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Photonen-Paar ?

Thema erstellt von Otto 
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Beiträge: 1.233, Mitglied seit 10 Jahren
Ich habe unsere Diskussionen zum Thema "Kinetische Energie und E=m*c^2", Beitrag # 2041, zusammenfassend wie folgt verstanden:
Bei der Positron-Elektron-Umwandlung wird eine Ruhemasse in zwei Photonen umgewandelt, in zwei Teilchen ohne Ruhemasse (zwei Lichtblitze).
Die zwei Lichtblitze haben die gleiche Energie 0,5*Eph, werden aber in entgegengesetzte Richtungen ausgestrahlt. Der Betrag der Impulse beider Lichtblitze ist gleich groß. Siehe Wikipedia "Äquivalenz von Masse und Energie".
Das ursprüngliche Paar (Positron-Elektron) wird in ein anderes Paar (zwei Photonen) umgewandelt, es ändert also seinen Zustand bei konstanter Energie. Die Gesamtenergie wird nicht annulliert, sondern tritt in anderer Form wieder auf. Siehe Wikipedia "Annihilation".
Das Photonen-Paar hat keine träge Ruhemasse und ist azeitlich. Zur Definition des Begriffs "Azeitlichkeit" siehe unten.
Die Energie je Photon beträgt 511 kev, entsprechend einer Frequenz von 1,24E20 Hz.
Die Umkehrung des Zustandes, d.h. die Erzeugung eines Positron-Elektron-Paares ist auch möglich (Speicherring-Anlagen).

Es ist also
Eruhe = 0,5*Eph1 +0,5*Eph2
(oder zukunftsoffener und allgemeiner formuliert
Eruhe = M1*Eph1 + M01 + M2*Eph2 + M02
Mit M1/M2 = 1, M01 =M02 = 0 und M1 = M2 = 0,5 )
revidiert von Otto, siehe 2041-80

Unter Beibehaltung des Gedankens der Änderung eines Zustandes und der Konstanz der Energie könnte die Bilanz der kinetische Energie Ekin = 0,5*m*v2 wie folgt verstanden werden:
Das Vorhandensein einer kinetischen Energie setzt deren "Erzeugung" durch Energieeinsatz Ekin1 via Beschleunigung einer trägen Masse voraus. Diese kinetische Energie Ekin kann wiederum Arbeit verrichten, was in der Technik ständig passiert und einer Energie Ekin2 entspricht.
Ohne Berücksichtigung der Wirkungsgrade (Eta1, Eta2) ist Ekin1 = Ekin2.
Die Summe beider Werte wäre eine Maß für die Entropie.
Etotal = Ekin1 + Ekin2
revidiert von Otto, siehe 2041-80

Aus den obigen Feststellungen und Betrachtungsweisen resultiert für mich eine Reihe von Fragen:
1. Ist die Betrachtung als "Zustandsänderung" ein und desselben sinnvoll und zulässig?
1. Ist die Betrachtung als "Zustandsänderung" ein und desselben sinnvoll und zulässig?
2. Carl Richard von Weizsäcker betrachtet die Quantenmechanik im Grunde als eine simple Bit-Theorie. Könnte die entgegensetzten Richtung der beiden Photonen des Photonenpaares auch in diesem Sinne betrachtet werden (True/Fals, +/-, ….)?
Diese Überlegung würde auch nicht mit der Auffassung von Stephen Hawking kollidieren, daß das Universum in sich selbst geschlossen ist, keine Grenzen und keinen Rand hat (keine Singularitäten).
3. Kann die Zerstrahlung eines Positron-Elektron-Paares in ein Photonen-Paar als Zunahme der Entropie betrachtet werden?
4. (a) Aus der Azeitlichkeit eines Photons ergibt sich die Frage, ob es "Zeit" nur für Elemente existiert, die das Merkmal einer trägen Ruhemasse haben.
(b) Gibt es außer Photonen noch andere Element/Zustände, die azeitlich sind?
(c) Ist es sinnvoll davon zu sprechen, daß ein Photon azeitlich ist? Wäre es denn nicht sinnvoller, davon zu sprechen, daß das Photonenpaar, bedingt durch seine Existenz als Paar, azeitlich ist?
(d) Wieso ist die Eigenzeit der Photonen, die sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen, gleich Null? Dies steht doch im Widerspruch zur Frequenz von Photonen.
(e) War die Welt in ihren Ursprüngen azeitlich?

Definition der "Azeitlichkeit":
Zitat aus dem Buch von Julius T. Fraser "Die Zeit: vertraut und fremd":
"Die Welt der elektromagnetischen Strahlung heißt Azeitlichkeit. Azeitliche Bedingungen bedeuten kein Nichts, sondern vielmehr, daß die Eigenzeit der Teilchen, die sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen, Null ist. Azeitlichkeit beschreibt einen Energiezustand, auf das keiner unserer gewöhnlichen mit dem Zeitbegriff in Zusammenhang gebrachte Begriffe anwendbar ist."
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Traue nie Deinen Sinnen.
Beitrag zuletzt bearbeitet von Otto am 29.05.2013 um 21:29 Uhr.
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Beiträge: 9, Mitglied seit 12 Jahren
Hallo Otto,
erlaube eine grundsätzliche Frage.
Ist Ruhemasse eine hypothetische Größe? Wird Ruhemasse bezogen auf die absolute Bewegung oder reicht es aus, wenn die relative Bewegung 0 ist?
Die Erde rotiert, läuft um die Sonne, die Sonne um die Galaxis, ...

Zu 4, für mich stellt sich die Frage, ob ein Photon mit der Frequenz Null, das sich auch mit Lichtgeschwindigkeit bewegen würde, existieren kann? Es hätte dann die Masse Null und somit keine Energie.
Niemand kann mit Sicherheit behaupten, dass für das Photon keine Zeit vergeht. Aber ich glaube, dass wenn das Photon altern sollte, die Alterung (auch die Information würde dann altern) sehr, sehr klein ist. Ob es experimentell bei Gravitationslinsen nachgewiesen werden könnte weis ich nicht, habe auch von solchen Experimenten noch nichts gehört. Die Störgrößen und die Auflösung würden wohl ein solches Ergebnis überlagern.

