Messung der Lichtgeschwindigkeit

[Lightsource]

Ich kopple mal diese Frage von der Diskussion (Energie aus Nichts) ab und frage hier einfach mal:

Wie misst man Lichtgeschwindigkeit exakt?

Ich muss dazu sagen, dass ich selbst schon c mit meinem Oszi gemessen habe, ich kenne auch den Versuch mit Mikrowelle und Schokolade.
Auch das was man im Internet findet: In 100m Entfernung einen Spiegel aufstellen, und beim Einschalten die Stoppuhr drücken. Ja,
das kenne ich auch.
Dass jemand einen Laser zum Mond schickt, und wartet bis er den Strahl wieder sieht, ist genau so ein Quatsch.
Das kann mir gerne mal jemand vorführen, und vor allem kann er mir zeigen, wie er mit seinem Baumarkt-Meterstab noch die
Entfernung zum Mond misst.

Das lustige an der Sache ist ja auch, dass das Meter inzwischen als Anzahl Schwingungen definiert ist, die ja wiederum
von der Lichgeschwindigkeit abhängen.

So, kann mir also jemand sagen, wie man die Lichtgeschwindigkeit auf den Meter genau messen kann?

[VDX]

... hmmm ... wie schnell laufen Spannungs-Pulse durch Metall?

Wenn das mit c "verrechnet" werden kann, dann sollten Spannungsänderungen (AN/AUS-Pulse oder AM/FM) in Drahtleitungen recht simpel zu messen sein ... alternativ auch eine Rolle Glasfaser mit bekannter Länge und die Laufzeit durch die Rolle ausmessen ...

Gab's da nicht mal Messungen zu "verschränkten Photonen" durch eine Glasfaserleitung und "Überlichtschnelle" Musik-Datenübertragung, was auf einem Aufbau-/System-Fehler beruhte?

Viktor

[Lightsource]

Ja, man kann eine Koaxialleitung verwenden, einen Impuls drauf geben, und warten bis er wieder zurück kommt.
Nur, wie ermittelt man die exakte Länge der Leitung, und wie misst man die genaue Zeit. All diese Messungen
beruhen doch selbst auf c.
Das wäre so wie es Münchhausen gemacht hat.

Man misst die Zeit anhand der Schwingungsanzahl, aber eine Entfernung auch.
Und m/s gibt dann c.

Oder die alte Definition von Ampere 1948:
Da hat sich doch niemand hingestellt, zwei unendlich lange parallele Kabel im Vakuum gezogen und dann die Kraft zwischen den
Leitungen gemessen während man Strom auf die Kabel gab. Da langt man sich doch an den Kopf. Meinetwegen hätten sie noch Elektrolyse als Definition verwenden
können, aber so einen Humbug...
Inzwischen hat man das Ampere auf die Elementarladung festgelegt. Und die wiederum hat man auf einen Wert festgenagelt. Bestimmt weil man sie
nicht wirklich genau messen kann. Immerhin war es den Nobelpreis wert.

[Thunderbolt]

Hier wird die neudefinition von kilogramm ganz gut
bzw. generell der definition von einheiten ganz gut erklärt

https://www.youtube.com/watch?v=Oo0jm1PPRuo
https://www.youtube.com/watch?v=ZMByI4s-D-Y

[Lightsource]

Ich habe mir diese Sendungen angeschaut, die Neudefinition des Kilogramms mit der Siliciumkugel kannte ich schon.
Von der Wattwaage wusste ich, hatte sie aber noch nicht gesehen.
Wenn man diese Dokumentationen verfolgt, kommt immer wieder die Lichtgeschwindigkeit ins Spiel.
Z.B. bei der Wattwaage wird die Geschwindigkeit der Bewegung mittel Interferometrie gemessen.
Die Rundheit der Siliziumkugel, sowie deren Durchmesser ebenfalls.
Da würde mich alleine schon die Fehlerbetrachtung der Messungen interessieren.

