SciViews-Rezension: So langsam ist die Lichtgeschwindigkeit

An dieser Stelle möchte ich auf das neue (und noch in der “Alpha-Version” befindliche) Videoportal SciViews aufmerksam machen. Hier werden Videos aus so ziemlich allen Bereichen der Wissenschaft präsentiert. Dazu gehört jeweils eine kurze Rezension – die folgende zum Video “Riding Light” von Alphonse Swinehart stammt aus meiner Tastatur!

Hier gehts zum Video und zu den SciViews!sciviews02Lichtgeschwindigkeit! 300 000 Kilometer pro Sekunde, 299 792 458 Meter pro Sekunde oder rund eine Milliarde Kilometer pro Stunde – wie man es dreht und wendet, das Licht ist mit unvorstellbarer Geschwindigkeit unterwegs. Und weil das so ist, fällt es Hollywoodregisseuren so leicht, uns mit ihr übers Ohr zu hauen: Da fliegen Raumschiffe – mit, genau, Lichtgeschwindigkeit – innerhalb von Sekunden von einem Sternsystem zum nächsten, eine Reise durch die Galaxis ist eine Sache von Stunden oder Tagen (nein, Star Trek ist hier nicht gemeint, die haben ja den Warp-Antrieb). Flögen unsere Raumschiffe tatsächlich so schnell, würden wir im Handumdrehen das Universum erobern.

Wer sich diese schöne Illusion nicht nehmen lassen will, sollte sich Alphonse Swineharts 45-Minuten-Video “Riding Light” besser gar nicht erst ansehen.

Wer es doch tut, wird feststellen, dass sich ein Flug mit Lichtgeschwindigkeit ganz schön hinziehen kann, zumindest auf kosmischen Distanzen. Dabei geht die Reise noch nicht einmal durch ferne Galaxien: Die 45 Minuten des Videos braucht der Betrachter, um ein Photon, also ein Lichtteilchen, von der Photosphäre der Sonne zum Jupiter zu begleiten – in Echtzeit. Das Sonnensystem jenseits von Jupiter hat sich Swinehart gespart, um die Dauer des Films unter einer Stunde zu halten. Dass ein Flug zum nächsten Stern über vier Jahre dauern würde, muss man wohl gar nicht erst erwähnen.

Ästhetisch anzuschauen ist das Video allemal – auch wenn es nicht viel zu sehen gibt. Alle paar Minuten fliegt ein Planet oder Asteroid durchs Bild (die glücklicherweise alle in einer Linie aufgereiht sind, ein Zickzack-Trip würde noch viel länger dauern), außerdem werden ein paar Informationen eingeblendet, etwa die seit dem Start verstrichene Zeit – wichtig, um zu wissen, dass der Bildschirm nicht eingefroren ist. Die wichtigste ist der Countdown bis zum nächsten Objekt (das dann allerdings ziemlich schnell durchs Bild rauscht). Dazwischen passiert: nichts. Der Zähler verführt also geradezu zum Vorspulen. Unterlegt ist das Video mit minimalistischer Musik des amerikanischen Komponisten Steve Reich. Die Kombination ist ideal für das Wartezimmer beim Arzt oder die Zeit vor der mündlichen Astronomieprüfung, weniger für den spannenden Videoabend zu Hause.

Auf die Berücksichtigung relativistischer Effekte verzichtet der hauptberufliche Designer und Animationskünstler Swinehart allerdings. Doch die Lichtgeschwindigkeit ist nicht nur ein unglaublich hohes Tempo, sondern auch eine fundamentale Grenzgeschwindigkeit, bei der allerlei lustige Effekte passieren. Wer mehr dazu erfahren möchte, sollte sich auf tempolimit-lichtgeschwindigkeit.de nach den dazugehörigen Visualisierungen umsehen. “Riding Light” hinterlässt dennoch einen nachhaltigen Eindruck, nämlich von der gähnenden Leere des Weltraums. Und lässt die Sache mit der Reise mit Lichtgeschwindigkeit gleich viel weniger erstrebenswert erscheinen.

Offenlegung: Für diese Rezensionen erhalte ich ein kleines Honorar von Spektrum.

Linktipp: Auch Markus Pössel rezensiert Videos und bloggt dazu.

