QED

In diesem Thread werde ich mich auf das kleine Büchlein von Richard Feynman beziehen. Es ist für Laien geschrieben, aber in einer so radikalen, pragmatischen Art und Weise, daß manchem interessierten Forumsteilnehmer der Anschluß an sein bisheriges Wissen über Quantentheorie schwerfallen dürfte. Vielleicht kann ich dem ein klein wenig abhelfen, vielleicht stifte ich aber auch nur unnötig viel Verwirrung.

Zitat:

Der Stoff, den ich ihnen vortragen will, wird den Physikstudenten erst im letzten oder vorletzten Jahr zugemutet - und Sie bilden sich ein, ich könnte ihn so darlegen, daß sie ihn verstehen?
Nein. Sie werden nichts begreifen. warum aber unterziehe ich Sie dann der ganzen Mühsal? Warum sollen Sie dann die ganze Zeit hier sitzen und sich etwas anhören, was Sie nicht verstehen? Das eben ist meine Aufgabe Sie zu überzeugen, nicht davonzulaufen, nur weil sie es nicht begreifen. Sehen Sie, auch meine Physikstudenten verstehen es nicht. Und zwar, weil ich es nicht verstehe. Niemand begreift es...........
......Ein weiterer Grund, warum Sie das, was ich Ihnen vortrage nicht zu verstehen glauben, mag sein, daß Sie nicht begreifen, warum die Natur so verfährt, während ich Ihnen doch beschreibe wie sie verfährt. Das Warum versteht nämlich niemand.

aus: QED, Die seltsame Theorie des Lichts und der Materie, Richard Feynman, S.19 ff

Den mathematischen Apparat, sagt Feynman, könne er in seiner ganzen Anwendungsbreite und seinen raffinierten Tricks an dieser Stelle nicht beschreiben, aber:

Zitat:

ich erkläre Ihnen, was die Physiker machen, wenn Sie das Verhalten der Natur vorhersagen, aber ich lehre Sie keinen der Tricks, mit denen sie effizient arbeiten.

und dann läßt er die Katze aus dem Sack: Sie tun nichts anderes als kleine Pfeile addieren und multiplizieren.

Da würde ich denn gerne etwas genauer werden. Was sind die kleinen Pfeile, anhand derer Feynman in der Tat die gesamte Elektrodynamik bravurös demonstriert?
Es sind die uns vielleicht schon bekannten Zustandsvektoren. ZB ist Psi, die berühmte Wellenfunktion, die Lösung der noch berühmteren Schrödingergleichung solch ein Zustandsvektor.
Die Pfeile sind dann nichts anderes als komplexwertige Wahrscheinlichkeitsamplituden.

Wir sollten uns also gleich am Anfang ein wenig mit dem Rechnen in komplexen Zahlen üben. Damit wollte Feynman seine Zuhörer nicht belästigen. Ich euch aber schon.Ist nämlich ziemlich einfach. Hier ein Link:
http://www.tf.uni-kiel.de/matwis/amat/mw1_ge/kap_2/...

Zara.t. schrieb in Beitrag Nr. 1780-1:

Ist nämlich ziemlich einfach. Hier ein Link:

Ja natürlich, ganz einfach.... grmpf ;-)

Dafür ist der Link aber gut, mal schauen wie ich klarkomme. Dürfte dauern....

Wir können also jede komplexe Zahl durch folgenden Ausdruck darstellen:


A: z = r exp( i alpha )

Graphisch kann man dies als einen Zeiger (Pfeil) darstellen. (siehe obigen Link)
Dabei ist r die Länge des Zeigers und alpha sein Winkel zur realen Achse

Wenn wir alpha zeitabhängig machen gilt:

alpha (t) = omega t , omega ist dann die konstante Winkelgeschwindigkeit

in A ersetzen wir alpha durch alpha(t):

B: z(t) = r exp( i omega t )

Jetzt ( Fall B) haben wir einen sich im Laufe der Zeit drehenden zeiger. Ersetzen wir t durch -t dann dreht sich der Zeiger in die entgegengesetzte Richtung.

Das ist die Form einer zeitabhängigen Wahrscheinlichkeitsamplitude und genau solche Amplituden meint Feynman, wenn er von seinen Pfeilchen spricht.