Philosophisch betrachtet kann man, wenn ein Photon nicht altert sagen, es beginnt zu existieren und vergeht gleichzeitig, hat aber eine unendliche Lebensdauer.

MfG

Chronist
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Beiträge: 2.420, Mitglied seit 17 Jahren
Hallo Otto,

ein paar erste Gedanken zu deinen Thesen/ Fragen, die ich jedoch noch nicht reflektiert habe:

Otto schrieb in Beitrag Nr. 2044-1:
Es ist also
Eruhe = 0,5*Eph1 +0,5*Eph2
(oder zukunftsoffener und allgemeiner formuliert
Eruhe = M1*Eph1 + M01 + M2*Eph2 + M02
Mit M1/M2 = 1, M01 =M02 = 0 und M1 = M2 = 0,5 )

Hier ist mir unklar, was du mit "Eruhe" meinst. Meinst du die Ruheenergie der Ausgangsteilchen? Dann wäre die Energie (mit dem Faktor 0,5 in der Formel) nur die eines der beiden Ausgangsteilchen. Die zukunftsoffene Version der Gleichung hab ich bislang nicht verstanden.

Zitat von Otto:
Das Vorhandensein einer kinetischen Energie setzt deren "Erzeugung" durch Energieeinsatz Ekin1 via Beschleunigung einer trägen Masse voraus. Diese kinetische Energie Ekin kann wiederum Arbeit verrichten, was in der Technik ständig passiert und einer Energie Ekin2 entspricht.
Ohne Berücksichtigung der Wirkungsgrade (Eta1, Eta2) ist Ekin1 = Ekin2.
Die Summe beider Werte wäre eine Maß für die Entropie.
Etotal = Ekin1 + Ekin2

Die kinetische Energie einer Masse ist eine relative Größe (sie ist vom Beobachtungsstandpunkt abhängig). Im Inertialsystem des Beobachters ist sie proportional zum Quadrat Geschwindikgeit einer bewegten Masse. Wenn ein bewegtes Teilchen Arbeit verrichtet muss nicht notwendigerweise gelten "Ekin1 = Ekin2". Die kinetische Energie kann z.B. auch in potenzielle Energie umgewandelt werden.

Die Summe der Energien hat m.E. mit der Entropie nichts zu tun.
Entropie entspricht dem logarithmischen Maß der Anzahl von Mikrozuständen, die man in einem makroskopischen Ordnungskriterium nicht mehr unterscheiden kann: S = k * ln w. [mit k = Boltzmannkonstante; w = Zahl ununterscheidbarer Zustände]
In der Thermodynamik entspricht die Entropie einer Wärme, die bezogen auf eine im System herrschende Temperatur übertragen wird. Sie ist proportional der übertragenen Wärme und umgekehrt proportional der im System herrschenden Temperatur. dS = dQ/T

Zitat von Otto:
Aus den obigen Feststellungen und Betrachtungsweisen resultiert für mich eine Reihe von Fragen:
1. Ist die Betrachtung als "Zustandsänderung" ein und desselben sinnvoll und zulässig?
2. Carl Richard von Weizsäcker betrachtet die Quantenmechanik im Grunde als eine simple Bit-Theorie. Könnte die entgegensetzten Richtung der beiden Photonen des Photonenpaares auch in diesem Sinne betrachtet werden (True/Fals, +/-, ….)?
Diese Überlegung würde auch nicht mit der Auffassung von Stephen Hawking kollidieren, daß das Universum in sich selbst geschlossen ist, keine Grenzen und keinen Rand hat (keine Singularitäten).
3. Kann die Zerstrahlung eines Positron-Elektron-Paares in ein Photonen-Paar als Zunahme der Entropie betrachtet werden?
4. (a) Aus der Azeitlichkeit eines Photons ergibt sich die Frage, ob es "Zeit" nur für Elemente existiert, die das Merkmal einer trägen Ruhemasse haben.
(b) Gibt es außer Photonen noch andere Element/Zustände, die azeitlich sind?
(c) Ist es sinnvoll davon zu sprechen, daß ein Photon azeitlich ist? Wäre es denn nicht sinnvoller, davon zu sprechen, daß das Photonenpaar, bedingt durch seine Existenz als Paar, azeitlich ist?
(d) Wieso ist die Eigenzeit der Photonen, die sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen, gleich Null? Dies steht doch im Widerspruch zur Frequenz von Photonen.
(e) War die Welt in ihren Ursprüngen azeitlich?

zu 1: Zulässigkeit einer Unterscheidung ist ein Frage der Ordnungskriterien. Ordne ich Energie z.B. nach kinetischer, potenzieller ... usw. Form, so ist eine Umwandlung von der einen in die andere Form eine Zustandsänderung.

zu 2: Wenn das Universum nur 2 Teilchen enthielte... Da aber ein komplexer räumlicher Hintergrund vorhanden ist, gibt es viele Möglichkeiten für die Abstrahlrichtung der Photonen. Die dem Prozess zugrunde liegende Information ist daher m.E. größer als 1 Bit.