Mit dem Astronomievirus infiziert wurde ich Mitte der achtziger Jahre, als ich als 8-Jähriger die Illustrationen der Planeten auf den ersten Seiten eines Weltatlas stundenlang betrachtete. Spätestens 1986, als ich den Kometen Halley im Teleskop der Sternwarte Aachen sah (nicht mehr als ein diffuses Fleckchen, aber immerhin) war es um mich geschehen. Es folgte der klassische Weg eines Amateurastronomen: immer größere Teleskope, Experimente in der Astrofotografie (zuerst analog, dann digital) und später Reisen in alle Welt zu Sonnenfinsternissen, Meteorschauern oder Kometen. Visuelle Beobachtung, Fotografie, Videoastronomie oder Teleskopselbstbau – das sind Themen die mich beschäftigten und weiter beschäftigen. Aber auch die Vermittlung von astronomischen Inhalten macht mir großen Spaß. Nach meinem Abitur nahm ich ein Physikstudium auf, das ich mit einer Diplomarbeit über ein Weltraumexperiment zur Messung der kosmischen Strahlung abschloss. Trotz aller Theorie und Technik ist es nach wie vor das Erlebnis einer perfekten Nacht unter dem Sternenhimmel, das für mich die Faszination an der Astronomie ausmacht. Die Abgeschiedenheit in der Natur, die Geräusche und Gerüche, die Kälte, die durch Nichts vergleichbare Schönheit des Kosmos, dessen Teil wir sind – eigentlich braucht man für das alles kein Teleskop und keine Kamera. Eines meiner ersten Bücher war „Die Sterne“ von Heinz Haber. Das erste Kapitel hieß „Lichter am Himmel“ – daher angelehnt ist der Name meines Blogs. Hier möchte ich erzählen, was mich astronomisch umtreibt, eigene Projekte und Reisen vorstellen, über Themen schreiben, die ich wichtig finde. Die „Himmelslichter“ sind aber nicht immer extraterrestrischen Ursprungs, auch in unserer Erdatmosphäre entstehen interessante Phänomene. Mein Blog beschäftigt sich auch mit ihnen – eben mit „allem, was am Himmel passiert“. jan [punkt] hattenbach [ät] gmx [Punkt] de Alle eigenen Texte und Bilder, die in diesem Blog veröffentlicht werden, unterliegen der CreativeCommons-Lizenz CC BY-NC-SA 4.0.

29 Kommentare Schreibe einen Kommentar

  1. Pingback:[SciLogs] SciViews-Rezension: So langsam ist die Lichtgeschwindigkeit - #Astronomie | netzlesen.de

    • So langsam ist das Licht! Der Sternenhintergrund dieser Animation verändert sich kein Jota während dieser Reise zum Jupiter, und die Reise verläuft mit Lichtgeschwindigkeit. Ein Zeichen, daß die Entfernungen innerhalb unseres Sonnensystems nicht einmal der Nadelstich eines Nadelstichs im Universum sind.
      “Der Mensch erobert den Weltraum” – welch Anmaßung! Wenn überhaupt, dann werden vielleicht die nächsten Planeten besucht, aber weiter reichts nicht, vor allem nicht während eines Menschenlebens! Es ist frustrierend!

  2. Ich kann mir gut vorstellen, dass unsere Nachkommen dankbar dafür sein werden, dass kosmische Distanzen auch kosmisch viel Zeit benötigen um überwunden zu werden. Der doch recht begrenzten Lichtgeschwindigkeit als höchster aller Geschwindigkeiten verdanken wir das.

    • Astronomische Distanzen bewältigt man nur in astronomischer Zeit. Und das nicht nur heute, sondern auch noch in hunderten von Jahren. Das ist viel besser als die meisten auf Anhieb meinen, denn es bedeutet, dass wir dem Weltraum und unsere Nachbarplaneten und Sterne nie entwachsen werden, wir sie nie als willkommene, leicht ausbeutbare Ressourcen betrachten können wie wir das inzwischen mit der ganzen Erde tun. Damit passt der Weltraum, passen Reisen zu andern Planeten und Sternen nie in ein Reality-TV-Format – und das ist gut so.

