt Das Hubble Gesetz ist im Rahmen der relativistischen Kosmologie bei beliebigen Entfernungen gultig wenn d displaystyle d nbsp als physikalische Entfernung Entfernung zu einem festen Zeitpunkt interpretiert wird und v displaystyle v nbsp als die zeitliche Anderung dieser Entfernung v d displaystyle v dot d nbsp kann grosser als Lichtgeschwindigkeit werden was gelegentlich als Widerspruch zur Relativitatstheorie gewertet und als Gegenargument zur Urknalltheorie angefuhrt wird Konzeptuell darf aber die Abstandsanderungsrate d displaystyle dot d nbsp nicht mit einer Geschwindigkeit verwechselt werden Geschwindigkeiten sind lokale Grossen die den Beschrankungen der speziellen Relativitatstheorie unterliegen Abstandsanderungen unterliegen als globale Grossen nicht diesen Beschrankungen und konnen beliebig gross werden Echte Uberlichtgeschwindigkeiten liegen also auch bei weit entfernten Galaxien nicht vor Kosmologische Theorien mit variabler Lichtgeschwindigkeit Bearbeiten Verschiedentlich wurden kosmologische Theorien mit einer variablen Lichtgeschwindigkeit Variable Speed of Light Theories VSL vorgeschlagen Bekannt wurde insbesondere ein Vorschlag von Joao Magueijo und Andreas Albrecht von 1999 17 in denen das Horizontproblem und das Problem der Flachheit des Universums die ublicherweise heute im Rahmen des Inflationaren Modells der Kosmologie erklart werden stattdessen durch eine um bis zu 60 Grossenordnungen hohere Lichtgeschwindigkeit im fruhen Universum erklart werden Die Lichtgeschwindigkeit ist in dieser Theorie eine dynamische Variable also zeitlich veranderlich allerdings auf eine besondere Art und Weise die die Form der Feldgleichungen der Allgemeinen Relativitatstheorie nicht zu stark modifiziert Die Lorentzinvarianz der Theorie ist aber explizit gebrochen es gibt ein ausgezeichnetes Bezugssystem das durch die kosmologische Expansion vorgegeben wird Nach Magueijo und Albrecht wird auch das Problem der Kosmologischen Konstante so gelost 18 19 Magueijo schrieb daruber auch ein popularwissenschaftliches Buch 20 Einen ahnlichen Vorschlag machte schon 1992 der kanadische Physiker John Moffat 21 ebenfalls mit der Absicht der Losung kosmologischer Probleme 22 Die Idee der variablen Lichtgeschwindigkeit wurde von Kohn aufgegriffen und mit dem Konzept mehrerer Zeitdimensionen kombiniert 23 Er zeigte dass die Lichtgeschwindigkeit in solch einer Raumzeit von der Zeit abhangt Jedoch ist diese Zeitabhangigkeit fur das beobachtbare Universum vernachlassigbar so dass die Lichtgeschwindigkeit im jetzigen Universum konstant erscheint wohingegen sie im fruhen Universum variabel war wie ursprunglich von Albrecht und Magueijo vorgeschlagen Die Theorie steht in der Tradition zeitlich veranderlicher fundamentaler dimensionsloser physikalischer Grossen die seit Dirac diskutiert werden Dabei ist es sinnvoll nur die Variabilitat dimensionsloser Grossen zu diskutieren da die Variabilitat dimensionsbehafteter Grossen in der Physik von den verwendeten Masseinheiten abhangig ist und somit keine fundamentale Bedeutung hat Im Fall der VSL Theorien ist die Feinstrukturkonstante veranderlich was prinzipiell bei weit entfernten Objekten als Funktion der Rotverschiebung beobachtbar sein sollte 24 Das Alcubierre Van den Broeck Warpfeld Bearbeiten Hauptartikel Warp Antrieb Wurmlocher Bearbeiten Ein damit verwandter Effekt ist das Durchqueren sogenannter