Die Interferenzmuster sind ja nicht wirklich scharfkantig.
Die Wellenlänge der Laser hat eine gewisse Bandbreite oder Ungenauigkeit.
Die verwendete Masse in der Wattwaage könnte einen paramagnetischen Einfluss haben.

Ich denke zwar, die haben sich bestimmt ausführlich Gedanken darüber gemacht,
aber ich bin von Beruf Analytiker in der Chemie, und bin darum, nach meiner Meinung, sehr sensibel,
wenn es um Messunsicherheiten geht.

Die Sache, dass das Urkilogramm sich verändert hatte, ist alleine schon hochinteressant.

Bleibt immer noch die Frage, wie man Lichtgeschwindigkeit genau ermittelt.
Wie man auch im einen Beitrag hören konnte, wurde der Wert einfach festgelegt.
So nach dem Motto: Nach mir die Sintflut. Sollen sich doch andere, die es brauchen
darum kümmern.

Einfach nur mal hypothetisch: Das Universum expandiert. Dadurch verringert sich
seine Dichte. Dadurch ändern sich die Naturkonstanten, weil die Gravitation nicht
mehr so wirkt. Vielleicht könnte man zwar sagen, dass sich die Naturkonstanten
gegenläufig ausgleichen, aber einfach so zu behaupten, dass sie konstant sind
finde ich etwas eigenartig. Wir kennen diese Konstanten grade mal <200 Jahre
und wollen Rückschlüsse auf das 70 Millionenfache (14ppb) ziehen?

[L_B_S]

Wie misst man Lichtgeschwindigkeit exakt?

Wie genau definiertst du "exakt" ?

3 oder 5 oder 10 Stellen hinter dem Komma und von welcher Einheit Km, dm oder nm ?
Die Frage ist also illusorisch und hat eigentlich nur Bedeutung im Zusammenhang mit bestimmten Subjekten oder Ereignissen.
Das "Meter" ist ja auch eine subjektive Festllegung und keine Naturkonstante.

Gruss
LBS

Nochmal als Nachtrag:

Einfach nur mal hypothetisch: Das Universum expandiert. Dadurch verringert sich
seine Dichte. Dadurch ändern sich die Naturkonstanten, weil die Gravitation nicht
mehr so wirkt. Vielleicht könnte man zwar sagen, dass sich die Naturkonstanten
gegenläufig ausgleichen, aber einfach so zu behaupten, dass sie konstant sind
finde ich etwas eigenartig.

Wenn sich Naturkonstanten ändern würden, wären sie dann keine Konstanten mehr . Wie könnten wir das auch messen?. Wenn also etwas konstant sein soll ,muss es zu etwas Anderem, was sich nicht verändert, in Bezug gesetzt werden. Und so etwas "Absolutes" gibt es in diesem Universum nicht oder man hat es noch nicht entdeckt (oder doch ? )
Und auch das Urkilogramm hat sich nicht verändert. Wenn ja, zu was ? Zum "alten" Urkilogramm etwa ?

[VDX]

... du kommst einfach nicht um irgendeine "willkürliche" Basisdefinition von "Länge", "Geschwindigkeit" oder "Zeit" herum

Hier ein Zitat aus Wikipedia:

Ein Meter ist definiert als die Länge der Strecke, die das Licht im Vakuum während der Dauer von 1/299 792 458 Sekunde zurücklegt.

VIktor

[L_B_S]

....ist so ähnlich wie bei der Lorentzkontraktion. Da könnte man fragen: ändert sich nur die Länge oder/und Lichtgeschwindigkeit ?

[Lightsource]

Heute habe ich eine gute Zusammenstellung der Messmethoden und deren Ergebnisse gefunden:

https://www.spektrum.de/lexikon/optik/l ... gkeit/1834

[SeriousD]

Moin moin,

Einfach nur mal hypothetisch: Das Universum expandiert. Dadurch verringert sich
seine Dichte. Dadurch ändern sich die Naturkonstanten, weil die Gravitation nicht
mehr so wirkt. Vielleicht könnte man zwar sagen, dass sich die Naturkonstanten
gegenläufig ausgleichen, aber einfach so zu behaupten, dass sie konstant sind
finde ich etwas eigenartig. Wir kennen diese Konstanten grade mal <200 Jahre
und wollen Rückschlüsse auf das 70 Millionenfache (14ppb) ziehen?