      • Auch die Idee von dauerhaften menschlichen Kolonien auch nur auf den nächsten Nachbarplaneten (das heißt: Mond oder Mars) halte ich für Phantasien, die sich in den nächsten Jahrhunderten nicht, und wohl auch niemals, realisieren lassen. Wir sitzen auf unserer Erde fest – das ist wahrscheinlich auch besser so (für andere Planeten).

        • Wir sitzen auf unserer Erde fest – das ist wahrscheinlich auch besser so (für andere Planeten).

          Sofern keine Abreisemöglichkeiten bereit stehen, Ihr Kommentatorenfreund weist gerne an dieser Stelle darauf hin, dass bereits die Installation eines Weltraumlifts die Primaten-Gesellschaft derart umgestalten könnte, wie es die Erfindung der Schrift, des Buchdrucks und seit der in praxi vielleicht seit 20 Jahren allgemein bereit stehenden netzwerkbasierten Kommunikation, a.k.a. Internet, bereits tat.

          Es gibt so etwas wie technologische Revolution.

          MFG
          Dr. W

          • Der Schreiber dieser Zeilen ja nicht mehr, tut er doch nur beraten tun; allerdings scheint das Primaten-Wesen doch dafür angelegt das Mögliche und Verfügbare an Reisemöglichkeit auszutesten.

            Insofern bedingt mögliche Reisemöglichkeit in den sogenannten geostationären Raum (“Orbit”) eben Abreise, weil möglich.

            So etwas kann schnell gehen, aus welchen Gründen genau auch immer,
            MFG
            Dr. W

            PS:
            Eine Miesmuschel sind aber nicht, oder?, vgl. :
            ‘Wir sitzen auf unserer Erde fest – das ist wahrscheinlich auch besser so (für andere Planeten).’

          • Guten Tag Herr Dr. Webbaer,

            ich teile Ihre Ansicht, dass die Menschen aus geschichtlicher Sicht alle Reisemöglichkeiten austesten MÜSSEN. Es steckt in ihnen drin. Doch die Physik setzt nun ein einmal Grenzen. Es mag ja technologische Revolutionen geben, doch die sind ALLE den physikalischen Gesetzen unterworfen (das ist keine Miesmacherei sonder Realismus). Daher ist die Frage von Herrn Hattenbach wo Sie denn vom Geoorbit aus hinfliegen wollen, völlig naheliegend. Vermutungen und Ratereien als Antwort sind etwas wenig, wie ich meine.

            Gruß, R. Neutzel

          • Wir müssen akzeptieren, dass wir mit unserer heutigen Technologie kein erreichbares Ziel im All haben, das Menschen längere Zeit und in größeren Mengen beherbergen kann. Das ist einfach so. In unserem Sonnensystem ist die Erde der einzoige Ort, an dem Menschen leben können.

            Oft wird beschworen, die Menschen vor Kolumbus hätten ja auch gedacht, man könne den Ozean nicht überqueren. Dieser Vergleich, so schön er ist, hinkt, und zwar gewaltig.

            Natürlich gibt es technologische Reaktionen, und niemand kann ausschließen, dass es in einigen Jahrhundert ganz andere Möglichkeiten der Fortbewegung im All gibt. In Sachen Ozean waren das robustere Schiffe und neue Kenntnisse in der Navigation. In Sachen Weltraum verhält sich die Sache aber anders: Die Lichtgeschwindigkeit ist, wie ober gesagt, nicht einfach eine besonders hohe Geschwindigkeit, die neue Triebwerke o.ä. irgendwann erreichen können. Sie ist eine Grenzgeschwindigkeit. Und wenn unsere Kenntnisse der Physik stimmen (und es gibt gute Gründe, dass die Relativitätstheorie da stimmt), dann werden wir sie niemals erreichen oder gar überschreiten können. Damit ist eine Reise zu anderen bewohnbaren Planeten fundamental ausgeschlossen.

            Es ist also nicht nur eine technologische Revolution vonnöten – wir müssen die Physik bislang völlig missverstanden haben, damit wir je irgendwoanders hinkommen.