Hawking´s keine Grenzen-Idee ging anfangs davon aus, dass Anfangs- und Endzustand des Universums symmetrisch sind. Aber wie sähe es dann mit der Entropie aus? Sie müsste beim Kolllaps dann entgegen dem 2.Hauptsatz wieder sinken... etwas, das von Physiker-Kollegen wie z.B. Murray Gell-Mann nicht akzeptiert wurde. Nach deren Vorstellung sollte der Anfangszustand des Universums einfach und speziell (entsprechend einer niedrigen Entropie) und der Endzustand - auch der eines potenziell geschlossenen Universums - durch völlige Indifferenz (Zustand maximaler Entropie) gekennzeichnet sein. Mittlerweile geht man aber (wegen der noch unverstandenen beschleunigten Expansion) wohl von einem offenen Universum aus.

zu 3: Da hab´ ich keine klare Vorstellung, denn das hängt, wie oben dargelegt, von den Ordnungskriterien ("Auflösung" der betrachteten äußeren Struktur) ab. Betrachtet man z.B. ein Strahlungsuniversum in einem einzigen Quantenzustand, so würde das "Auskristallisieren" von diskreten Teilchen, die sich ja nun an verschiedenen diskreten Orten im Raum befinden können, entgegen dem ersten Anschein, einer Zunahme der Entropie entsprechen. Der Teilchenzustand wäre in diesem Fall also entropischer als der Strahlungszustand.

zu 4: Ich vermute ja. Objekte mit Ruhmasse bewegen sich mit v<c im Raum. Die geometrische Differenz zwischen c (Lichtgeschwindigkeit) und v (Geschwindigkeit im Raum) entspricht meiner Auffassung nach einer verbleibenden "Geschwindigkeitskomponente in der Zeit" - die von einem Beobachter als "für das Objekt vergehende Zeit" wahrgenommen wird.

zu b): möglicherweise Neutrinos oder andere Elementarteilchen ohne Ruhmasse?
zu c): kommt darauf an, ob das Paar korreliert (Verschränkung von Quantenobjekten) ist oder nicht. Ist in unserem Beispiel m.E. nicht der Fall.
zu d): warum sollte das im Widerspruch zur Frequenz stehen? Die Frequenz wird doch nicht vom Photon, sondern von einem äußeren Beobachter gemessen.
zu e): Falls anfangs ein ausschließliches Strahlungsuniversum existierte, m.E. ja.

Bin in der nächsten Woche unterwegs, daher kann ich nicht sofort auf Rückfragen antworten. Ich hoffe aber, dass sich viele Forenteilnehmer deiner - wie ich finde - sehr interessanten Fragen annehmen.

Gruß, Claus.
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Beiträge: 1.233, Mitglied seit 10 Jahren
Hallo Claus,
Zitat von Claus:
Die kinetische Energie einer Masse ist eine relative Größe (sie ist vom Beobachtungsstandpunkt abhängig). Im Inertialsystem des Beobachters ist sie proportional zum Quadrat Geschwindikgeit einer bewegten Masse. Wenn ein bewegtes Teilchen Arbeit verrichtet muss nicht notwendigerweise gelten "Ekin1 = Ekin2". Die kinetische Energie kann z.B. auch in potenzielle Energie umgewandelt werden.
Du hast recht mit Deinen Ausführungen. Mein ursprüngliches Ziel war, für die "Energieumwandlungen" von und in kinetische Energie diese mit einer ähnlichen Formel zu beschreiben wie für die Ruhemasse und Photonen, also im gleichen Aufbau wie die Gleichung Eruhe = M1*Eph1 + M01 + M2*Eph2 + M02 .
Die Faktoren M1,2 und Terme M01,02 sollten durch Verlustfaktoren Eta1,2 und die Werte der potentiellen Energien ersetzt werden, die die Zustände der Energie vor und nach der Umwandlung in kinetische Energie als Bilanz beschreiben. Das schien mir jedoch für diese Diskussion zu verwirrend sein, da meine Frage eigentlich in eine andere Richtung ziehlt.
Ich habe deshalb die Gleichung nur vereinfachend geschrieben, die den Spezialfall beschreibt, daß sowohl nach der Umwandlung von vorhandener Energie in kinetische Energie nur noch eine nicht mehr nutzbare Energie (Wärme) übrig bleibt, als auch das die kinetische Energie bei der Verrichtung von Arbeit diese nur in Wärme umgewandelt (umgangssprachlich: vernichtet) wird.
Ich habe versucht, eine Analogie zur Gleichung Eruhe = 0,5*Eph1 +0,5*Eph2 zu finden, wenn ich den Sinn dieser Gleichung auf die "Erzeugung" und "Vernichtung" von kinetischer Energie anwenden würde.
Kann sein, daß diese Analogie zu nichts führt und sinnlos ist.
Dieses Thema haben wir in der Diskussionsrunde "Kinetische Energie und E=m*c^2", Beitrag # 2041, kontrovers und ausführlich diskutiert.
Hinter dieser ursprünglich von mir angestoßenen Diskussion stand meine ketzerische Frage, ob Einsteins Annahme Eruhe = 0,5*Eph1 +0,5*Eph2 bei der Herleitung der Gleichung E=m*c^2 denn richtig sei. Positiver formuliert: Ich möchte Einsteins Annahme richtig verstehen, ohne nur auf die Impulsrichtungen der Photonen 1 und 2 Bezug zu nehmen.
Aber noch einmal: Das sollte nicht Gegenstand des Themas "Photonen-Paar" sein, sondern sollte weiterhin unter "Kinetische Energie und E=m*c^2", Beitrag # 2041, diskutiert werden.
Ich habe jedoch eine Zusammenfassung des Themas "Kinetische Energie und E=m*c^2", Beitrag # 2041, an den Anfang des neuen Themas "Photonen-Paar" gestellt. Meine Zusammenfassung und mein Verständnis müssen nicht richtig sein!
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Beiträge: 3.476, Mitglied seit 18 Jahren
Hallo Otto,

schwere Fragen, das alles. Claus hat m.E. schon alles Wesentliche aufgeführt, ich bin größtenteils seiner Meinung.

Otto schrieb in Beitrag Nr. 2044-1:
3. Kann die Zerstrahlung eines Positron-Elektron-Paares in ein Photonen-Paar als Zunahme der Entropie betrachtet werden?

Isoliert betrachtet meiner Meinung nach ja, da es meinem Verständnis nach eine Zunahme von ununterscheidbaren Mikrozuständen gegeben hat. Beide Photonen können nicht wieder "verschmolzen" werden, so dass aus nun einem Quant wieder spontan ein Elektron-Positronpaar entstehen kann.