Nun die Physik hat halt auch schon ohne Menschen funktioniert. Das was wir hier machen ist letztlich ja nur die Quantisierung und Formalisierung natürlicher Vorgänge und Zusammenhänge anhand der Beobachtungen, die wir machen.
Im Laufe der Zeit haben wir nun herausgefunden, dass die Geschwindigkeit des Lichts im Vakuum konstant ist. Diese Konstante dient nun der Definition des Meters und nicht umgekehrt. Das heißt Du kannst keinen Urmeter oder vielfache davon nehmen und zählen wie wieviel Basisniveauübergänge(simpl.) von Caesium 133 nötig sind damit Licht im Vakuum diese Entfernung zurücklegt und damit eine "exakte" Messung der Lichtgeschwindigkeit haben.
Viel mehr müsste die Frage heißen "wie misst man einen Meter exakt?", denn dieser leitet sich von den beiden Konstanten Lichtgeschwindkeit und Sekunde ab.
Das heißt eine exakte Messung der Lichtgeschwindigkeit ist nicht von nöten, da das System per Definition exakt ist.

Und da Deine Frage auch nur rein hypothetisch ist und wir offensichtlich bisher noch keinerlei Beobachtungen dieser Art gemacht haben, ist das für mich Käse. Wissenschaft ist Erkenntnisgewinn(natürlich mit error-bars) durch Beobachtung und nicht irgendwie hypothetisches Geschwurbel ^^

Beste Grüße
SeriousD

[Lightsource]

Anscheinden haben sich schon andere Leute Gedanken über diesen "schwurbeligen Käse" gemacht:
https://de.wikipedia.org/wiki/Feinabsti ... konstanten

Wissenschaft ist Erkenntnisgewinn(natürlich mit error-bars) durch Beobachtung

Und nach meiner Meinung reicht das nicht.
In der Physik müssen Experimente wiederholbar sein, und überall das gleiche Ergebnis liefern etc.
Aber es gibt auch Ereignisse, die nur einmalig, oder zu selten, oder zu weit weg auftreten, als dass
man daraus ein Gesetz machen könnte. Darum kann die Wissenschaft kein vollständiges Bild der
Realität liefern!

[VEKTOR]

Die "Feinabstimmung" der Naturkonstanten hat aber doch nichts mit unserer Problematik zu tun.
Oder übersehe ich etwas?

Du fragtest doch nach der Definition und der Mathematischen Zusammenhänge der Naturkonstanten und wie diese Bestimmt werden?
Die Problematik der "Feinabstimmung" ist ja eher das die Konstanten nur in einem scheinbar kleinem Toleranzbereich zu einem "funktionierendem" Universum führen.

mfg Vektor

[Lightsource]

Eigentlich wollte ich erst mal wissen, welche Methoden heutzutage angewendet werden, um c genau zu messen.
Aber offensichtlich ist das ja nicht mehr wichtig, weil man c einfach auf einen "beliebig genauen" Wert festgelegt hat. 299792458m/s
Alle anderen abhängigen Einheiten müssen sich nun anpassen. Das geht dann ja aus der Relativitätstheorie hervor.
c bleibt, während Raum und Zeit sich anpassen müssen. Die elektrische und magnetische Feldkonstanten müssen sich
sozusagen der Lichtgeschwindigkeit unterordnen, damit die Gleichung konstant bleibt.

Dass sich unser Universum ändert, kann man ja an der Entropie erkennen. Aber wie wirkt sich das auf die Naturkonstanten aus?
Dass das beobachtbare Universum nicht das Vakuum ist, für das man es gehalten hat, zeigen nun die Theorien über die
"Dunkle Materie". Und wer weiß, wie sich diese auf die Messungen der Naturkonstanten ausgewirkt hatte?