          • @Jan Hattenbach, 1. Mai 2015 17:15
            Eine Reise zu anderen bewohnbaren Planeten ist nicht fundamental ausgeschlossen, sondern sie ist nur ein Vorhaben, das ans Unmögliche grenzt – ohne aber unmöglich zu sein. Fundamental ausgeschlossen und fast unmöglich ist aber ein grosser Unterschied. Für Astronauten käme so eine Resie nur in Frage, wenn sie die Reisezeit im Kryoschlaf verbringen würden oder wenn sie Teil eines Multigenerationenschiffs wären.
            Wegen der extrem langen Reisezeit wäre so ein Vorhaben keine “vernünftige” Mission, sie könnte jedoch Teilen der Menschheit ein Überleben versprechen, falls es auf der Erde dem Ende zugeht. Solche eine Doomsday-Mission zur Rettung der Menscheit bevor die Sonne die Erde verschlingt, wird von Florian Freistätter in seinem Buch Asteroid Now: Warum die Zukunft der Menschheit in den Sternen liegt vorgeschlagen.

          • @ Martin Holzherr

            Anders als Herr Freisteller meine ich, dass die Zukunft der Menschheit auf der Erde liegt.

            Man muss sich dieses Szenario “Asteroid bedroht Menschheit” nur mal weiter durchdenken. Abgesehen davon, dass wir nicht die *technologischen* Fähigkeiten zum Bau und Betrieb eines solchen “Multi-Generationenschiffs” haben und wohl in den nächsten paar hundert Jahren auch nicht haben werden, fehlt es der heutigen Menschheit auch an den *geistig-intellektuell-emotionalen* Fähigkeiten zum Umgang mit so einer Katastrophe. Was glauben Sie, werden die Milliarden Zurückbleibenden machen? Ihren (von wem eigentlich) “glücklichen Ausgewählten” alles Gute wünschen? Unsere Erdenmitinsassen bringen sich schon für ganz andere Sachen um.

            Das führt mir jetzt allerdings etwas zu weit, also belasse ich es dabei.

            Fakt ist: Wir werden keine “vernünftigen”, also realistisch durchführbaren Reisen zu anderen Sternen realisieren können. Sie sind fundamental unmöglich, solange uns keiner zeigt, dass wir die Physik bisher fundamental falsch verstanden haben.

            @ Webbaer: Das ist im Übrigen keine Miesepetrigkeit, sondern die nüchterne Anerkennung der Tatsachen.

        • für Automaten und Roboter sind Mond und Mars genauso gut “bewohnbar” wie die Erde. Gibt es einmal eine autonom operierende Mondbasis geführt von autonom agierenden Robotern, die auf Supercomputer auf dem Mond und der Erde zurückgreifen können um komplexe Vorhaben durchzurechnen, dann können sie auch ein Habitat für menschliche Besucher einrichten. Nein, das dauert nicht Jahrhunderte, das kann schon in den nächsten 100 Jahren entstehen.

          Wer so etwas ausschliesst macht den weit verbreiteten Fehler, technologische Durchbrüche auszuschliessen. Denken wir an die Zeit vor den ersten echten digitalen Computer zurück, in die Zeit als man anspruchsvolle Rechenaufgaben mit dem Rechenschieber erledigte. Dannzumal konnte man sich zwar vorstellen, was es bedeuten und ermöglichen würde, wenn man pro Sekunde Milliarden von Rechenoperationen in einem Plankalkülverfahren bewältigen könnte. Doch das war so weit ausserhalb der damaligen technologischen Möglichkeiten, dass sich niemand ernsthaft Gedanken dazu machte.

          Technologische Durchbrüche können die Physik nicht ändern aber sie können eine völlig neue Umgebung, ein völlig neues Ökosystem schaffen indem plötzlich ganz neue Dinge möglich und gar selbstverständlich werden.

          Für sich selbst reparierende Roboter und intelligente technische Systeme gibt es zudem keine der biologischen Grenzen, die dem Menschen den Aufenthalt fern von seinem Heimatplaneten so erschweren. Selbst Zeiträume von mehreren hundert Jahren könnten solche Systeme intakt und operativ bleiben. Verselbständigen sich solche autonom agierenden intelligenten Systeme beseht höchstens die Gefahr, dass sie keine Rücksicht mehr auf den Menschen nehmen. Doch das muss nicht so sein.