Otto schrieb in Beitrag Nr. 2044-1:
(b) Gibt es außer Photonen noch andere Element/Zustände, die azeitlich sind?

Mir fallen nur die von Claus erwähnten Neutrinos ein, die wahrscheinlich aber auch eine Ruhemasse haben. Dann nur noch die Gluonen, aber auch hier ist die Fachwelt unsicher. Im Standardmodell werden sie ohne Ruhemasse aufgeführt.

Mehr habe ich auch erst einmal nicht beizutragen. Vielleicht kannst du noch ein paar konkretere Fragen formulieren?

Grüße
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Diese Welt gibt es nur, weil es Regeln gibt.
Beitrag zuletzt bearbeitet von Stueps am 27.05.2013 um 09:09 Uhr.
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Beiträge: 2.307, Mitglied seit 13 Jahren
Stueps schrieb in Beitrag Nr. 2044-6:
Hallo Otto,

schwere Fragen, das alles. Claus hat m.E. schon alles Wesentliche aufgeführt, ich bin größtenteils seiner Meinung.

Otto schrieb in Beitrag Nr. 2044-1:
3. Kann die Zerstrahlung eines Positron-Elektron-Paares in ein Photonen-Paar als Zunahme der Entropie betrachtet werden?

Isoliert betrachtet meiner Meinung nach ja, da es meinem Verständnis nach eine Zunahme von ununterscheidbaren Mikrozuständen gegeben hat. Beide Photonen können nicht wieder "verschmolzen" werden, so dass aus nun einem Quant wieder spontan ein Elektron-Positronpaar entstehen kann.

Otto schrieb in Beitrag Nr. 2044-1:
(b) Gibt es außer Photonen noch andere Element/Zustände, die azeitlich sind?

Mir fallen nur die von Claus erwähnten Neutrinos ein, die wahrscheinlich aber auch eine Ruhemasse haben. Dann nur noch die Gluonen, aber auch hier ist die Fachwelt unsicher. Im Standardmodell werden sie ohne Ruhemasse aufgeführt.

Mehr habe ich auch erst einmal nicht beizutragen. Vielleicht kannst du noch ein paar konkretere Fragen formulieren?

Grüße

Hi, Otto, Stueps!

Da gäbe es noch die Gravitonen - aber die sind noch nicht nachgewiesen. Wenn es sie aber gibt, haben sie keine Ruhemasse.
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Hallo ...

Zwei Fragen zwischendurch..

1. Da die Umwandlungen quasi im Plasmazustand durchgeführt werden, spielt das Bose-Einstein-kondensat in diesem Bezug noch eine Rolle..??
Ist da kein Widerspruch..??

2. Ist es möglich , den Spin eines Quarks umzukehren..??

Mir kam gerade in den Sinn , daß wenn zb. bei einem beobachtbaren Wellenmuster eines Up-Quarks die Amplitude stetig abnehmen würde, gegebenenfalls eine "phase von Nullspin " eintreten würde. Was zb. bedeuten könnte daß ein Quark eine Masse von Null hätte..
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Beiträge: 2.307, Mitglied seit 13 Jahren
Branworld1 schrieb in Beitrag Nr. 2044-8:
Hallo ...

Zwei Fragen zwischendurch..

1. Da die Umwandlungen quasi im Plasmazustand durchgeführt werden, spielt das Bose-Einstein-kondensat in diesem Bezug noch eine Rolle..??
Ist da kein Widerspruch..??

2. Ist es möglich , den Spin eines Quarks umzukehren..??

Mir kam gerade in den Sinn , daß wenn zb. bei einem beobachtbaren Wellenmuster eines Up-Quarks die Amplitude stetig abnehmen würde, gegebenenfalls eine "phase von Nullspin " eintreten würde. Was zb. bedeuten könnte daß ein Quark eine Masse von Null hätte..

1. Was hat das EBK damit zu tun?

2. Umkehren? Man kann keinen Spin "umkehren"

Die Welle ist mit dem jeweiligen Teilchen assoziiert, da kann nichts abnehmen, sonst wäre es das Teilchen nicht mehr.
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Hallo Cronist, Claus, Stueps, Henry und Branworld1,
Ich habe eine Weile gebraucht, zu der von mir ursprünglich aufgeworfenen Frage zum Verständnis "Kinetische Energie und E=m*c^2" aus den 78 Kommentaren und Gedanken, einen für mich vernünftige Erklärung zu finden. Siehe mein Beitrag 2014-80. Ich habe deshalb auch meine Einleitung zum Thema "Photonen-Paar", # 2044-1, entsprechend korrigiert.
Ich verstehe nun (für mich), daß Eruhe = m*c2 kein Ausdruck für kinetische Energie ist, sondern ein Ausdruck einer potentiellen (einer durch ein Potential möglichen) Energie darstellt. Weiterhin scheint es mir sinnvoll, auch Eph1 und Eph2 als potentielle Energieformen zu betrachten, da masselose Photonen azeitlich sind. Es muß eine (masselose) Energieform sein, denn die Energie kann ja nicht verschwinden.
Deshalb meine Vermutung, daß Zeit nur als Merkmal der Energie auftritt, wenn das Element massebehaftet ist.
Der Faktor 2, nachdem ich suchte, ergibt sich aus der "Paar"-Bildung, bedingt durch dem Impulserhaltungssatz oder auch aus dem Kräftegleichgewicht bei virtueller Arbeit (ein Begriff aus der Mechanik, genauer gesagt der Statik und Elastizitätstheorie).
Mir wurden die Zusammenhänge erst klar, als ich versuchte, die Ergebnisse unserer Diskussionsrunde in Gleichungen zu fassen.

Azeitlichkeit hat keine Richtung im Sinne von Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft. Es gibt keine Vergangenheit und Zukunft für diesen Zustand. Eine Gegenwart existiert auch nicht, wenn ich die Gedanken von J. T. Fraser richtig verstehe. Ich interpretiere, daß der Zustand der Energie Eruhe völlig unabhängig von einer Variablen "Zeit" ist. Das heißt, daß der Zustand der Energie von Eruhe, Rph1 und Eph2 nicht altern kann, da die Begriffe Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft dafür nicht existieren.
(Das heißt nicht, daß kein "Zeitpfeil" existieren würde!).

