Relativitätstheorie für Raumfahrer/innen: Teil 6 Wie Photonen die Welt sehen

 Photonen als Raumschiffe

Nehmen wir unsere Formel für die Eigengeschwindigkeit:

    σ = c * arctanh (β)

und lösen sie nach β = v/c auf:

β = tanh (σ/c).

Damit erhalten wir:

v = c* tanh (σ/c).

Schauen wir uns in der Abbildung den Verlauf von tanh an (grüne Kurve), so erkennen wir:

Wenn v = c ist, ergibt der tanh(σ/c) = 1 und damit muss σ/c unendlich groß sein, also die Eigengeschwindigkeit unendlich sein.

Der unser Photonenraumschiff sehende äußere Beobachter erkennt die Lichtgeschwindigkeit als Grenzgeschwindigkeit, der Raumfahrer im Photonenraumschiff bestimmt eine unendlich große Eigengeschwindigkeit.

Umgekehrt betrachtet: Da es keine Eigengeschwindigkeiten geben kann, die größer als Unendlich sind, ist für uns die Lichtgeschwindigkeit eine Grenzgeschwindigkeit.

Pragmatisch: Nichts kann schneller sein wie Licht, da nichts schneller als unendlich sein kann….

Man beachte, dass diese Aussage nicht innerhalb  eines einzigen  Bezugssystems gilt!

Was bedeutet das jetzt für unser Photonenraumschiff?

Da die Eigengeschwindigkeit unendlich ist, muss jede Eigendistanz 0 sein, das Universum ist also für unser Photonenraumschiff punktförmig. Auch die Eigenzeit ist 0.

                       So „erlebt“ ein Photon das Universum:             .

Trotzdem existiert das Photonenraumschiff: Es gibt Energie, Impuls, Drehimpuls und Information in der Eigenzeit 0 an jeden Punkt des Universums ab.

Für uns dauert dieser Vorgang dt = dτ / sqr(1-v²/c²) 
unendlich lang.

Das fasst Walter als eine Art innere Kausalität auf: Das Photon „verbindet“ in seiner Eigenzeit instantan jeden Punkt des Universums.

Diese „Eigenkausalität“ ist die eigentliche kosmische Eigenschaft, nicht die Lichtgeschwindigkeit als Grenzgeschwindigkeit.

Da Eigenzeiten nicht negativ werden können, gibt es keine Gegenwirkung, also keine „Gegenkausalität“, die unser Photonenraumschiff erfahren könnte.

Diese sicherlich ungewöhnliche Interpretation  stellt sich mir als faszinierenden Einblick in die innere Struktur unseres Kosmos dar.

Ausblick

In der Physik spielt die Lichtgeschwindigkeit c im Vakuum drei bedeutende Rollen:

-          c  ist Grenzgeschwindigkeit für Signalausbreitung.

-          c ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit elektromagnetischer Felder.

-          c ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Gravitationswellen.

Über die SRT können wir die endliche Lichtgeschwindigkeit  als Folge einer unendlichen Eigengeschwindigkeit interpretieren. Verbindet das die drei genannten Aspekte? Welche Rolle spielt die Metrik dabei? Und was hat das mit Elektrizität und Magnetismus zu tun?