Frage:

Warum ist Licht schneller als Schall?

Antwort:

Licht und Schall haben vieles gemeinsam. Beide können sich über große Strecken ausbreiten. Beide vermitteln unseren Sinnen Eindrücke von der Welt, ein gewaltiges Spektrum aus Formen und Farben, beziehungsweise Tönen und Klängen. Und beide können auch unangenehm werden, wenn es zu viel wird. Das weiß jeder, der einmal an einem Presslufthammer vorbei gehen musste oder versehentlich einen Blick in die Sonne gewagt hat.

Trotzdem ist Licht nicht das Gleiche wie Schall. Unsere Sinne wissen das – wir können Licht nicht hören und Schall nicht sehen. Vor allem aber ist Schall sehr viel langsamer als das Licht. Schall breitet sich in der Luft mit 330 Metern pro Sekunde aus. Das sind rund 1 200 Kilometer in der Stunde. Heutige „Überschallflugzeuge“ können das leicht überbieten. Die Lichtgeschwindigkeit mit über einer Milliarde Kilometer pro Stunde (300 000 000 Meter pro Sekunde) ist dagegen das absolute Tempolimit im Universum. Seit Einstein wissen wir, dass sich nichts schneller ausbreiten kann als das Licht.

Was also macht Licht und Schall so ähnlich und so unterschiedlich? Zuerst die Gemeinsamkeiten: Beides sind Wellen, Schwingungen, die sich ausbreiten – ähnlich wie eine Wasserwelle, nachdem ein Stein ins Wasser gefallen ist. Aber was schwingt da, wenn es kein Wasser gibt, sondern nur Luft oder gar nur den leeren Raum? Damit sind wir bei den Unterschieden angelangt. Schall benötigt ein Medium, in dem er sich ausbreiten kann: Luft, Wasser oder andere Materie. Wenn zum Beispiel ein Ton aus einem Lautsprecher dringt, setzt er die Luft in der Umgebung unter Druck. Die Luftteilchen direkt vor dem Lautsprecher werden so auf einen kleineren Raum zusammengepresst. Ist der Ton zu Ende, versucht sich die Luft wieder auszudehnen, und zwar in alle Richtungen. Damit setzt sie aber wiederum die Luftteilchen in ihrer Umgebung unter Druck, presst sie zusammen, und das Spiel beginnt von Neuem. Der Ton breitet sich gleichmäßig im Raum aus. Wie schnell das geht, hängt von dem Medium ab.

Materie ist aber grundsätzlich träge, darum ist die Geschwindigkeit des Schalls so begrenzt. Lichtwellen braucht das nicht zu kümmern, denn sie entstehen nicht durch Druck, sondern durch das Wechselspiel zwischen elektrischen und magnetischen Feldern. Diese Felder brauchen kein Medium. Ein Magnet zieht ein Stück Eisen an, egal ob im Weltraum oder unter Wasser. Darum kann auch das Licht der Sonne oder der Sterne durch den luftleeren Raum des Weltalls zur Erde vordringen. Lange vermutete man, das Universum sei von einem feinen Gespinst durchzogen, dem so genannten Äther, der Träger der Lichtwellen sei. Doch diese Vorstellung wurde schon vor Einsteins Theorien experimentell widerlegt. Licht braucht für die Ausbreitung tatsächlich nichts weiter als den Raum.

Allerdings kann das Licht durchaus auch die Trägheit der Materie zu spüren bekommen. In Wasser oder Glas etwa ist das Licht deutlich langsamer als im luftleeren Raum. Darum kann man das Licht damit brechen oder ablenken. So sieht man zum Beispiel bei einem Strohhalm im Wasserglas einen Knick, der gar nicht da ist.