Betrachten wir nun Photonen. Wir können (theoretisch!) jedem Punkt E(x,y,z,t) der Raumzeit solch eine Wahrscheinlichkeitsamplitude A(x,y,z,t) zuordnen. ( A entspricht einem sich drehenden Pfeil oder Zeiger )
Die Summe aller dieser Pfeilchen in einem bestimmten Volumen ( = das Integral über dieses Volumen) ergibt einen resultierenden Pfeil dessen Betragsquadrat ein Maß für die Wahrscheinlichkeit ist, in diesem Volumen ein Photon zu messen.
A(x,y,z,t) ist ein Feld.
Präparieren wir nun in unserem Labor ein Photon. Sprich plazieren wir ein Photon in einem bestimmten Volumen. Damit ändern sich -instantan- die Amplituden A(x,y,z,t) in der gesamten Raumzeit. Weit entfernt -in der Regel- nur wenig, in der näheren Umgebung stärker.
Feynman schreibt diese Amplituden gäben die Wahrscheinlichkeit an, daß sich ein Photon von A nach B bewegen würde. Ehrlich gesagt ist dies falsch. Es suggeriert die Vorstellung eines dinghaften Etwas -Photon genannt- das sich auf einer Bahn von A nach B bewegt und dabei immer mit sich selbst identisch bleibt.
Das Photon, das in A emittiert wird wäre dann das Photon, das in B gemessen wird.
Da ist aber zuviel klassisches Denken am Werk. Tatsache ist einzig und allein:

In A wurde ein Photon gemessen (Präparation) und in B auch. Man darf nicht sagen es sei dasselbe. Photonen haben keine Identität.

Wir haben kein Ding, kein Teilchen genannt Photon, sondern ein Feld das sich theoretisch über das gesamte Universum erstreckt. An jedem Punkt E(x,y,z,t) der Raumzeit haben wir eine komplexwertige Amplitude A(x,y,z,t), deren Betragsquadrat schlicht und einfach für die Wahrscheinlichkeit steht in E(x,y,z,t) ein Ereignis erzeugen zu können, das wir "Messung eines Photons" nennen. Die Messung eines Photons ist aber kein Photon. Es istein Vorgang, ein Ereignis aber kein Ding kein Teilchen!!!!!

Zara.t. schrieb in Beitrag Nr. 1780-3:

Die Messung eines Photons ist aber kein Photon. Es istein Vorgang, ein Ereignis aber kein Ding kein Teilchen!!!!!

Hallo Zara,

einverstanden. Aber mir ist noch nicht klar, warum dies für unsere Betrachtung wichtig wäre. Warum können wir das, was wir gemessen haben, nicht der Einfachheit halber als Photon betrachten? Bis jetzt machte es mir keine Schwierigkeiten, das Ereignis Photon als Ding Photon zu betrachten.

Hallo Stueps,

vielleicht weil du dann sagen können müßtest, wo das Photon (Elektron,....) vor der Messung war, wie es zum Ort an dem es gemessen wurde hinkam, wie es nach Durchgang mehrerer Spalten ein Interferenzmuster hervorrufen kann....usw....

aber all das will ich im Laufe dieses Threads noch besprechen.

Grüße
zara.t.

"Das Ergebnis der Quantenbewegung variiert"- die Ursache nicht.
Damit ist auch die Unschärfe gesetzmäßig und erklärbar und einflussabhängig.
Wenn Sie in dem Moment abgelenkt waren, haben Sie nur die Möglichkeit ihr Unwissen weiter zu geben.
Wenn die Ursache Zeitlich und Örtlich variiert, ist Bewegungsstart und Bewegungsrichtung variable.
Wenn in dem Buch diese Information fehlt oder nicht wenigstens eine Anregung war, wie man zu Wissen kommt, war der Kauf ein Verlust.

Zara.t. schrieb in Beitrag Nr. 1780-3:

...
Feynman schreibt diese Amplituden gäben die Wahrscheinlichkeit an, daß sich ein Photon von A nach B bewegen würde. Ehrlich gesagt ist dies falsch. Es suggeriert die Vorstellung eines dinghaften Etwas -Photon genannt- das sich auf einer Bahn von A nach B bewegt und dabei immer mit sich selbst identisch bleibt.
Das Photon, das in A emittiert wird wäre dann das Photon, das in B gemessen wird.
Da ist aber zuviel klassisches Denken am Werk. Tatsache ist einzig und allein:

In A wurde ein Photon gemessen (Präparation) und in B auch. Man darf nicht sagen es sei dasselbe. Photonen haben keine Identität.
...