Claus, Du hast völlig recht zur Definition von Entropie. Ich habe deshalb meine Ausführungen oben in meinem ersten Beitrag zum Thema gestrichen. Meine Formulierungen waren viel zu vage.
Ursache war mein kläglicher Versuch, die "Virtuelle Arbeit" in Formeln zu fassen. Aber erst an dieser Stelle wurde mir klar, daß E=m*c2 den Zustand einer potentiellen Energie darstellt und letztendlich irgendwann der Zustand (von Energie) nur noch als Temperatur (ohne Gefälle) in Erscheinung tritt.
Alles im Universum ist Energie, nur dessen Zustand ändert sich. Diese Zustandsänderung wird in Abhängigkeit von der Zeit beschrieben. Die Frage, was Zeit ist und ob wir sie in unserem Gehirn als Muster durch Musterbildung richtig erkennen ist fraglich und sollte separat später diskutiert werden. (Während des Schlafes gibt es keine Vergangenheit und Zukunft. Alle Träume werden nur als Gegenwart erlebt.)

Zitat von Kurt:
Bedenke aber dass es in der Realität nicht so ist, denn das "Ding" von dem du ausgehst, das Photon, existiert nicht.
Kurt, warum sollten Photonen nicht existieren oder die Gleichung Eruhe = Eph1 + Eph2 nicht richtig sein? Was passiert denn dann, wenn das ursprüngliche Paar Positron-Elektron Lichtblitze aussendet?

Zitat von Claus:
Die Summe der Energien hat m.E. mit der Entropie nichts zu tun.
Hallo Claus, Du hast Recht, ich habe meine Auffassung revidiert.

Der Einfachheit halber beziehe ich mich in dem Folgenden auf die Kommentare von Claus, binde aber die Kommentare der anderen Forum-Mitglieder mit ein.

Zu 1: Ist die Betrachtung als "Zustandsänderung" ein und desselben sinnvoll und zulässig?
Dein Kommentar ist auch mein Verständnis.
Zu Bose-Einstein-Kondensat muß ich nachlesen. Kenn ich noch nicht.

Zu 2: Carl Richard von Weizsäcker betrachtet die Quantenmechanik im Grunde als eine simple Bit-Theorie. Könnte die entgegensetzten Richtung der beiden Photonen des Photonenpaares auch in diesem Sinne betrachtet werden (True/Fals, +/-, ….)? Diese Überlegung würde auch nicht mit der Auffassung von Stephen Hawking kollidieren, daß das Universum in sich selbst geschlossen ist, keine Grenzen und keinen Rand hat (keine Singularitäten).
Zitat von Claus:
Wenn das Universum nur 2 Teilchen enthielte... Da aber ein komplexer räumlicher Hintergrund vorhanden ist, gibt es viele Möglichkeiten für die Abstrahlrichtung der Photonen. Die dem Prozess zugrunde liegende Information ist daher m.E. größer als 1 Bit.
Der Impulssatz fordert bei der Abstrahlung zweier Photonen exakt gegenseitige Bewegungsrichtungen der Photonen.
Könnte man das Vorzeichen wie ein Bit betrachten? Ich denke ja, weil die absoluten Werte der Impulse gleich sind und nur das Vorzeichen verschieden ist. Das Vorzeichen +/- markiert die Richtung und beschreibt einen ähnlich Zustand wie bei logischen Prozessen True/False.
Die Gleichung E = m*c2 kann man auffassen als:
Ein Zustand "Null" (neutral) ist energieequivalent zum Zustand des Paares "Plus"-"Minus" (Ja/Nein), hat also die typischen Eigenschaften eines Bits.

Zu Murray Gell-Mann werde ich nachlesen, um Deinen Kommentar besser zu verstehen.


Zu 3: Kann die Zerstrahlung eines Positron-Elektron-Paares in ein Photonen-Paar als Zunahme der Entropie betrachtet werden?
Claus, Zustimmung zu Deinem Kommentar.

Zu 4(a): Aus der Azeitlichkeit eines Photons ergibt sich die Frage, ob es "Zeit" nur für Elemente existiert, die das Merkmal einer trägen Ruhemasse haben.
Ich freue mich über die Zustimmung.

Zu 4(b): Gibt es außer Photonen noch andere Element/Zustände, die azeitlich sind?
Zu Neutrinos, Gluonen und Gravitronen muß ich mal nachlesen.

Zu 4(c): Ist es sinnvoll davon zu sprechen, daß ein Photon azeitlich ist? Wäre es denn nicht sinnvoller, davon zu sprechen, daß das Photonenpaar, bedingt durch seine Existenz als Paar, azeitlich ist?
Zum Begriff der Verschränkungen muß ich auch nachlesen.

Zu 4(d): Wieso ist die Eigenzeit der Photonen, die sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen, gleich Null? Dies steht doch im Widerspruch zur Frequenz von Photonen.
Zitat von Claus:
... warum sollte das im Widerspruch zur Frequenz stehen? Die Frequenz wird doch nicht vom Photon, sondern von einem äußeren Beobachter gemessen.
Ich habe aus der Relativitätstheorie verstanden, daß jedes Element sein eigene Zeit hat.
Wie kann man diese Zeit beschreiben? Ich dachte an die Eigenzeit jedes Elementes in der Form T = 1/Frequenz.
Hat denn wirklich jedes Element eine Frequenz nur aus der Sicht eines externen Beobachters?

Zu 4(e): War die Welt in ihren Ursprüngen azeitlich?
Ich erfreue mich der Zustimmung.

Gruß,
Signatur:
Traue nie Deinen Sinnen.
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Beiträge: 2.307, Mitglied seit 13 Jahren
Für Otto aus Beitrag Nr. 2044-10

http://www.tomchemie.de/Mathe/3.3/3.3.1.3%20Beschle...

