Der Tunneleffekt und c+

Hallo zusammen,

es muss auch einem Physiklaien zugestanden werden, sich seine eigenen Gedanken über die Welt zu machen. Sich aber über die allgemeine Lehrmeinung, wie sie von der großen Mehrheit der Physiker vertreten wird und wie sie in Physikbüchern geschrieben steht einfach hinwegzusetzen, macht wenig Sinn.
Wenn aber die Physiker sich selber uneins sind, wie es bei der Interpretation des Tunneleffektes wohl der Fall ist, bleibt dem Laien nichts anderes, als sich auf die eine oder andere Seite zu schlagen.
Wenn ich mich nun auf die Seite der großen Mehrheit schlage, den Physikern, die den Tunneleffekt nicht dahingehend interpretieren, dass dabei Informationen mit Überlichtgeschwindigkeit übertragen wird, dann nicht aus Opportunismus, sondern weil ich denke, dass die verbleibende Minderheit die Quantenmechanik falsch interpretiert.

Aber kommen wir jetzt dazu, wie meiner Meinung nach der Tunneleffekt durch die Quantenmechanik erklärbar ist, ohne dass dabei irgendetwas mit c+ übertragen wird.

Der Tunneleffekt
Der Begriff kann irreführend sein, wenn man sich vorstellt, dass es in einem Tunnel "eng" wird. Beim Tunneleffekt haben wir es mit einer Barriere zu tun, die für ein definiertes Wellenpaket nicht eng, sondern mangels ausreichender Energie unüberwindbar ist.
Trotzdem werden auf der anderen Seite der Barriere Quanten/Photonen des Wellenpaketes gemessen.
Dabei spielen m. E. zwei Dinge eine entscheidene Rolle: Der Welle-Teilchen-Dualismus und die Heisenberg'sche Unschäferelation.
Das Wellenpaket trifft auf eine Barriere und wird von dieser reflektiert, da sie nicht die nötige Energie besitzt um sie zu durchdringen.
Wenn wir dabei die Frage stellen, wo sich zu einem bestimmten Zeitpunkt einzelne Quanten/Photonen befinden, dann gibt es darauf keine exakte Antwort. Solange ein Quant nicht mit etwas in Wechselwirkung tritt, hat es innerhalb der Heisenberg'schen Unschärfe gar keinen bestimmten Aufenhaltsort. Erst bei einer Messung, die prinzipiell nicht wechselwirkungsfrei durchgeführt werden kann, zeigt sich das Quant an einem bestimmten Ort. Wo das möglicherweise sein wird, zeigt uns die Wahrscheinlichkeitswelle, und diese kann die Barriere durchdringen.
Aber Vorsicht,
Die Wahrscheinlichkeitswelle ist kein physikalisches Objekt! Sie ist lediglich eine grafische Vorstellung der Wahrscheinlichkeitsverteilung, wo sich ein Quant bei der Messung zeigt (man spricht in diesem Zusammenhang auch vom Wellenkollaps bei einer Messung).
Was also die Barriere durchdringen kann ist lediglich unsere Fantasie.
Nun zeigt uns die Wahscheinlichkeitswelle in unmittelbarer Nähe der Barriere, dass es äußerst unwahrscheinlich ist, ein Quant auf der anderen Seite der Barriere vorzufinden, aber eben nicht ausgeschlossen. Und da ein Photon selten allein kommt, wird man auch das ein oder andere auf der anderen Seite der Barriere feststellen.
Auf die Frage, warum wir nun ein Quant innerhalb der Unschärferelation gerade an einem bestimmten Ort vorfinden, gibt es keine Antwort außer der trivialen: weil die Möglichkeit besteht.
Es gibt also keine Begründung dafür, dass wir ein Quant jenseits der Barriere vorfinden. Die Vorstellung, das Quant habe sich mit Überlichtgeschwindigkeit durch die Barriere bewegt, ist falsch, weil ihm dazu die notwendige Energie fehlt. (dabei zeichnet sich schon ab, dass, wenn wir die Konstaanz der Lichtgeschwindigkeit aufgeben, wir mit vielen anderen Erkenntnissen brechen müssen).
Da wir nun keinerlei Einfluss darauf haben und keine Voraussage darüber machen können, welche Quanten wir jenseits der Barriere messen, ist auch eine Informationsübertragung auf diese Weise unvorstellbar, weder mit c, noch mit c+.
Wenn wir aus einem 1000seitigem Buch willkürlich 50 Buchstaben herausnehmen und diese aneinanderreihen, so haben wir keinerlei Information aus dem Inhalt des Buches erhalten.