Dass einiges anders war, als der Urknall stattfand, oder die Phänomene in oder um Schwarzen Löchern, oder meinetwegen
auch die Quantenmechanik. All das zeigt mir doch, dass die Physik nicht vollständig sein kann. Deshalb sucht man ja auch
die Große Vereinigungtheorie. Aber ich denke, die Physik bleibt immer an unendlichen Dingen hängen und kommt nicht weiter.
Und die Physik kann nicht mit einzelnen Ereignissen umgehen. Man schickt dann Millionen Photonen durch einen Doppelspalt,
um einen Mittelwert zu erhalten. Messwerte die nicht auf dem Schirm landen werden weggestrichen.
(Bsp. Kugelblitze oder auch jene Sprites (https://de.wikipedia.org/wiki/Sprite_(W ... 3%A4nomen))
sind so seltene Ereignisse, dass sie lange für unmöglich gehalten wurden.)

[VDX]

... witzigerweise hatte ich mir schon lange, bevor ich was von den "Kobolden" oder "Elfen" ("sprites", "elves") gehört hatte, nachdem ich mehr über die Ionosphäre und die "Van Allen Gürtel" für mein Schul-Physik-Protokoll zum Erd-Magnetfeld im Sonnenwind gelesen hatte (dürfte so um 1977 gewesen sein), überlegt, daß es neben den Polarlichtern noch andere "Ausgleichs-Effekte" für die Potentialunterschiede zwischen Erdoberfläche und Ionosphäre geben müßte.

Auch daß die Gewitter-Blitze zwischen Wolken und Erde (trotz ihrer "enormen Stromstärke") eigentlich viel zuwenig sein dürften, um diesen Ausgleich zu schaffen.

Dann gab's noch weitere angelesene Infos wegen Tesla's "drahtloser Energieübertragung durch die Erde" oder Schuman-Frequenzen oder "Piezo-Effekten" bei Erdbeben und Vulkanausbrüchen, so daß ich sowas wie die "Sprites" schon fast gesucht habe, bis ich das dann viele Jahre später auch mal mitbekommen hatte.

Ich denke, da dürfe es noch viel mehr "Ausgleich-Effekte" im nicht sichtbaren Bereich geben, mit z.B. Resonanzen unterhalb der bisher gemessenen Schumann-Frequenzen im EM-Bereich oder auch "Infraschall" (bzw. kugelförmige "Druckwellen" von/zu der Erdoberfläche aus), die wir nur nicht mitbekommen, weil unsere Überspannungsleitungen einfach zu nahe an der Erdoberfläche sind (so daß sie praktisch auf ein festes Potential "verankert" sind) und/oder so langsam/langwellig, daß wir das nicht mit unseren aktuellen Meßgeräten erfassen können.

So richtig spannend durfte es aber dann werden, wenn sie mal die ersten "Fesselballon-Plattformen" in 20km Höhe (oder höher) über die Städte hängen oder die ersten Versuche zu den "Bohnenranken" in den erdnahen Weltraum machen

Viktor

[Death]

Wie kommst du denn da drauf, das man "nur" Millionen Photonen durch einen Doppelspalt schicken kann.

Es gibt auch Einzelphotonenquellen, die sind nur gnadenlos teuer und selten und für uns Normalos unerschwinglich ausser du steigst mit fünf Minuten Angst auf der Stirn irgendwo ins passende Labor ein

Wenn Ergebnisse reproduzierbar sind, fallen die nicht unter den Tisch und werden weggestrichen, wie kommst du da drauf ? Das grenzt schon ein bissle an Verschwörungstheorie.

Sprites wurden von da an nicht mehr als Spinnerei abgetan, als die ersten Kameras diese auch aufgenommen hatten obwohl vorher Piloten und Astronauten/Kosmonauten davon berichteten.

Manchmal braucht es halt Zeit, bis etwas den Weg vom Unglaublichen hin zum Vorhandenen/Erklärlichen findet. Das war schon immer so.