Wurmlocher das oft in Science Fiction Romanen verwendet wird Dabei bewegt sich ein Raumschiff lokal zwar nicht schneller als mit Lichtgeschwindigkeit es nimmt aber im gekrummten Raum eine Abkurzung so dass es am Ende doch schneller als das Licht am Ziel ankommt Als zweidimensionale Analogie kann man den Weg uber ein gefaltetes Blatt Papier betrachten Statt auf dem Papier zu bleiben kann ein Reisender auch einfach ein Loch ins Papier bohren und damit die darangefaltete andere Seite erreichen Mit dieser Technik waren auch Zeitmaschinen denkbar Solche Wurmlocher konnen zwar in der Relativitatstheorie theoretisch konstruiert werden es scheint aber dass sie in der Praxis sehr instabil waren so dass nicht einmal Informationen durch sie hindurchgeleitet werden konnten Hyperraum Bearbeiten Einen vergleichbaren Effekt bewirken wurde die ebenfalls in der Science Fiction gerne verwendete Vorstellung einer Abkurzung durch einen Hyperraum in den unsere Raumzeit eingebettet sein konnte Die Idee ist dabei folgende Um den Weg vom Nordpol zum Sudpol abzukurzen reise man quer durch die Erde anstatt entlang der Oberflache Der Weg durch die Erde uber die dritte Dimension ist kurzer als der Weg auf der zweidimensionalen Erdoberflache Genauso konnte man sich vorstellen dass unsere Raumzeit auch in einen hoherdimensionalen Hyperraum eingebettet ist wie die Erdoberflache in den Raum und man daher durch den Hyperraum abkurzen konnte Auch hier wurde man im Hyperraum nicht schneller als Lichtgeschwindigkeit fliegen mussen um schneller als das Licht im Normalraum am Ziel anzukommen Sonstiges BearbeitenDie Verwendung des englischen Begriffs FTL fur faster than light geht bis in die 1950er Jahre zuruck Im Breakthrough Propulsion Physics Project der NASA wurden Konzepte und Theorien fur Uberlichtgeschwindigkeit evaluiert Literatur BearbeitenKirk T McDonald Radiation from a superluminal Source Princeton University Princeton NJ 08544 26 November 1986 arxiv physics 0003053 Ernst Udo Wallenborn Was ist das Nimtz Experiment theorie gsi de 23 Juni 1999 Rudiger Vaas Tunnel durch Raum und Zeit Franckh Kosmos Stuttgart 2006 2 Aufl ISBN 3 440 09360 3 Joao Magueijo Schneller als die Lichtgeschwindigkeit der Entwurf einer neuen Kosmologie Bertelsmann Munchen 2003 ISBN 3 570 00580 1 Gunter Nimtz et al Zero time space how quantum tunneling broke the light speed barrier Wiley VCH Weinheim 2008 ISBN 978 3 527 40735 4 Michio Kaku Faster than Light in Physics of the impossible S 197 215 Allen Lane London 2008 ISBN 978 0 7139 9992 1 deutsch Die Physik des Unmoglichen Rowohlt Reinbek 2008 ISBN 978 3 498 03540 2 John G Cramer Faster than Light Implications of Quantum Entanglement and Nonlocality S 509 529 in Marc G Millis et al Frontiers of Propulsion Science American Inst of Aeronautics amp Astronautics Reston 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drachen 2011 12 04 scheren laser und quasare wie man uberlichtgeschwindigkeit beobachtet Matt Austern zu Tachyonen Memento vom 18 Februar 2014 im Internet Archive auch in quantenmechanischer Behandlung englisch Nature Band 211 S 468 wissenschaft de Sturzt Einsteins Dogma 1 August 1997 abgerufen am 7 September 2019 mit einer Beschreibung der Experimente von Gunter Nimtz Peak and the rising edge of a frequency band limited wave packet gemass W Heitmann G Nimtz On causality proofs of superluminal barrier traversal of