Lexikon

Photonenradius

In einem bestimmten Abstand von einem kugelsymmetrischen Schwarzen Loch ist die Lichtablenkung aufgrund der Gravitationswirkung des Loches so groß, dass Licht sich auf geschlossenen Kreisbahnen bewegen kann – Photonen (Lichtteilchen) können in diesem Abstand um das Schwarze Loch kreisen wie ein Planet um die Sonne. Der Abstand heißt dementsprechend Photonenradius.

Für einen Beobachter, der sich am Photonenradius aufhält, bedeutet das, dass er seinen eigenen Hinterkopf sehen kann (oder zumindest einen Ausschnitt davon) – dann nämlich, wenn das von seinem Hinterkopf ausgesandte Licht einmal um das Schwarze Loch und ihm von vorne wieder in die Augen fliegt.

Definitioner

Abstand

Für den normalen dreidimensionalen Raum kennen wir ihn alle: den Abstand, eine Maßzahl, die sich jedem Punktepaar des Raumes zuordnen lässt und angibt, wie weit die beiden Punkte voneinander entfernt sind. Diese Art von Maßzahl lässt sich auch auf Räume mit weniger oder mehr als drei Dimensionen verallgemeinern.

Auch für die Raumzeit lässt sich ein Abstandsbegriff definieren. Je nachdem, um welche zwei Raumzeitpunkte es sich handelt, gibt dieser so genannte relativistische Abstand eine Art zeitlichen Abstand zwischen den Raumzeitpunkten an, eine Art rämlichen Abstand, oder er gibt dem Umstand wieder, dass beide Raumzeitpunkte auf der Weltlinie ein und desselben Lichtsignals liegen.

Sonne

Zentrale Masse unseres Sonnensystems; der uns nächste Stern; Gasball mit einem Radius von 700 000 km und einer Masse von 1,989·10³⁰ Kilogramm (Probleme mit Ausdrücken wie 10³⁰? Siehe den Eintrag Zehn-Hoch-Schreibweise), in dessen Innerem Kernfusionsprozesse ablaufen, die letzendlich für das stetige Leuchten der Sonne verantwortlich sind.

Photonenradius

In einem bestimmten Abstand von einem kugelsymmetrischen Schwarzen Loch ist die Lichtablenkung aufgrund der Gravitationswirkung des Loches so groß, dass Licht sich auf geschlossenen Kreisbahnen bewegen kann - Photonen (Lichtteilchen) können in diesem Abstand um das Schwarze Loch kreisen wie ein Planet um die Sonne. Der Abstand heißt dementsprechend Photonenradius.

Für einen Beobachter, der sich am Photonenradius aufhält, bedeutet das, dass er seinen eigenen Hinterkopf sehen kann (oder zumindest einen Ausschnitt davon) - dann nämlich, wenn das von seinem Hinterkopf ausgesandte Licht einmal um das Schwarze Loch und ihm von vorne wieder in die Augen fliegt.

Licht

Licht im engeren Sinne ist elektromagnetische Strahlung, die wir Menschen mit bloßem Auge wahrnehmen können, entsprechend Wellenlängen zwischen 400 und 700 Nano meter. In der Relativitätstheorie und auch sonst in der Astronomie wird der Begriff Licht dagegen oft allgemein für alle Arten elektromagnetischer Strahlung verwendet, man spricht beispielsweise vom Infrarotlicht oder vom Röntgenlicht; Licht im engeren Sinne heißt dann "sichtbares Licht". Im Rahmen der klassischen Physik wird das Verhalten des Lichts durch die Maxwellschen Gleichungen beschrieben; in der Quantenphysik stellt sich heraus, dass Licht ein Strom von Energiequanten ist, die Lichtteilchen oder Photonen genannt werden.

Beobachter

Das Wort Beobachter wird im Zusammenhang mit den Relativitätstheorien in zweierlei Sinn gebraucht.

Oft ist Beobachter synonym zu Bezugssystem oder (Raum-Zeit-)Koordinatensystem: Ein Beobachter in diesem Sinne ist jeder, der es unternimmt, Raum und Zeit um sich herum und alles, was darin passiert, zu vermessen und insbesondere allen Ereignissen Raum- und Zeitkoordinatenwerte zuzuordnen. Im Zusammenhang mit der Speziellen Relativitätstheorie ist dabei oft eine ganz bestimmte Art von Bezugssystem gemeint - ein Beobachter ist dort in der Regel ein Inertialbeobachter.

Bei anderer Gelegenheit ist der Begriff dagegen enger gefasst - ein Beobachter ist dabei jeder, der sich an einem bestimmten Ort befindet und sich aus den Lichtsignalen, die ihn erreichen, ein Bild seiner Umgebung macht. In diesem Sinne wird das Wort vor allem verwendet, wenn es im Zusammenhang mit den Relativitätstheorien um optische Effekte geht, etwa um Gravitationslinsen.

Im Zusammenhang mit den Relativitätstheorien ist vor allem die Gleichberechtigung oder Nicht-Gleichberechtigung der Beobachter interessant. Näheres dazu bietet das Vertiefungsthema Das Ende der Privilegien.

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