Hallo Zara,

ich will nicht ablenken, bin aber auch nicht sicher, ob du die QED nun im Detail erörtern möchtest. Ich denke nur bei dem Zitierten,
dass du da von der anderen Seite auf das zu gehst, was ich "fraktales Quant" genannt habe.
Fraktal meint hierbei, dass das Quant kein Ganzes darstellt, also nicht EINS ist, und sich kurz vor "EINS" in ein Neues ergibt.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/de/b/b5/Loren...
Es repliziert sich also ständig und ist dadurch dauerhaft. Auch ist dadurch die Möglichkeit zur Veränderung gegeben ...
Das kreisende Quant (2D) reproduziert sich fraktal in Planckzeit und ist die erste Stufe der Zeitlichkeit (wg. der Dilatation zur LG)

Lineare Quanten bedeuten mir Photonen und sind in meinem Denken wie eine lang gezogene Springfeder, die sich aus dem kreisenden Quant ergibt,
wenn dieses aus der relativen Ortsruhe sich dann mit LG gerichtet fortbewegt und die Kreisbewegung (2D) sich zur linearen Bewegung streckt .

Die Streckung kann am Zielort wieder in eine Kreisbewegung zurück geführt werden, und so erneut dilatieren. sprich Teil der Materie werden.

Dieses springfederartige Quant wird ebenfalls fraktal seinen Weg machen, nur ist dabei die PlanckZeit und -Länge nicht mehr die Relation.
Es ist dann irgendwie anders als extrem klein und kurz. Relativ betrachtet.


Gruß

Hallo Real,

nein ich will und ich kann nicht im Detail auf die QED eingehen. Wie weit ich kommen werde weiß ich noch nicht. Das hängt auch in großem Masse von meinen Mitschreibern ab. ZB ob sie Feynmans Buch lesen mitlesen, was vieles vereinfachen würde und mir erlauben würde tiefer in dioe Materie einzudringen.
Was deine Theorie betrifft, ist es vielleicht am besten du wartest mal ab wohin sich dieser Thread entwickelt.

Gruß
zara.t.


Feynman selbst ist natürlich auch aufgefallen, daß die sog. Elementarteilchen keine Teilchen sind.

Zitat:

"Interessant ist übrigens, daß die Elektronen zunächst als Teilchen betrachtet wurden und ihr Wellencharakter erst später entdeckt wurde, während man Licht...gerade umgekehrt anfangs als Welle aufgefaßt hat und sein Teilchencharakter erst später zutage kam. In Wirklichkeit verhalten sich beide, Elektronen wie Photonen, teilweise wie Wellen und teilweise wie Partikel (ich fürchte hier liegt ein Fehler des Übersetzers vor und Feynman meinte eigentlich "wie Teilchen"; zara.t.)
Um uns nun nicht durch die Erfindung neuer Wörter wie >Wellteilchen< oder dergleichen in Unkosten zu stürzen, haben wir diese Objekte lieber als Partikel bezeichnet."

QED, S.100 ff

Naja, ich finde das ist eine schwache Lösung!

Zara.t. schrieb in Beitrag Nr. 1780-1:

Die Pfeile sind dann nichts anderes als komplexwertige Wahrscheinlichkeitsamplituden.

Hallo Leute,
ich komme noch mal mit einem simplen Beispiel:

Drei Leute, ein Ingenieur, ein Chemiker und ein Physiker sind in jeweils einem Bunker eingesperrt, der einzige Ausgang ist verschlossen. Alle wollen raus, haben dazu den Bunker voller Gerätschaften jedweder Art.
Der Ingenieur baut eine Pendelramme und rammt die Tür ein.
Der Chemiker baut einen Sprengsatz und sprengt die Tür.
Der Physiker baut einen Laser vor der Tür auf und brennt ein Mannloch hinein.

Was haben alle Drei gemacht? Sie haben mit bewegter Energie ruhende Energie verdrängt.