  3. Jan Hattenbach schrieb (30. April 2015):
    > eine kurze Rezension […] zum Video “Riding Light” von Alphonse Swinehart
    > […] ein Flug mit Lichtgeschwindigkeit […] Reise […] ein Photon, also ein Lichtteilchen, von der Photosphäre der Sonne zum Jupiter zu begleiten – in Echtzeit

    So ein Unfug!
    So eine Zumutung für alle, die eine Ahnung von (relativistischer) Geometrie und Kinematik haben! …

    Um zumindest einmal einen Versuch einer korrekten Beschreibung entgegenzusetzen:

    Gezeigt wird eine Abfolge von Bildern (Dutzende pro Sekunde des Videos) von denen jedes einzelne eine Aussicht („auf das Sonnensystem“) präsentiert, die man hat, wenn man bzgl. der Sonne starr (und nicht-rotierend) war; also ganz grundsätzlich anders als „in Begleitung eines Photons auf Reisen“.
    Die Dauer des Videos von der Anzeige eines bestimmten Bildes bis zur Anzeige eines bestimmten anderen Bildes entspricht dabei der halben Pingdauer zwischen den entsprechenden „Aussichtspunkten“.

    (Mag ja durchaus sein, dass dieser Beschreibungsversuch manch anderen wiederum als eine ästhetische Zumutung vorkommt. Mit dem „Sci“ im Namen sollte allerdings der Vorsatz verbunden sein, die Zumutung von Unfug strikt zu meiden, auch falls sich ästhetische Zumutungen dabei nicht vermeiden lassen sollten.)

  4. Das Video hatte auch Gunnar Ries nebenan schon einmal ins Visier genommen.
    https://scilogs.spektrum.de/mente-et-malleo/mit-lichtgeschwindigkeit-durch-das-sonnensystem/

    Dass ein Designer und Animationskünstler sich mit relativistischen Effekten sich nicht sonderlich auskennt, ist verständlich. Doch ein dezenter Hinweis darauf, dass das Video tatsächlich eher eine Impression von Riding at about 211,985,280 m/s verschafft, wäre mit dem Anspruch, “Videos aus der Wissenschaft” zu präsentieren, vermutlich doch vereinbar gewesen, oder? Der Unterschied zu einem echten “Light Ride Feeling” ist schliesslich absolut dramatisch.

      • Erhlich gesagt hätte mir das Video besser gefallen, wenn nur mit 80%-iger Lichtgeschwindigkeit geflogen worden wäre. An den Zeitverhältnissen hätte sich nichts geändert. Besser gesagt sie hätten dann besser dem entsprochen was ein Reisender erlebt hätte. Die Reise ist ja offensichtlich nicht eine beobachtete Reise mit Standpunkt Erde, sondern eine Reise mit dem Raumschiff, das von der Sonne aus wegfliegt. Und damit gibt das Video, diese Reise mit Lichgeschwindigkeit ganz falsch wieder.

      • @Jan Hattenbach
        Ein argloser Betrachter könnte bei dieser Präsentation des Videos doch leicht zu folgendem Fehlschluss verleitet werden:

        “Wenn ich eine Distanz von 45 Lichtminuten in 45 min. durchfliege, dann bin ich also mit Lichtgeschwindigkeit geflogen. Und da die Lichtgeschwindigkeit die fundamentale Grenzgeschwindigkeit darstellt, kann ich diese Strecke theoretisch unmöglich in kürzerer Zeit überwinden.”

        Das wäre so naheliegend wie falsch, und davor wird nirgendwo gewarnt. Um den im Video simulierten 45-min-Trip zu erleben, muss ich nicht mit 299,792,458 m/s, sondern nur mit 211,985,280 m/s fliegen, womit ich noch deutlich unter dem Speedlimit wäre.

        Tatsächlich könnte ich es beispielsweise rein theoretisch in 45 min. auch von der Sonne bis zur Sombrero-Galaxis schaffen, eine Distanz von etwa 28 Mly, und wäre dabei immer noch langsamer als ein Photon! Auch dieser Flug liesse sich in einem Echtzeit-Video simulieren, ohne mit Einstein in Konflikt zu geraten.