Was der Tunneleffekt mit Gruppen- und Phasengeschwindigkeit zu tun hat, habe ich trotz Recherche nicht verstanden.
Kann mir da jemand weiterhelfen?

mfg okotombrok

Zitat:

Wenn wir aus einem 1000seitigem Buch willkürlich 50 Buchstaben herausnehmen und diese aneinanderreihen, so haben wir keinerlei Information aus dem Inhalt des Buches erhalten.

Aber es besteht die möglichkeit...

Craesmeyer schrieb in Beitrag Nr. 1340-2:

Aber es besteht die möglichkeit...

Hallo Craesmeyer,

nein, sie besteht nicht.
Selbst, wenn die Buchstabenfolge eine sinnvolle Information darstellt, wie können wir uns sicher sein, dass die Information dem Buch entspringt?

mfg okotombrok

Okotombrok schrieb in Beitrag Nr. 1340-1:

Was der Tunneleffekt mit Gruppen- und Phasengeschwindigkeit zu tun hat, habe ich trotz Recherche nicht verstanden.
Kann mir da jemand weiterhelfen?

mfg okotombrok

Hallo Okotombrok,

ich find es gut, dass dieses Thema seinen Extrathread bekommt, ich find das nämlich superspannend.
Mit deinem Zitat will ich mal sozusagen von hinten anfangen, da hier ja gleich das Kernproblem der Diskussionen aufgeworfen wird.
Unter der "Phasengeschwindigkeit" in diesem Zusammenhang verstehe ich Folgendes (auf die Gefahr hin, völligen Mist zu schreiben):
Wird eine elektromagnetische Welle durch besagte Barriere geschickt, verformt sich diese Welle. Eine "ungestauchte" Welle steigt gleichmäßig bis zu ihrer höchsten Amplitude an, und fällt dann gleichmäßig wieder ab. In dieser Barriere nun wird diese Welle verformt. Der hintere Teil erfährt eine Dämpfung, die höchste Amplitude hingegen erfährt eine Verlagerung nach vorn, während die Welle durch die Barriere läuft. Rechnet man nun die Eigengeschwindigkeit der Welle (=c) plus die Verlagerung der höchsten Amplitude nach vorn in Laufrichtung zusammen, erhält man eine Überlichtgeschwindigkeit, da genau diese höchste Amplitude detektiert wird. Die Welle an sich jedoch bewegt sich nie schneller als c.
Wie gesagt, so interpretiere ich das alles momentan, ich hoffe, ich liege nicht total daneben.

Zitat:

Die Vorstellung, das Quant habe sich mit Überlichtgeschwindigkeit durch die Barriere bewegt, ist falsch, weil ihm dazu die notwendige Energie fehlt.

Hier wirds denn wieder verrückt: Es ist in der Quantenmechanik möglich, dass sich genau dieses Quant die fehlende Energie aus seiner Umgebung kurz borgt, um sich eben doch über c hinwegzusetzen. (Auch dies ist eine Interpretation einiger Wissenschaftler)
Um welche Form von Energie es sich handelt, ist mir leider entfallen. Wenn du unbedingt drauf bestehst, und ich die Muße dann finden sollte, recherchiere ich nochmal die entsprechende Internet-Seite.

Ich finde, dass es wichtig ist zu erwähnen, dass bisher auch die "Gruppen- und Phasengeschwindigkeiten" usw. keine gesicherten Erkenntnisse darstellen, sondern lediglich Interpretationen von Messergebnissen sind. Das ist an meinen lieben Herrn Eugen Bauhof gerichtet ;-). Er ist mir persönlich etwas zu dogmatisch in dieser Diskussion. Verständlich, weil:

Zitat:

(dabei zeichnet sich schon ab, dass, wenn wir die Konstaanz der Lichtgeschwindigkeit aufgeben, wir mit vielen anderen Erkenntnissen brechen müssen).