Fazit: bewegte Energie verdrängt, folglich muß Energie ein Volumen aufweisen. Ist jetzt Energie wandelbar, würde ich gern von euch ein Modell dieser Energie auf einem DIN A4 Blatt skizziert bekommen, welches darstellt, wie sie als bewegtes Etwas in allen drei Fällen wirkt. Also ein räumliches dynamisches anschauliches Modell von Energie als solcher.
Dabei nützen mir Feynmans Pfeile wenig.

Gruß

Hallo Zara.t.,

ich verfolge Deine Darstellung mit großem Interesse und werde versuchen mir das Buch von Feynman zu besorgen. Lass Dich bitte nicht durch Randbemerkungen anderer von Deinem Vorhaben abbringen.

MfG
Harti

Wovon handelt die QED?

Die erste Quantentheorie die gefunden oder konstruiert wurde war die Quantenmechanik. Zur Quantenmechanik gehören Heisenbergsche Unschärferelation, Schrödingergleichung, ....
Messbare Größen wurden Observable genannt und durch Operatoren mathematisch dargestellt. Diese Operatoren wirken auf die Zustände, die Vektoren eines Hilbertraumes sind. So ist zB die Funktion Psi als Lösung einer Schrödingergleichung so ein Zustandsvektor.
Mit der Quantenmechanik konnte man erstmals Atome und deren Orbitale erklären und zum Teil mathematisch beschreiben.
Sie genügte aber noch nicht den Anforderungen der Relativitätstheorie. Dazu mußte man unter anderem die Schrödingergleichung durch die Klein-Gordon und die Diracgleichung ersetzen.
Dabei entstand ein neues Problem: Die Äquivalenz von Masse und Energie

Teilchen sollten aus Energie entstehen und in Energie aufgelöst werden können. Das heißt die Teilchenzahl in einem physikalischen Prozess war nicht mehr konstant. Das aber konnte die Quantenmechanik nicht beschreiben. Eine neue Quantentheorie wurde erforderlich, die QED.

Was macht die QED.

Sie beschreibt das Verhalten von Licht und Elektronen inclusive deren Wechselwirkungen.

Zitat:

Nach der Vorstellung der Akkteure nun die drei Grundvorgänge, die allen Licht und Elektronenphänomenen zugrunde liegen.

Vorgang 1: Ein Photon bewegt sich von Ort zu Ort.
Vorgang 2: Ein Elektron wandert von Ort zu Ort
Vorgang 3: Ein Elektron emittiert oder absorbiert einPhoton.

Hat man diese Vorgänge im Griff, kann man bis auf Kernprozesse und Gravitation fast alle physikalischen Probleme damit lösen. Und man kkann es in einer atemberaubenden Genauigkeit.

Man könnte Uwes drei Probleme mit einer noch nie dagewsenen Präzision berechnen:

Der Ingenieur baut eine Pendelramme und rammt die Tür ein.
Der Chemiker baut einen Sprengsatz und sprengt die Tür.
Der Physiker baut einen Laser vor der Tür auf und brennt ein Mannloch hinein.

Meist aber ist die alte klassische Physik genau genug.

Zara.t. schrieb in Beitrag Nr. 1780-11:

Hat man diese Vorgänge im Griff, kann man bis auf Kernprozesse und Gravitation fast alle physikalischen Probleme damit lösen. Und man kann es in einer atemberaubenden Genauigkeit.

Man könnte Uwes drei Probleme mit einer noch nie dagewesenen Präzision berechnen:

1) Der Ingenieur baut eine Pendelramme und rammt die Tür ein.
2) Der Chemiker baut einen Sprengsatz und sprengt die Tür.
3) Der Physiker baut einen Laser vor der Tür auf und brennt ein Mannloch hinein.

Hallo Zara,
2+3 mag sein, aber 1 nicht, denn eine Pendelramme arbeitet auch mit der Gravitation, siehe Stahlfallkugel bei Gebäudeabrissarbeiten.

Ein Energiemodell sollte aber ALLE DREI Vorgänge erklären, nicht nur berechnen können.
Das bleibende Rätsel ist die Gravitation und diese ist m.E. nur erklärbar mittels eines endlichen Feldmodells.

