von Rüdiger Vaas
Im Vakuum ist Licht genau 299 792,458 Kilometer pro Sekunde schnell. Diesen Wert kürzen Physiker mit c ab (von lateinisch „celeritas“ für „Schnelligkeit“). Bis die Wissenschaft sich auf diesen Wert geeinigt hatte, dauerte es aber mehrere Jahrhunderte. Aristoteles, Heron von Alexandria, Johannes Kepler und René Descartes meinten, das Licht sei unendlich schnell. Empedokles, Avicenna und Galileo Galilei dagegen waren von einer endlichen Geschwindigkeit überzeugt. Um 1600 versuchte Galilei das als Erster zu beweisen, indem er mit einer Laterne ein Lichtsignal gab und die Zeit maß, bis sein Assistent auf einem entfernten Hügel darauf mit einem weiteren Signal reagierte. Doch vergeblich: Nachdem er die Reaktionszeit des Gehilfen abgezogen hatte, blieb keine wiederholbar messbare Zeit mehr übrig.
Von der Messung zur Definition
Die erste Messung gelang dem jungen dänischen Astronomen Ole Rømer. Er bestimmte, wann der Jupitermond Io in den Schatten des Planeten eintrat, und verglich die Daten mit den Zeittafeln früherer Messungen, wie sie Seefahrer zur Orientierung verwendet haben. 1676 berichtete Rømer, dass die Io-Verfinsterungen umso später zu sehen sind – und zwar um bis zu 22 Minuten–, je weiter die Erde bei ihrem Lauf um die Sonne von Jupiter entfernt ist. Daraus folgt, dass Licht Zeit braucht, um Distanzen zu überwinden, also nicht unendlich schnell sein kann. 1678 errechnete Christiaan Huygens aus den Messdaten eine Lichtgeschwindigkeit von 212000 Kilometern pro Sekunde. Das war ein bahnbrechendes Resultat, obgleich noch um 30 Prozent zu gering.
1729 ermittelte James Bradley anhand der Aberration des Sternlichts den Wert von 301 000 Kilometer pro Sekunde – ein Fehler von nur 0,4 Prozent. Weitere Messungen mithilfe rotierender Zahnräder oder Spiegel, Hohlraum-Resonatoren und Interferometer reduzierten die Messunsicherheit immer weiter, zuletzt auf weniger als 1 zu 100 Millionen. 1983, auf der 17.Generalkonferenz für Maß und Gewicht in Paris, wurde c dann exakt festgelegt, um so die Grundeinheit des Meters zu bestimmen. Seither hat sich eine genauere Messung der Lichtgeschwindigkeit erübrigt, da mit dem festgelegten Wert von c nun andere, abgeleitete Einheiten definiert werden.
Absolute Grenze
1905 postulierte Albert Einstein, dass die VakuumLichtgeschwindigkeit in allen Bezugssystemen identisch ist – unabhängig vom Ort und der Bewegung eines beliebigen Beobachters. Diese Grundannahme seiner Speziellen Relativitätstheorie ist experimentell seither immer genauer bestätigt worden. Und c gilt absolut. Insofern hätte die Relativitätstheorie auch „Absoluttheorie“ genannt werden können.
Zudem ist c die Grenzgeschwindigkeit für Materie. Das heißt, um eine Masse auf c zu beschleunigen, bräuchte man unendlich viel Energie. Außerdem folgen aus der Relativitätstheorie kontraintuitive, aber klar bestätigte Konsequenzen: dass Objekte bei der Annäherung an c in ihrer Länge immer stärker gestaucht werden und die Zeit für sie langsamer vergeht. Überdies würde die Intensität einer Lichtquelle für einen Beobachter unendlich groß, falls er sich lichtschnell auf sie zu bewegt. Für ein Photon selbst, das sich mit c bewegt, weil es keine Ruhemasse besitzt, vergeht hingegen überhaupt keine Zeit. Aus seiner Sicht befindet es sich auf seiner Bahn quasi überall zugleich.