Aber das würde ich ja wieder total prima finden, mir persönlich ist das ja schon wieder viel zu eingefahren mit der ART/SRT und alles. Ich persönlich habe mich noch auf keine Seite geschlagen, werde aber weiter an c als Obergrenze herumstänkern. Es macht nämlich Spaß und hält den Geist frisch :-).

Zitat:

Selbst, wenn die Buchstabenfolge eine sinnvolle Information darstellt, wie können wir uns sicher sein, dass die Information dem Buch entspringt?

Wieso nun plötzlich "sicher sein" ? Auch diese möglichkeit besteht !
Ich denke, du darfst nicht aus etwas folgern, das du in frage stellst.

Stueps schrieb in Beitrag Nr. 1340-4:

Ich finde, dass es wichtig ist zu erwähnen, dass bisher auch die "Gruppen- und Phasengeschwindigkeiten" usw. keine gesicherten Erkenntnisse darstellen, sondern lediglich Interpretationen von Messergebnissen sind. Das ist an meinen lieben Herrn Eugen Bauhof gerichtet ;-). Er ist mir persönlich etwas zu dogmatisch in dieser Diskussion. Verständlich, weil:

(dabei zeichnet sich schon ab, dass, wenn wir die Konstaanz der Lichtgeschwindigkeit aufgeben, wir mit vielen anderen Erkenntnissen brechen müssen).

Aber das würde ich ja wieder total prima finden, mir persönlich ist das ja schon wieder viel zu eingefahren mit der ART/SRT und alles. Ich persönlich habe mich noch auf keine Seite geschlagen, werde aber weiter an c als Obergrenze herumstänkern.

Hallo Stueps,

ich versuche nur nach besten Wissen und Gewissen die Erkenntnisse der Standardphysik zu vermitteln. Mit Dogmatismus hat das nichts zu tun. In der Physik gibt es keine Dogmas. Alles kann hinterfragt werden, wenn es in sachlicher Weise geschieht. Aber man muss sich damit auseinandersetzen, falls man was lernen will. Mit "Randphilosophien" zu spekulieren finde ich weder lehrreich noch spannend.

Die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit ist ein Postulat in der SRT, dass nicht "aufgegeben" werden kann. Siehe hierzu meine Zusammenfassung im Beitrag-Nr. 1266-271. Etwas ganz anderes ist die Obergrenze c. An c als Obergrenze "herumzustänkern" ist auch innerhalb der Standardphysik legitim, weil die SRT eine Geschwindigkeit v>c bisher nicht ausschließen kann. Die SRT schließt nur Geschwindigkeiten v=c für massebehaftete Teilchen aus. Wenn für massebehaftete Teilchen eine Geschwindigkeit v=c experimentell festgestellt werden würde, dann wäre die SRT widerlegt.

Das gehört eigentlich hier nicht unbedingt zum Thema, aber du hast den Anlass für diese Abschweifung gegeben.

Mit freundlichen Grüßen
Eugen Bauhof

P.S.
Aus welchem Beitrag stammt das Zitat:
(dabei zeichnet sich schon ab, dass, wenn wir die Konstaanz der Lichtgeschwindigkeit aufgeben, wir mit vielen anderen Erkenntnissen brechen müssen).?

Bauhof schrieb in Beitrag Nr. 1340-6:

Hallo Stueps,

ich versuche nur nach besten Wissen und Gewissen die Erkenntnisse der Standardphysik zu vermitteln. Mit Dogmatismus hat das nichts zu tun. In der Physik gibt es keine Dogmas. Alles kann hinterfragt werden, wenn es in sachlicher Weise geschieht. Aber man muss sich damit auseinandersetzen, falls man was lernen will.