Für jetzt nur ganz kurz: Was hast du mit deinem ominösen "Faktor 2"? der ergibt sich - wie schon einmal erwähnt - einfach aus der Formel für die Beschleunigung, die aufgebracht werden muss, um eine bestimmte kinetische Energie auf ein Objekt zu übertragen.

Und Ruheenergie ist KEINE potentielle Energie, sondern Ruheenergie.

Mehr später

bis dahin
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Herr Oberlehrer

Die Wolken ziehen hin. Sie ziehen auch wieder her.
Der Mensch lebt einmal. Dann nicht mehr.

(Donald Duck)
Beitrag zuletzt bearbeitet von Henry am 31.05.2013 um 18:03 Uhr.
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Beiträge: 2.420, Mitglied seit 17 Jahren
Otto schrieb in Beitrag Nr. 2044-10:
Könnte man das Vorzeichen wie ein Bit betrachten? Ich denke ja, weil die absoluten Werte der Impulse gleich sind und nur das Vorzeichen verschieden ist. ...
Zu Murray Gell-Mann werde ich nachlesen, um Deinen Kommentar besser zu verstehen.

1 Bit wäre z.B. die Information: "[Abstrahlung] oder [keine Abstrahlung]". Es wäre dabei aber egal, ob die Abstrahlrichtung z.B. "in allen Fällen 180°" oder "in allen Fällen 67,4°" betrüge, vorausgesetzt, man kennt zuvor diese wie auch immer geartete Abstrahlrichtung (was ja in beiden Fällen der Fall wäre...).

Stelle dir vor, die Photonen werden am Mittelpunkt einer Hohlkugel abgestrahlt und man möchte wissen, wo auf der Oberfläche der Kugel sie auftreffen werden. - Wenn die Oberfläche der Kugel dann leer ist, ist es informationsmäßig egal, wo sie auftreffen - denn das Resultat sähe jedesmal gleich aus. Wenn die Oberfläche der Kugel jedoch mit einer unervechselbaren Struktur (wie z.B. einer Landkarte des Erdglobus) bemalt ist, so müsste man die Richtung relativ zur Kugeloberfläche wissen, in welcher die Photonen abgestrahlt werden, um vorhersagen zu können, ob die Photonen z.B. in Deutschland und Australien oder aber in China und "gegenüber von China" (habe gerade keinen Globus da... ;)) auftreffen werden.

Zu Gell-Mann empfehle ich dir: "Murray Gell-Mann, Das Quark und der Jaguar, Verlag Piper München 1994 ISBN 3-492-03201-X" (gibt´s evtl. in der Bücherei). Dieser Physiker schreibt zwar zu den verschiedensten - auch fachfremden - Themen derart selbstbewusst, dass man meint, er habe die Weisheit mit Schaumlöffeln gefressen,... aber im Gegensatz zu manch anderen Leuten hat er sie´s aber anscheinend tatsächlich.

Zitat von Otto:
Ich habe aus der Relativitätstheorie verstanden, daß jedes Element sein eigene Zeit hat.
Wie kann man diese Zeit beschreiben? Ich dachte an die Eigenzeit jedes Elementes in der Form T = 1/Frequenz.
Hat denn wirklich jedes Element eine Frequenz nur aus der Sicht eines externen Beobachters?

Weiß nicht genau, was du unter "Element" verstehst. Ich würde sagen, ein solches Element kann jedenfalls alles sein außer einem Photon. Ein Photon hat ja eben keine Eigenzeit und kann nicht innerhalb eines Inertialsystems beschrieben werden. Die Eigenzeit Tau ist bezüglich Transformationen in Bezugssystemen invariant und definiert als dTau = ds/c wobei ds einen invarianten raumzeitlichen "Abstand" zweier Ereignisse darstellt. Die von dir angegebene Größe T stellt eine "Periodendauer" dar, welche (wie auch die Frequenz) in verschiedenen Bezugssystemen verschieden groß wäre. Zur Eigenzeit siehe ggf. auch Bauhof´s Glossar zur SRT in Beitrag Nr. 1985-190.
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Beiträge: 1.642, Mitglied seit 16 Jahren
Henry schrieb in Beitrag Nr. 2044-9:
2. Umkehren? Man kann keinen Spin "umkehren"

Hallo Henry,

wenn Spin Drehsinn bedeutet, kann ich ein Objekt mit einem bestimmten Drehsinn doch aus einer um 180° versetzten Perspektive betrachten. Das Objekt hat dann den entgegen gesetzten Drehsinn.
Beispiel: Die Zeiger einer Uhr drehen sich im Uhrzeigersinn. Von hinten betrachtet, drehen sie sich im Gegenuhrzeigersinn.

Daraus folgt: Die Richtung des Spin ist keine Eigenschaft eines Objektes, sondern legt lediglich die räumliche Position des Beobachters fest.

MfG
Harti
Signatur:
Wichtig ist, dass man nicht aufhört zu fragen. A.E.
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Beiträge: 2.307, Mitglied seit 13 Jahren
Harti schrieb in Beitrag Nr. 2044-18:
Henry schrieb in Beitrag Nr. 2044-9:
2. Umkehren? Man kann keinen Spin "umkehren"

Hallo Henry,

wenn Spin Drehsinn bedeutet, kann ich ein Objekt mit einem bestimmten Drehsinn doch aus einer um 180° versetzten Perspektive betrachten. Das Objekt hat dann den entgegen gesetzten Drehsinn.
Beispiel: Die Zeiger einer Uhr drehen sich im Uhrzeigersinn. Von hinten betrachtet, drehen sie sich im Gegenuhrzeigersinn.

Daraus folgt: Die Richtung des Spin ist keine Eigenschaft eines Objektes, sondern legt lediglich die räumliche Position des Beobachters fest.