Gruß

Uwebus schrieb in Beitrag Nr. 1780-12:

[,Hallo Zara,
2+3 mag sein, aber 1 nicht, denn eine Pendelramme arbeitet auch mit der Gravitation, siehe Stahlfallkugel bei Gebäudeabrissarbeiten.

Ein Energiemodell sollte aber ALLE DREI Vorgänge erklären, nicht nur berechnen können.
Das bleibende Rätsel ist die Gravitation und diese ist m.E. nur erklärbar mittels eines endlichen Feldmodells.

Okay, aber die Wechselwirkung der stahlkugel mit den Hauswänden beschreibt die QED.
Gravitation ist ein anderes Thema und ich bitte hier sachlich beim Threadthema zu bleiben.

Gruß
zara.t.

Zitat:

Zara.t. schrieb in Beitrag Nr. 1780-13:
Uwebus schrieb in Beitrag Nr. 1780-12:
[,Hallo Zara,
2+3 mag sein, aber 1 nicht, denn eine Pendelramme arbeitet auch mit der Gravitation, siehe Stahlfallkugel bei Gebäudeabrissarbeiten.

Ein Energiemodell sollte aber ALLE DREI Vorgänge erklären, nicht nur berechnen können.
Das bleibende Rätsel ist die Gravitation und diese ist m.E. nur erklärbar mittels eines endlichen Feldmodells.

Okay, aber die Wechselwirkung der stahlkugel mit den Hauswänden beschreibt die QED.
Gravitation ist ein anderes Thema und ich bitte hier sachlich beim Threadthema zu bleiben.

Gruß
zara.t.

Der Chemiker verpasst der Pendelramme einen Raketenantrieb und der Ingeniuer kann sich schlafen legen!

Gruß Henry

Ärger über fehlende Formel für Gravitation!?

Wrentzsch schrieb in Beitrag Nr. 1780-15:

Ärger über fehlende Formel für Gravitation!?

Ich würde nicht sagen Ärger, eher Hilflosigkeit, da die Gravitation nun mal nur erklärbar wird mittels eines Vakuummodells und die Physik sich der RT und deren Raumzeit verschrieben hat, von der sie nicht abzuweichen wagt.

Wer von Quanten im Sinne von Energieportionen ausgeht, der muß auch das Vakuum quantisieren und solange das aussteht, hat die Physik keine Chancen, ein einheitliches Energiemodell auf die Füße zu stellen.

Ich habe mittlerweile aufgehört, für mein Raumquantenmodell zu werben, da ich damit den gleichen Erfolg habe wie ein Atheist, der dem Vatikan was verkaufen möchte. Meine HP hat pro Monat seit drei Jahren zwischen 600 und 900 Zugriffe, im Februar waren es 939, im März 786, aber im Gästebuch keine Kommentare. Die Idee ist entweder nicht marktfähig oder die Leser sind zu träge, die HP durchzulesen, es gibt keinerlei Rückfragen bezüglich der Übereinstimmungen zwischen Modell und empirischer Physik, obwohl gerade bei den Berechnungen der Perihelvorläufe und dem Shapiro-Radarechoversuch den Lesern doch Zweifel aufkommen müßten in Bezug auf die sog. riemannsche Raumkrümmung.

Wrentzsch, mir reicht mein Modell insoweit, als es mir ein Verständnis des Universums erlaubt, welches auch meinem Da-Sein einen Sinn gibt, und ob nun Urknall oder keiner, Universum oder Multiversen, das ist sowieso mehr Glaubens- als Wissenschaftsthema, es berührt mich nicht.

Ich habe mir meine drei Fragen nach Raum, Zeitentstehung und Gravitation empirieverträglich beantwortet, wen das Ergebnis interessiert, mag es nachlesen, wen nicht, bleibe bei den Ansichten der Physik oder, wem die auch nicht gefallen sollten, bei den Thesen des Vatikans. Jedem das Seine.