Hallo Eugen,

ich habe meine Wertschätzung für deine Beiträge schon des öfteren ausgedrückt, tue es hiermit aber gern wieder. Sie tragen immer wertvolle Inputs zu den Themen bei, ich lese sie fast immer. Eben weil ich auch eine Menge dabei lerne.
Es liegt in meiner Natur, alles zu hinterfragen. Je gesicherter eine Erkenntnis gilt, desto hartnäckiger hinterfrage ich sie, für mich der beste Weg, etwas über die Dinge zu lernen. Ich denke, du weißt, dass ich dich hier niemals persönlich angreife, das machte für mich schlichtweg keinen Sinn. Allerdings könnte ich auch niemals eine Diskussion rein sachlich führen, wie langweilig wäre das denn? Natürlich sollte immer der gegenseitige Respekt gewahrt werden, und den hast du hiermit von mir.
So, genug geschwafelt dazu ;-).

Zitat:

Mit "Randphilosophien" zu spekulieren finde ich weder lehrreich noch spannend.

Ich dagegen schon, weil sie oft Fragen aufwerfen, die ich mir auch stelle, und ich diesen Querdenkerfaktor in ihnen schätze. Auch sie tragen dazu bei, dass ich etwas über die Dinge lerne. Dabei ist es nicht wichtig, ob sie wahr oder falsch sind. Die Welt ist mehr als Physik. Oder Wahrheit und Unwahrheit.

Zitat:

Die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit ist ein Postulat in der SRT, dass nicht "aufgegeben" werden kann. Siehe hierzu meine Zusammenfassung im Beitrag-Nr. 1266-271 . Etwas ganz anderes ist die Obergrenze c. An c als Obergrenze "herumzustänkern" ist auch innerhalb der Standardphysik legitim, weil die SRT eine Geschwindigkeit v>c bisher nicht ausschließen kann. Die SRT schließt nur Geschwindigkeiten v=c für massebehaftete Teilchen aus.

Siehste, hab ich wieder was gelernt. Mit der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit habe ich automatisch auch ausgeschlossen, dass ihre Obergrenze verschoben werden kann. Dann kann die SRT also Informationsübertragung mit Geschwindigkeiten höher als c nicht ausschließen?

Zitat:

P.S.
Aus welchem Beitrag stammt das Zitat:
(dabei zeichnet sich schon ab, dass, wenn wir die Konstaanz der Lichtgeschwindigkeit aufgeben, wir mit vielen anderen Erkenntnissen brechen müssen).?

Es stammt, wie die anderen auch, aus Okotombrok´s Eröffnungsthread.

Stueps schrieb in Beitrag Nr. 1340-7:

Siehste, hab ich wieder was gelernt. Mit der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit habe ich automatisch auch ausgeschlossen, dass ihre Obergrenze verschoben werden kann. Dann kann die SRT also Informationsübertragung mit Geschwindigkeiten höher als c nicht ausschließen?

Hallo Stueps,

so ist es. Aber bisher wurde keine Informationsübertragung mit v>c beobachtet. Weil dem so ist und weil die SRT und auch die ART dies theoretisch nicht ausschließen kann, folgert man, dass noch irgendetwas in den Relativitätstheorien fehlt. Man hofft, dass die Vereinigung der ART mit der Quantentheorie diese Diskrepanz zwischen Theorie und Beobachtung löst.

Okotombrok schrieb:

Zitat:

(dabei zeichnet sich schon ab, dass, wenn wir die Konstaanz der Lichtgeschwindigkeit aufgeben, wir mit vielen anderen Erkenntnissen brechen müssen)

Da hat Okotombrok vollkommen recht. Die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit können wir nicht aufgeben, weil sie durch viele Experimente mit hoher Präzision belegt ist.

M.f.G. Eugen Bauhof

Vielen Dank, Eugen.

Warum funktioniert Folgendes nicht:

Raymond Chiao und seine Forschergruppe haben das überlichtschnelle Tunneln einzelner Photonen nachgewiesen. Von Informationsübertragung kann man hier jedoch nicht wirklich sprechen, Okotombrok hat dies anschaulich in seinen Beiträgen geschildert.
Wie wäre es aber, wenn man gepulste elektromagnetische Wellen (ähnlich der "Handystrahlung") in einem binären Code in die Barriere schickt. Von jedem Puls schaffen es einige wenige Photonen zufällig durch die Barriere, diese können detektiert werden. Auf diese Weise kann man doch nach dem einfachen "Signal liegt vor/nicht vor" echte Information schneller als c übertragen, weil man dann doch sicher sagen kann: elektromagnetischer Puls liegt vor/nicht vor.
Was ist an diesem Gedankengang falsch?