MfG
Harti

Harti,

"Spin" ist eine Bezeichnung für etwas, für das wir in der klassischen Physik keine Entsprechung haben. Er ist jedenfalls keine Drehung, die wir uns wie die Drehung einer Kugel vorstellen können. Du kannst nicht "sehen", wie ein Elektron sich dreht, ein Elektron ist konturlos, es hat keine Markierung auf der "Oberfläche", an der man eine "Drehung" feststellen könnte. "Spin" ein Behelf. Drehachse und -richtung sind unbestimmt, bis sie gemessen werden, bis z. B. durch magnetische Ablenkung eine "Richtung" definiert ist. Das hat aber nichts mit einer wirkliche Drehung zu tun. Der Spin ist sehr wohl eine "Eigenschaft" der entsprechenden Teilchen, aber er lässt sich nicht mit einer Uhr und ihren Zeigern vergleichen.
Signatur:
Herr Oberlehrer

Die Wolken ziehen hin. Sie ziehen auch wieder her.
Der Mensch lebt einmal. Dann nicht mehr.

(Donald Duck)
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Beiträge: 54, Mitglied seit 10 Jahren
Gruezi mitenand,
zur „biblischen Erde“ (siehe Horst in 2044-20) kann einem heute – beim Blick aus dem Fenster, auf die Alpen, auf den gnadenlosen Dauerregen, in den Himmel – wohl nur die „biblische Sintflut“ einfallen.
Da kann man sich dann entweder mit Michelangelo Falvettis ‚Diluvio universale‘ depressiv hoch bringen oder mit der Frage, ob das eine späte Rache von Karl Valentin ist, sarkastisch runterbringen ("Wenn ich einmal der Herrgott wär / Ich glaub, ich käm in Wut / Weil diese Menschheit auf der Welt / Grad tut was sie gern tut / Ich schaute nicht mehr länger zu / Wenn's miteinander raufen / Ich ließe eine Sintflut los / Und ließ sie all ersaufen").
Wie auch immer: Lassen wir uns den meteorologischen Sommeranfang nicht vermiesen (;-)
Emmins
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Hallo Henry,
Zitat von Henry:
Für jetzt nur ganz kurz: Was hast du mit deinem ominösen "Faktor 2"? der ergibt sich - wie schon einmal erwähnt - einfach aus der Formel für die Beschleunigung, die aufgebracht werden muss, um eine bestimmte kinetische Energie auf ein Objekt zu übertragen.
Wo finde ich einen Faktor 2 in dem angegebenen Link?
Die ursprüngliche Frage in 2041-1 war nach dem physikalisch-mathematischen Grunde des Faktors 1 in der Gleichung E=1*m*c2 .
Es gab keinen Grund, den Faktor 0,5 in der Gleichung Wkin=0,5*m*v2 anzuzweifeln.

Zitat von Henry:
Und Ruheenergie ist KEINE potentielle Energie, sondern Ruheenergie.
Die Ruheenergie Eruhe =m*c2 stellt keine kinetische Energie dar, obwohl die Schreibweise Wkin=0,5*m*v2 dies auf dem ersten Blick vermuten lassen würde.
Warum sollte Eruhe keine potentielle Energie sein? Was würde Eruhe und Epot unterscheiden?
In der Physik beschreibt potentielle Energie eine aufgespeicherte Arbeit, zum Beispiel die Deformationsarbeit einer aus der Ruhelage ausgelenkten Feder oder z.B. die verschiedenen Höhen in einem Gravitationsfeld oder elektrischen Feld, oder auch z.B. die Auslenkung eines Pendels.
Gruß,
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Hallo Claus,
Zitat von Claus:
"Murray Gell-Mann, Das Quark und der Jaguar, Verlag Piper München 1994 ISBN 3-492-03201-X" (gibt´s evtl. in der Bücherei).
Danke für den Hinweis. Das Buch werde ich mir bestellen.
Grüße,
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Otto schrieb in Beitrag Nr. 2044-25:
Hallo Henry,
Zitat von Henry:
Für jetzt nur ganz kurz: Was hast du mit deinem ominösen "Faktor 2"? der ergibt sich - wie schon einmal erwähnt - einfach aus der Formel für die Beschleunigung, die aufgebracht werden muss, um eine bestimmte kinetische Energie auf ein Objekt zu übertragen.
Wo finde ich einen Faktor 2 in dem angegebenen Link?
Die ursprüngliche Frage in 2041-1 war nach dem physikalisch-mathematischen Grunde des Faktors 1 in der Gleichung E=1*m*c2 .
Es gab keinen Grund, den Faktor 0,5 in der Gleichung Wkin=0,5*m*v2 anzuzweifeln.

Zitat von Henry:
Und Ruheenergie ist KEINE potentielle Energie, sondern Ruheenergie.
Die Ruheenergie Eruhe =m*c2 stellt keine kinetische Energie dar, obwohl die Schreibweise Wkin=0,5*m*v2 dies auf dem ersten Blick vermuten lassen würde.
Warum sollte Eruhe keine potentielle Energie sein? Was würde Eruhe und Epot unterscheiden?
In der Physik beschreibt potentielle Energie eine aufgespeicherte Arbeit, zum Beispiel die Deformationsarbeit einer aus der Ruhelage ausgelenkten Feder oder z.B. die verschiedenen Höhen in einem Gravitationsfeld oder elektrischen Feld, oder auch z.B. die Auslenkung eines Pendels.
Gruß,

Otto, zu 1. die ursprüngliche Frage war, warum sich die Formel E=cm^2, die die Äquivalenz von Masse und Energie beschreibt, von der Formel für die kinetische Energie durch den Faktor 0,5 unterscheidet (Beitrag Nr. 2041-1) . Unter anderem durch den - falschen - Versuch, die Formel für die kinetische Energie aus E=mc^2 herzuleiten, kam es zu diversen Missverständnissen. Niemand zweifelt den Faktor 0,5 an, es ging nur um die Herleitung, und die ergibt sich aus (sorry!) dem Qutienten "2" in der Formel für die kinetische Energie, woraus durch Umformung der Faktor 0,5 wird. (1/2 = 0,5). Warum sich der Faktor "1" in E=mc^2 findet? Weil die Masse äquivalent zur Energie ist, und zwar direkt über c^2 und nicht "2 mal oder 0,5 mal oder 7,4 mal".

zu 2. Nicht alles, was keine kinetische Energie ist, ist automatisch "Ruheenergie". Ein Auto, das auf einem Hügel steht, hat potentielle Energie, das ist die Energie, die es dadurch gewonnen hat, weil es auf den Hügel bewegt wurde, also durch verschiedene Umwandlungen von Energie (Wärmeenergie, chemische Energie, sogar Energie, die sich aus biologischen Prozessen ergaben, mechanische Energie), letztlich aber durch kinetische Energie (es wurde bewegt).