Gruß

So wir fangen mal an.
Gedankenexperiment: Wir betrachten eine monochromatische Lichtquelle. Wir messen die Licht-Leistung dieser Lichtquelle in Watt. Dabei lassen wir die Leistung immer schwächer werden. Irgendwann bekommt die scheinbar kontinuierlich fließenden Leistung ein körniges erscheinungsbild und wenn wir dann noch weiter dimmen kommen irgendwannn nur noch einzelne "Pulse" an. Diese Pulse werden, wenn wir die Leistung noch weiter dimmen, nicht schwächer, sondern seltener. Licht scheint immer in Paketen unterwegs zu sein. Wir wollen so ein Paket Photon nennen. Es trägt die Energie

E(f) = h f ; h= Plancksches Wirkungsquantum, f = die Frequenz unserer monochromatischen Quelle

Noch kleinere Energiemengen sind bei fester Frequenz f nicht messbar. Unter keinen Umständen.

Ich habe gelesen Frösche könnten einzelne Photonen wahrnehmen. :-)

Jetzt nehmen wir eine ganz spezielle Quelle, nämlich einen Laser. Wir dimmen ihn bis nur noch einzelne Photonen austreten und lassen diese auf eine Glasplatte treffen. Aus Experimenten wissen wir, daß diese Photonen meistens durch die Glasplatte durchgehen, manchmal aber auch reflektiert werden. Die Frage ob ein Photon nun durchgeht oder reflektiert wird können wir nur statistisch beantworten. Wir verstehen sie nicht , sagt Feynman und vermutet daß die Natur grundsätzlich so beschaffen ist, daß wir nicht verstehen, warum ein Photon reflektiert wird und ein anderes nicht. Vielleicht, meint er sei diese Frage sinnlos.
Die QED kann sie jedenfalls nicht beantworten.

Dann macht Feynman sich daran die Sache mit Hilfe seiner Pfeilchen zu berechnen. Dazu demnächst genaueres.

Zitat:

Oberster Grundsatz: Die Wahrscheinlichkeit des Eintritts eines Ereignisses ist gleich dem Quadrat der Länge eines Pfeils mit der hochtrabenden Bezeichnung "Wahrscheinlichkeitsamplitude". Zum Beispiel stellt ein Pfeil von der Länge 0,4 eine Wahrscheinlichkeit von 0,16 oder 16 Prozent dar.
Allgemeine Regel für den Fall, daß ein Ereignis auf verschiedene Weise eintreten kann:
Für jede Möglichkeit wird ein Pfeil gezeichnet, und diese Pfeile werden miteinander kombiniert (addiert), indem die Spitze des einen an das Ende des anderen angehängt wird. Zum Schluß wird das Ende des ersten Pfeils mit der Spitze des letzten verbunden. Damit erhalten wir den sogenannten resultierenden Pfeil, dessen Quadrat die Wahrscheinlichkeit des gesamten Ereignisses angibt.

QED, S.49

Am Ende des Kurses werden wie verstehen, wie Photonen mit den Elektronen zB von Glas wechselwirken. Jetzt am Anfang müssen wir diese Erkentnisse aus dem Experiment nehmen und von Hand als Pfeil in unsere Pfeilsammlung einfügen.
ZB: die Wahrscheinlichkeit, daß ein Photon an einem Übergang zu optisch dichterem oder dünneren Material reflektiert wird, beträgt 4 Prozent. Das entspricht einem Pfeil der Länge 0,2, da 0,2² = 0,04
Wenn ein Photon am optisch dichteren Medium reflektiert wird, muß sein Zeiger um 180° gedreht werden. Zeigt also nach der Reflexion genau in die entgegengesetzte Richtung wie zuvor.

Jetzt wissen wir alles um die "partielle" Reflexion eines Photons an einer Glasscheibe zu berechnen.
Das mach ich dann demnächst auch.

OK, ich hab mir das Büchlein jetzt auch bestellt (5€).

Das hat aber nen paar mehr Seiten als ein Büchlein ...

Gravitation kann man alternativ mit der Fliehkraft erklären, die auf der Planetenbahn der Gravitation entspricht.
Das Ergebnis wäre: g=E=mc²/r
oder abhängig von der Masse mal Geschwindigkeit des Planeten im Quadrat durch r , dem Abstand des Planeten zu Zentrum der Umlaufbahn.
Unerwünscht, da im Atomaren Bereich umlaufende Elektronen das Zentrale Energievakuum erzeugen müssten.
Aber Raumkrümmung ist wohl verständlicher für Leute, die es nicht verstehen sollen.