Stueps schrieb in Beitrag Nr. 1340-9:

Wie wäre es aber, wenn man gepulste elektromagnetische Wellen (ähnlich der "Handystrahlung") in einem binären Code in die Barriere schickt. Von jedem Puls schaffen es einige wenige Photonen zufällig durch die Barriere, diese können detektiert werden. Auf diese Weise kann man doch nach dem einfachen "Signal liegt vor/nicht vor" echte Information schneller als c übertragen, weil man dann doch sicher sagen kann: elektromagnetischer Puls liegt vor/nicht vor. Was ist an diesem Gedankengang falsch?

Hallo Stueps,

selbst wenn man es schafft, einige wenige zufällige Photonen überlichtschnell durch die Barriere zu senden, kann man keine echte Informationen damit übertragen. Angenommen, die echte Information ist in einem Strom von elektromagnetischen Pulsen von insgesamt 10 Gigabyte binär codiert, dann kann aus einigen wenigen zufälligen Photonen die ursprüngliche Information nicht rekonstruiert werden.

Mit freundlichen Grüßen
Eugen Bauhof

Hallo Stueps,

vielen Dank für deinen anregenden Beitrag. Er hat mir viel Kopfzerbrechen bereitet und ich bin dabei, die dabei enstandenen Bruchstücke wieder zusammen zu flicken.

Stueps schrieb in Beitrag Nr. 1340-4:

Wird eine elektromagnetische Welle durch besagte Barriere geschickt, verformt sich diese Welle. Eine "ungestauchte" Welle steigt gleichmäßig bis zu ihrer höchsten Amplitude an, und fällt dann gleichmäßig wieder ab. In dieser Barriere nun wird diese Welle verformt. Der hintere Teil erfährt eine Dämpfung, die höchste Amplitude hingegen erfährt eine Verlagerung nach vorn, während die Welle durch die Barriere läuft.

So in der Art wird die Phasengeschwindigkeit auch in meinem Physikbuch erklärt, allerdings für Wellen allgemein und so verstehe ich sie auch. Bei Schall- und Wasserwellen kann ich mir das auch sehr gut vorstellen. Ja, auch bei Wasserwellen gibt es so etwas wie einen Tunneleffekt. Eine Wasserwelle kann ein Hindernis, welches höher ist als die Amplitude der Welle, durch Stauchung und der daraus erfolgenden Erhöhung der Amplitude, überwinden.
Für elektromagnetische Wellen kann ich mir das aber so nicht vorstellen. Photonen werden doch bei Wechselwirkung, also bei Absorption und Reflexion weder beschleunigt noch verzögert? Wie soll ich mir aber sonst eine Stauchung der Welle vorstellen?
Wenn ich mein Physikbuch richtig interpretiere, spricht man von Gruppen- und Phasengeschwindigkeit nur bei Wellenpaketen, bei sich überlagernden Frequenzen mehrerer Wellen. Die Bewegung der "Umhüllenden", der grafischen Zusammenfasssung der Frequenzbilder, wird dabei als Gruppengeschwindigkeit bezeichnet.

Weiter heißt es wörtlich:

Zitat:

Der komplexe Anteil des Wellenpaketes beschreibt eine sich mit der sogenannten Phasengeschwindigkeit v_p = omega/k ausbreitende Welle.

wobei Omega (hier fehlt der Querstrich über dem Buchstaben) für die mittlere Kreisfrequenz (2Pi f) der Wellen, und k (Querstrich) für die mittlere Wellenzahl steht.
M. E. handelt es sich dabei nicht um eine Bewegung im physikalischem Sinne, sondern um eine Bewegung, die sich erst durch die Überlagerung von Wellen ergibt, die sich jeweils mit nur c ausbreiten.

weiter heißt es:

Zitat:

Die Aufenthaltswahrscheinlichkeitsdichte eines durch dieses Wellenpaket beschriebenes Teilchen ist proportional zum Betragsquadrat der Einhüllenden.

wobei wir wieder bei der Heisenberg'schen Unschärferelation wären.
Wenn wir die Unschärferelation als einen räumlichen Bereich verstehen, in dem sich ein Teilchen bei einer Messung zeigt, so können wir nicht davon sprechen, er habe sich innerhalb des Bereiches dorthin bewegt, weder mit c noch darüber oder darunter.

