Wie schafft es das Licht, Milliarden von Lichtjahren zurückzulegen, ohne jemals langsamer zu werden? Eine Frage, die unseren gesunden Menschenverstand herauszufordern scheint. Um dies zu verstehen, müssen wir in die erstaunlichen Eigenschaften des Lichts eintauchen.
Eine endlose Reise durch den Weltraum?
Licht ist eine elektromagnetische Welle... und es hat keine Masse. Genau diese Masselosigkeit ermöglicht es ihm, mit einer Geschwindigkeit von 300.000 Kilometern pro Sekunde zu rasen, ohne jemals langsamer werden zu können, solange es sich im Vakuum befindet. So entzieht es sich allen Formen von Reibung und Schwerkraft, die normalerweise materielle Objekte verlangsamen.
In der Weite des Weltraums ist das Vakuum nahezu perfekt. Es gibt so gut wie nichts, was das Licht stören könnte. Ergebnis: Es durchquert das Universum über die größten Entfernungen hinweg, unversehrt. Aber Vorsicht: Wenn es auf Materie trifft, wie die Erdatmosphäre oder eine interstellare Gaswolke, kann es absorbiert oder gestreut werden.
Dank dieser Fähigkeit können Astronomen ferne Galaxien beobachten und gewissermaßen in der Zeit zurückreisen, indem sie Licht einfangen, das vor Milliarden von Jahren ausgesandt wurde. Sie sehen also die Vergangenheit des Universums.
Relativität: Wenn sich die Zeit dehnt... und stoppt
Und wenn wir noch einen Hauch von Relativität hinzufügen? Laut Einstein ist die Zeit nicht starr, sondern hängt von Geschwindigkeit und Schwerkraft ab. Das ist die Zeitdilatation.
Ein Objekt, das sich mit hoher Geschwindigkeit bewegt oder sich in der Nähe eines starken Gravitationsfeldes befindet, wird seine Zeit langsamer vergehen sehen als ein ruhendes oder von dieser Schwerkraft entferntes Objekt. Zum Beispiel müssen die Uhren der GPS-Satelliten korrigiert werden, um diesen Effekt zu berücksichtigen.
Für ein Photon (das Lichtteilchen) ist es noch kontraintuitiver: Da es sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegt, steht die Zeit aus seiner Perspektive vollständig still.
Mit anderen Worten, seine Reise von einem Punkt des Universums zu einem anderen erscheint ihm augenblicklich. Sein "Leben" beschränkt sich auf seine Geburt (die Emission) und unmittelbar auf seinen Tod (seine Absorption), auch wenn sein Geburtsort und sein Sterbeort Milliarden von Lichtjahren entfernt sind. Für uns hat es Milliarden von Jahren gedauert, diese Distanz zurückzulegen. Für das Photon ist es augenblicklich.
Diese Konzepte, so verwirrend sie auch sein mögen, sind entscheidend, um unser Universum zu verstehen... und unsere modernen Technologien wie GPS.