      • @Jan Hattenbach
        Martin Holzherr hatte es ja schon angedeutet:

        Vom Standpunkt Erde aus gemessen braucht ein Lichtsignal 45 min. Erdzeit für die Strecke von der Sonne bis zum Jupiter.

        Das virtuelle Raumschiff aus dem Video legt nun dieselbe Strecke in 45 min. Bordzeit zurück. Wird jedoch mit der Erduhr gemessen, so ist das Raumschiff länger unterwegs als die für das Lichtsignal ermittelten 45 min. Erdzeit. Vom Standpunkt Erde aus gemessen beträgt Flugzeit des Raumschiffs dann etwas über eine Stunde.

        Als Gunnar Ries das Video vorgestellt hatte, war Herrn Holzherr sogleich eine Unstimmigkeit aufgefallen, und er hatte dort dazu kommentiert.

        • Also doch wieder Relativität. Ok, Sie haben wohl recht, da hätte man deutlicher vor warnen sollen. Das “verzichtet auf relativistische Effekte” war wohl nicht klar genug.

          Ich denke, es war Absicht von Swinehart, die Lichtlaufzeit zu visualisieren. Da hätte die Berücksichtigung der Zeitdilatation wohl nur verwirrt und nichts zur Visualisierung “Weltall ziemlich groß, Lichtgeschwindigkeit gar nicht so schnell” beigetragen. Mein Ausdruck “begleitet ein Photon” ist in diesem Zusammenhang midestens unglücklich.

          • Falls das mit der Geschwindigkeit irgendwie obskur war, sei hier noch kurz die Überlegung dazu skizziert.

            Im Ruhesystem “Sonne” bewege sich das Raumschiff mit der Geschw. v in positive x-Richtung, was der Weltlinie (t,vt,0,0) entspricht. Die Bedingung für den im Video simulierten Flug ist nun, dass raumzeitliche Weltlinienabschnitte dem Betrage nach stets gleich seien der zugehörigen räumlich absolvierten Wegstrecken, das heisst

            c Δt √(1−β²) = v Δt

            mit β := v/c. Daraus folgt √(1−β²) = β, also v = c/√2, was dann ziemlich genau den zuvor genannten Zahlenwert ergibt.

          • Hallo Herr Hattenbach!
            Zitat: “Weltall ziemlich groß, Lichtgeschwindigkeit gar nicht so schnell”

            Lichtgeschwinbdigkeit führt dazu, dass das Weltall sogar auf einen Punkt schrumpft und alle Orte instantan erreicht werden können! Die wirklich problematischen Konsequenzen liegen in a) den Zeitdifferenzen zwischen Erde und Raumschiff und b) im Erreichen der Lichtgeschwindigkeit.

            Die von Ihnen vorgestellte Visualisierung trägt dem nicht Rechnung und entspricht nicht der Realität. Schön ist sie aber trotzdem. 🙂

            Gruß, Rüdiger Neitzel

          • @ Neitzel, Chrys,

            ich denke, Sie haben Recht. Herr Holzherrs Idee, das Video mit 80%iger Lichtgeschwindigkeit “laufen” zu lassen, ist glaube ich ganz gut.

            Relativität beiseite – das Video erfüllt seinen Zweck, nämlich die Distanzen im Sonnensystem darzustellen, dennoch ganz gut. Die Rezension hätte aber etwas präziser sein sollen, die Kritik ist völlig berechtigt und wird vermerkt!

          • Das denke ich auch, dass das Video zur Veranschaulichung interplanetarer Distanzverhältnisse seinen Zweck erfüllt. Und es auch gar nicht abwegig, die Darstellung mit Lichtlaufzeiten zu verbinden; schliesslich ist der SI Meter (1983) auch über Lichtlaufzeit festgelegt. Nur scheint in Hinblick auf wissenschaftl. Korrektheit eine Klarstellung angebracht, dass sich Alphonse Swinehart hinsichtlich der Lichtgeschwindigkeit doch, sagen wir mal, arg viel künstlerische Freiheit gestattet hat.

  5. Ich vermute, hier ist die Zeitdilatation gemeint. Prinzipiell stimmt das Argument von Chrys, ohne, dass ich das genau nachgerechnet habe. Bei Lichtgeschwindigkeit schrumpfen eben alle Distanzen auf Null..

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