Stueps schrieb:

Zitat:

Rechnet man nun die Eigengeschwindigkeit der Welle (=c) plus die Verlagerung der höchsten Amplitude nach vorn in Laufrichtung zusammen, erhält man eine Überlichtgeschwindigkeit, da genau diese höchste Amplitude detektiert wird.

Kann man diese Geschwindigkeiten einfach nach der Galilei-Transformation addieren? Muss man hier nicht die SRT beachten, nach der c + v = c ist?

Zitat:

Es ist in der Quantenmechanik möglich, dass sich genau dieses Quant die fehlende Energie aus seiner Umgebung kurz borgt, um sich eben doch über c hinwegzusetzen. (Auch dies ist eine Interpretation einiger Wissenschaftler)

Dass Quanten sich aus der Umgebung Energie borgen können wird bei der Vakuumfluktuation erwähnt. Leider ist dieser Satz nichtssagend. Was sollte man sich schon unter dem Begriff "Umgebung" vorstellen?
Was damit gemeint ist, ist Folgendes:
In der Quantenelektrodynamik QED wird das elektromagnetische Feld beschrieben als Austausch virtueller Photonen, die emittiert und absorbiert werden können.
das bedeutet eine Verletzung des Energieerhaltungssatzes.
Physikbuch:

Zitat:

In der Quantenmechanik ist dies jedoch erlaubt, wenn dieser Vorgang in einem genügend kurzem mit der Unschärferelation in Einklang stehendem Zeitintervall abläuft.

(wie ich's auch drehe und wende. ich lande immer wieder bei der Unschärferelation)
Diese geborgte Energie erklärt zwar, warum die Potenzialbarriere überwunden werden kann, nicht aber zwingend die Überschreitung von c .
Außerdem haben wir es hier mit virtuellen Photonen zu tun, die nicht beobachtbar sind, also auch nicht jenseits der Barriere festgestellt werden können.

Zum Abschluss möchte ich noch erwähnen, dass die Wahrscheinlichkeit des Durchtunnelns eines Quants bei Zunahme der Breite der Potenzialbarriere exponentiell abnimmt, praktisch nur innerhalb des Unschärfebereichs stattfindet. für makroskopische Entfernungen könnte man m. E. den Tunneloeffekt nicht ausnutzen.

mfg okotombrok

Bauhof schrieb in Beitrag Nr. 1340-10:

Hallo Stueps,

selbst wenn man es schafft, einige wenige zufällige Photonen überlichtschnell durch die Barriere zu senden, kann man keine echte Informationen damit übertragen. Angenommen, die echte Information ist in einem Strom von elektromagnetischen Pulsen von insgesamt 10 Gigabyte binär codiert, dann kann aus einigen wenigen zufälligen Photonen die ursprüngliche Information nicht rekonstruiert werden.

Mit freundlichen Grüßen
Eugen Bauhof

Hallo Eugen,

so schnell kann ich dich hier nicht laufen lassen:
Bei jedem elektromagnetischen Puls werden überlichtschnell einige zufällige Photonen übertragen, einfach weil die Wahrscheinlichkeit dazu besteht. Diese können detektiert werden. Einigt man sich vorher auf ein Zeitraster (meinetwegen jede Millisekunde), in dem Pulse geschickt werden oder nicht (demzufolge auch Pulse detektiert werden oder nicht), kann man so doch Information übertragen? Selbst eine gewisse Fehlerrate kann man durch entsprechend geschickte Codierung/Dekodierung ausgleichen, wie es jeder gängige CD-Player heute schon tut.
Sind genannte Voraussetzungen erfüllt, kann man hier doch von echter überlichtschneller Informationsübertragung sprechen, oder nicht?