Die Ruheenergie hat damit überhaupt nichts zu tun, Ruheenergie hat es IMMER, und die errechnet sich auch nicht durch diverse Aufteilung in Photonen oder Protonen oder was weiß ich. Allein eine vollständige Zerstrahlung - z. B. mit einem hyphotetischen Auto aus Antimaterie - würde das Auto in reine Energie umwandeln, aber dann haben wir die DOPPELTE Menge an Energie - Auto und Anti-Auto.
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Beitrag zuletzt bearbeitet von Henry am 02.06.2013 um 09:51 Uhr.
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Zitat von Henry:
"Spin" ist eine Bezeichnung für etwas, für das wir in der klassischen Physik keine Entsprechung haben. Er ist jedenfalls keine Drehung, die wir uns wie die Drehung einer Kugel vorstellen können. Du kannst nicht "sehen", wie ein Elektron sich dreht, ein Elektron ist konturlos, es hat keine Markierung auf der "Oberfläche", an der man eine "Drehung" feststellen könnte. "Spin" ein Behelf. Drehachse und -richtung sind unbestimmt, bis sie gemessen werden, bis z. B. durch magnetische Ablenkung eine "Richtung" definiert ist. Das hat aber nichts mit einer wirkliche Drehung zu tun. Der Spin ist sehr wohl eine "Eigenschaft" der entsprechenden Teilchen, aber er lässt sich nicht mit einer Uhr und ihren Zeigern vergleichen.

Hallo Henry,

das ist im Prinzip das, was ich sagen will, allerdings mit einer anderen Schlussfolgerung. Drehachse und -richtung werden durch die Messung, z.B. magnetische Ablenkung erst definiert. Der Messung entspricht das, was ich Beobachtung genannt habe. Folglich ist die Richtung des Spin eine Folge der Messung (Beobachtung) und keine ursprüngliche Eigenschaft des Elementarteilchens.

MfG
Harti
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Okotombrok (Moderator)
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[Habe diverse Beiträge, die sich auf Kurts "Privattheorien" bezogen, nach "Kurts Theorie der Materie" verschoben. Ich halte das für notwendig, da Kurt sich nicht auf Gegenargumente einlässt, naturwissenschaftliche Vorgehensweisen und Errungenschaften ignoriert und somit keine fruchtbare Diskussion ermöglicht.
Kurt, bleibe mit deinen Privattheorien in deinem Thread oder erstelle meinetwegen einen neuen.
okotombrok ]
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"Der Kopf ist rund, damit die Gedanken die Richtung wechseln können"
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Harti schrieb in Beitrag Nr. 2044-28:
Zitat von Henry:
"Spin" ist eine Bezeichnung für etwas, für das wir in der klassischen Physik keine Entsprechung haben. Er ist jedenfalls keine Drehung, die wir uns wie die Drehung einer Kugel vorstellen können. Du kannst nicht "sehen", wie ein Elektron sich dreht, ein Elektron ist konturlos, es hat keine Markierung auf der "Oberfläche", an der man eine "Drehung" feststellen könnte. "Spin" ein Behelf. Drehachse und -richtung sind unbestimmt, bis sie gemessen werden, bis z. B. durch magnetische Ablenkung eine "Richtung" definiert ist. Das hat aber nichts mit einer wirkliche Drehung zu tun. Der Spin ist sehr wohl eine "Eigenschaft" der entsprechenden Teilchen, aber er lässt sich nicht mit einer Uhr und ihren Zeigern vergleichen.

Hallo Henry,

das ist im Prinzip das, was ich sagen will, allerdings mit einer anderen Schlussfolgerung. Drehachse und -richtung werden durch die Messung, z.B. magnetische Ablenkung erst definiert. Der Messung entspricht das, was ich Beobachtung genannt habe. Folglich ist die Richtung des Spin eine Folge der Messung (Beobachtung) und keine ursprüngliche Eigenschaft des Elementarteilchens.

MfG
Harti

Hi, Harti!

Genau, die Schlussfolgerung ist eine andere. Was gemessen wird, ist eine Reaktion des Teilchens auf ein Magnetfeld mit bestimmter Ausrichtung. Das Teilchen wird sich IMMER in dieser Weise auf das Magnetfeld ausrichten, also z. B. mit dem Spin "senkrecht, Pfeil nach unten" Das ist unabhängig von einer Beobachtung, es sei denn, du beziehst die Richtung, in die das Magnetfeld ausgerichtet ist, mit ein. Aber dann ist es nicht der Spin, der in seiner Richtung abhängig ist vom Beobachter, sondern das System "Magnetfeld plus Elektron". Jedenfalls kannst du dich zwar auf den Kopf stellen, und dann annehmen, der Spin hätte die Ausrichtung "senkrecht, Pfeil nach oben", aber das ist falsch. Auch "sehen" wir ja gar keinen Spin - was einfach unmöglich ist, weil ein Elektron z. B. ein strukturlosese Teilchen ist, sondern wir sehen nur, dass das Elektron in einer Weise auf ein Magnetfeld reagiert, die einer Ausrichtung bzgl. einer Drehachse einem klassischen Teilchen ähnelt, das Elektron hat aber keine Drehachse.
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