frequency band limited wave packets Phys Lett A Bd 196 1994 S 154 Ernst Udo Wallenborn Und Mozart Memento des Originals vom 5 April 2009 im Internet Archive nbsp Info Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht gepruft Bitte prufe Original und Archivlink gemass Anleitung und entferne dann diesen Hinweis 1 2 Vorlage Webachiv IABot theory gsi de Wallenborn 1999 zum Experiment von Nimtz Ernst Udo Wallenborn Aber ist das nicht Uberlichtgeschwindigkeit Memento des Originals vom 5 April 2009 im Internet Archive nbsp Info Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht gepruft Bitte prufe Original und Archivlink gemass Anleitung und entferne dann diesen Hinweis 1 2 Vorlage Webachiv IABot theory gsi de Wallenborn in einer Diskussion des Experiments von Nimtz 1999 Unvollstandiges kommentiertes Literaturverzeichnis zum Thema Uberlichtgeschwindigkeit durch Tunneln Stand 2001 G Privitera G Salesi V S Olkhovsky E Recami Tunnelling times An elementary introduction In Rivista del Nuovo Cimento vol 26 n 4 2003 arxiv quant ph 0412146 Ernst Udo Wallenborn Superluminales Tunneln Memento des Originals vom 4 August 2003 im Internet Archive nbsp Info Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht gepruft Bitte prufe Original und Archivlink gemass Anleitung und entferne dann diesen Hinweis 1 2 Vorlage Webachiv IABot theory gsi de Argumente gegen eine Interpretation des Tunneleffektes als uberlichtschnelle Informationsausbreitung 23 Juni 1999 Diskussion der Geschwindigkeitsdefinitionen Duke University Memento vom 10 Juni 2010 im Internet Archive H Aichmann G Nimtz On the traversal time of barriers Foundations of Physics Band 44 2014 S 678 688 Abstract Max Born Albert Einstein Albert Einstein Max Born Briefwechsel 1916 1955 Munchen Nymphenburger 1955 S 210 Harry Paul Photonen 1999 B G Teubner Verlag ISBN 3 519 13222 2 Herbert FLASH A Superluminal Communicator Based upon a New Kind of Quantum Measurement Foundations of Physics Bd 12 1982 S 1171 Hensen et al Loophole free Bell inequality violation using electron spins separated by 1 3 kilometres In Nature Band 526 2015 S 682 686 doi 10 1038 nature15759 Albrecht Magueijo A time varying speed of light as a solution to cosmological puzzles Phys Rev D59 1999 arxiv astro ph 9811018 Magueijo New variable speed of light theories Reports Progress Physics 2003 arxiv astro ph 0305457 John Barrow Cosmologies with varying light speed 1998 arxiv astro ph 9811022 Magueijo Faster Than the Speed of Light The Story of a Scientific Speculation Massachusetts Perseus Books Group 2003 Moffat Superluminary Universe A Possible Solution to the Initial Value Problem in Cosmology International Journal Modern Physics D Bd 2 2003 S 351 Moffat Reinventing Gravity Collins 2008 und davor 1988 der Franzose Jean Pierre Petit bei ihm anderte sich auch die Gravitationskonstante mit der Zeit so dass die einsteinschen Feldgleichungen insgesamt invariant bleiben C Kohn The Planck Length and the Constancy of the Speed of Light in Five Dimensional Spacetime Parametrized with Two Time Coordinates In J High Energy Phys Grav Cosm 3 Jahrgang 2017 S 635 650 1999 schienen Beobachtungen von J K Webb und Anderen eine solche Variabilitat zu zeigen siehe Webb Churchill Drinkwater Flambaum Barrow Physical Review Letters Bd 82 1999 S 884 Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Uberlichtgeschwindigkeit amp oldid 237138785