Okotombrok schrieb in Beitrag Nr. 1340-11:

Ja, auch bei Wasserwellen gibt es so etwas wie einen Tunneleffekt. Eine Wasserwelle kann ein Hindernis, welches höher ist als die Amplitude der Welle, durch Stauchung und der daraus erfolgenden Erhöhung der Amplitude, überwinden.
Für elektromagnetische Wellen kann ich mir das aber so nicht vorstellen. Photonen werden doch bei Wechselwirkung, also bei Absorption und Reflexion weder beschleunigt noch verzögert? Wie soll ich mir aber sonst eine Stauchung der Welle vorstellen?
Wenn ich mein Physikbuch richtig interpretiere, spricht man von Gruppen- und Phasengeschwindigkeit nur bei Wellenpaketen, bei sich überlagernden Frequenzen mehrerer Wellen. Die Bewegung der "Umhüllenden", der grafischen Zusammenfasssung der Frequenzbilder, wird dabei als Gruppengeschwindigkeit bezeichnet.

Hallo Okotombrok,

ich denke, das ist die korrekte Erklärung für Gruppengeschwindigkeit. Auch hier: Ich interpretiere das so, dass die höchste Amplitude der "Umhüllenden" der Wellenpakete nach vorn läuft, während sich die Wellen mit c bewegen. Es ist ähnlich, wie wenn sich eine Person in einem Zug in Fahrtrichtung nach vorn bewegt: Ein Außenstehender darf die Geschwindigkeit der Person im Zug zu der Zuggeschwindigkeit hinzuaddieren. Der "Wellenpaket-Zug" bewegt sich nie schneller als c, und auch die "Gruppengeschwindigkeits-Person" verlässt diesen Zug nie, so wird keine Information schneller als c übertragen. Ist das mal richtig erklärt? Keine Ahnung. Kann man überhaupt noch die Wellenpakete im Einzelnen detektieren, wenn sich ihre Phasen überlagern? Kann man dann nicht sogar nur noch die Umhüllende detektieren?
Naja, dies ist jedenfalls wohl die Interpretation der meisten Wissenschaftler, weil bei einer solchen Tunnelung eben nur die höchste Amplitude der "Umhüllenden" als scheinbar überlichtschnell interpretiert (weil wohl entsprechend detektiert) wird, nicht jedoch die Wellenpakete im Einzelnen. Nehme ich jedenfalls an.

Zitat:

Stueps schrieb:


"Rechnet man nun die Eigengeschwindigkeit der Welle (=c) plus die Verlagerung der höchsten Amplitude nach vorn in Laufrichtung zusammen, erhält man eine Überlichtgeschwindigkeit, da genau diese höchste Amplitude detektiert wird."


Kann man diese Geschwindigkeiten einfach nach der Galilei-Transformation addieren? Muss man hier nicht die SRT beachten, nach der c + v = c ist?

Ist besagte höchste Amplitude echte Information? Dann müsste man wohl in der Tat auf die SRT schauen. Ist sie jedoch nur ein Effekt im Sinner besagter zusammenklappender Schere, könnte man wohl beide Geschwindigkeiten einfach addieren, oder?

Zitat:

Dass Quanten sich aus der Umgebung Energie borgen können wird bei der Vakuumfluktuation erwähnt. Leider ist dieser Satz nichtssagend. Was sollte man sich schon unter dem Begriff "Umgebung" vorstellen?
Was damit gemeint ist, ist Folgendes:
In der Quantenelektrodynamik QED wird das elektromagnetische Feld beschrieben als Austausch virtueller Photonen, die emittiert und absorbiert werden können.
das bedeutet eine Verletzung des Energieerhaltungssatzes.
Physikbuch:


In der Quantenmechanik ist dies jedoch erlaubt, wenn dieser Vorgang in einem genügend kurzem mit der Unschärferelation in Einklang stehendem Zeitintervall abläuft.

(wie ich's auch drehe und wende. ich lande immer wieder bei der Unschärferelation)
Diese geborgte Energie erklärt zwar, warum die Potenzialbarriere überwunden werden kann, nicht aber zwingend die Überschreitung von c .
Außerdem haben wir es hier mit virtuellen Photonen zu tun, die nicht beobachtbar sind, also auch nicht jenseits der Barriere festgestellt werden können.

Ich stimme dir zu. Ich hoffe, dass ich hierzu die Internet-Seite mit entsprechendem Material wiederfinde. Wild in den Raum spekuliert, würde ich mal sagen, dass eine bestimmte Form "negativer" Energie nötig wird, wenn ein Photon schneller als c werden will. Ich meine, dazu schon entspreechendes Material gelesen zu haben. (Eventuell hat sich schon einmal S. Hawking oder R. Feynman dazu geäußert?) Ich kram die nächsten Tage mal im Netz nach.

Zitat:

Zum Abschluss möchte ich noch erwähnen, dass die Wahrscheinlichkeit des Durchtunnelns eines Quants bei Zunahme der Breite der Potenzialbarriere exponentiell abnimmt, praktisch nur innerhalb des Unschärfebereichs stattfindet. für makroskopische Entfernungen könnte man m. E. den Tunneloeffekt nicht ausnutzen.

Ja, das könnte sehr gut so sein. Im Moment sehe ich das ähnlich. Für Entfernungen, wie sie im Universum auftreten, dürfte der Tunneleffekt für alle Zeiten komplett nutzlos sein.
Vielleicht geht in der Richtung was mit verschränkten Teilchen. Aber büdde hierauf nicht einsteigen, wir mühen uns hier mit dem Tunneleffekt schon genug ab ;-).

Stueps schrieb in Beitrag Nr. 1340-12:

Bei jedem elektromagnetischen Puls werden überlichtschnell einige zufällige Photonen übertragen, einfach weil die Wahrscheinlichkeit dazu besteht. Diese können detektiert werden. Einigt man sich vorher auf ein Zeitraster (meinetwegen jede Millisekunde), in dem Pulse geschickt werden oder nicht (demzufolge auch Pulse detektiert werden oder nicht), kann man so doch Information übertragen?

Hallo Stueps,

nur mal angenommen, dass überlichtschnell einige zufällige Photonen übertragen werden. Nachdem es sich hier um zufällige Quantenvorgänge handelt, kann nicht sichergestellt werden, dass im vereinbarten Zeitfenster immer genau diejenigen Pulse existieren, welche die Information tragen. Das Senden der Pulse ist also nicht exakt steuerbar, sondern ist vom echten Zufall "gesteuert", wie alles in der Quantenmechanik.

Etwas salopp formuliert:
Die Quantenvorgänge in der Natur kann man nicht deiner Vereinbarung über ein Zeitfenster überlisten, sie bleiben zufällig.

Information wird in Form einer geordneten Abfolge von Pulsen codiert. Nur wenn eine geordnete Abfolge von Pulsen in derselben geordneten Abfolge beim Detektor ankommt, dann ist die Information übertragen und dekodierbar. Schlimmer noch: Jede Informationsübertragung muss "redundant" erfolgen. Das heißt, es müssen mehr Pulse übertragen werden, als informationstheoretisch notwendig sind. Verzichtet man ganz auf diese Redundanz, dann genügt ein einziger Fehlimpuls, und die gesamte Pulsfolge ist nicht mehr als Information dekodierbar.

Mit freundlichen Grüßen
Eugen Bauhof

Hallo Eugen,

ich beschäftige mich dieser Tage mit diesem Thema, was zur Folge hat, dass infolge wachsendem Verständnis ich einige meiner Fragen und Aussagen noch einmal überdenken muss. Ich gehe deshalb erst einmal nicht weiter auf deine Antwort ein.
(Im Übrigen: Mir ist am Anfang schon klar gewesen, dass mein Weg nicht funktioniert. Sonst hätte man dies schon längst getan. Aber indem ich herauszufinden versuche, warum dieser Weg nicht funktioniert, erarbeite ich mir echtes Wissen über die Materie. Erst mal nix glauben, alles hinterfragen: Das ist für mich die beste Methode etwas zu lernen.)
Für Okotombrok habe ich noch eine interessante Seite gefunden, die einige Fragen zum Verständnis von Begriffen beantworten dürfte:

http://theory.gsi.de/~vanhees/faq/nimtz/nimtz.html

Also bis später :-)