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Überlichtschnelle Ausdehnung des Universums

Thema erstellt von Harti 
Beiträge: 2.420, Mitglied seit 17 Jahren
Bernhard Kletzenbauer schrieb in Beitrag Nr. 2102-96:
Licht kann man sich als Teilchenkette aus Photonen vorstellen, wie eine Geschosskette aus einer Automatikwaffe.
Die Geschosse ändern nicht ihre Größe, aber der Abstand zwischen ihnen wächst (kosmologische Expansion).
Die Geschosse ändern nicht ihren Abstand untereinander, aber wenn ein Panzer auf sie zufährt, bekommt er die Geschosse in kürzeren Zeitabständen ab, als wenn er sie stillstehend auf sich einschlagen läßt (Doppler-Effekt).

Genau so ist es eben nicht. (Wie ich in meinem Beitrag Nr. 2102-92 zu erklären versucht habe.)
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Hallo Jense.
Licht ist zwar irgendwie Teilchen und Welle zugleich, aber zwei aufeinandertreffende Lichtstrahlen spritzen nicht auseinander wie zwei Wasserstrahlen oder sonstige Materiestrahlen.
Vielleicht gibt es noch eine dritte Eigenschaft, außer Teilchen- und Wellencharakter, die noch nicht bekannt ist, aber alles erklären könnte.

Jense schrieb in Beitrag Nr. 2102-97:
Wenn man sich auf einen Laserstrahl zu bewegt, ändert er dann auch seine Farbe?
Ich habe nicht die Mittel um das zu prüfen, aber ich nehme an, daß es so ist. Laser ist zwar Licht im Gleichschritt, und begrenzter Wellenlänge, aber der Dopplereffekt wirkt universell.

Jense schrieb in Beitrag Nr. 2102-97:
Könnte man eine Farbveränderung durch Dehnung des Raumes feststellen?
Im Laborversuch konnte nachgewiesen werden, das Licht in seiner Länge tatsächlich abnimmt, wenn es verlangsamt wird, es wird dichter.
Dabei wurde das Laserlicht durch verschiedene Gase geleitet.Leider wurde nichts von einer Farbveränderung berichtet.
Das, was wir als Farben wahrnehmen, ist ja nichts anderes als unterschiedliche Wellenlängen. Genauso ist es beim Schall. Wenn also die Wellenlänge sich ändert, dann ändert sich automatisch die Wahrnehmung (Farbe oder Klang).

Gruß
Bernhard
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Hallo Jense,

Jense schrieb in Beitrag Nr. 2102-95:
Warum gibt es immer wieder gegensätzliche Aussagen zu Geschwindigkeit und Zeit?

ich habe mir dein Uhrenszenario aus Beitrag Nr. 2102-81 nochmals angesehen und dabei festgestellt, dass du die Ankunftszeiten der Lichtsignale bei der bewegten Uhr korrekt dargestellt hast. Nur bei dem Rückweg machst du m.E. einen Fehler, wenn du annimmst, "Die bewegte Uhr liegt nun 3 Sekunden der synchronisierten Uhr zurück." Ich habe das Szenario daher unten noch einmal ausführlicher dargestellt und dabei versucht, jeden einzelnen Schritt damit zu begründen, was jeweils von wem zu beobachten ist. Meinen Beitrag Nr. 2102-86 habe ich entsprechend korrigiert.



Uhr 1 und Uhr 2 sowie Uhr 3 (in 1 Ls Entfernung) und Uhr 4 (in 2 Ls Entfernung) seien auf 12:00:00 synchronisiert. Uhr 2 beschleunigt instantan auf c. Uhr 1 beobachtet den Flug von Uhr 2 zu Uhr 3 im Fernrohr. Uhr 3 zeigt im Fernrohr beim Start 11:59:59 an. Uhr 4 zeigt entsprechend 11.59:58 an.

Die Flugdistanz schrumpft für Uhr 2 auf null. Uhr 2 ist somit (aus eigener Sicht) instantan bei Uhr 3.

Während Uhr 1 beobachtet, wie Uhr 2 zu Uhr 3 fliegt, vergeht auf Uhr 2 keine Zeit. Die Flugdauer ist 1s, eine weitere Sekunde dauert es, bis Uhr 1 die Ankunft von Uhr 2 im Fernrohr beobachten kann, weil das Licht der Ankunftsinformation ja noch den Rückweg zu Uhr 1 antreten muss.

Um 12:00:02 eigener Zeit beobachtet Uhr 1 in seinem Fernrohr also die Ankunft von Uhr 2 bei Uhr 3. Uhr 2 zeigt bei der Ankunft 12:00:00 an. Uhr 3 zeigt 12:00:01 an.

12:00:05 sendet Uhr 1 ein Lichtsignal an Uhr 2 und beobachtet um 12:00:07, wie dieses bei Uhr 2 ankommt. Zu diesem Zeitpunkt zeigt Uhr 3 also 12:00:06 und Uhr 2 entsprechend 12:00:05 an.

Uhr 2 fliegt weiter zu Uhr 4 und kommt unverzüglich 12:00:05 eigener Zeit dort an. Da bei der Reise im Teleskop von Uhr 1 erneut zwei Sekunden vergehen, sieht Uhr 1 die Ankunft um 12:00:09. Entsprechend erfolgt die Ankunft um 12:00:07 der Zeit von Uhr 4.

Eine Sekunde später, um 12:00:10 sendet Uhr 1 das zweite Lichtsignal, dessen Ankunft 4 Sekunden später, also 12:00:14 von Uhr 1 durch das Teleskop beobachtet wird. Uhr 4 zeigt zu diesem Zeitpunkt somit 12:00:12 an; Uhr 2 zeigt bei Eintreffen des Lichtsignals somit dieselbe Zeit wie Uhr 1, nämlich 12:00:10 an.

Nun fliegt Uhr 2 zurück zu Uhr 3 und kommt dort instantan um 12:00:10 eigener Zeit an. Uhr 1 beobachtet den Start des Rückflugs um 12:00:14. Da Uhr 2 jedoch 2 Ls von Uhr 1 entfernt ist, weiß Uhr 1, dass der tatsächliche Start von Uhr 2 bereits um 12:00:12 eigener Zeit erfolgt ist. Für die Distanz von 1 Ls benötigt Uhr 2 aus Sicht von Uhr 1 eine Sekunde; somit kommt Uhr 2 tatsächlich um 12:00:13 (der Zeit von Uhr 1) bei Uhr 3 an und Uhr 1 beobachtet dieses Ereignis um 12:00:14. Uhr 1 beobachtet den Rückflug von Uhr 2 zu Uhr 3 somit ebenfalls instantan. Start und Ankunft erfolgen im Teleskop von Uhr 1 also zum selben Zeitpunkt.

Die erneute Ankunft von Uhr 2 in 1 Ls Entfernung wird von Uhr 1 also um 12:00:14 gesehen, Uhr 2 zeigt dabei 12:00:10 an und Uhr 3 zeigt 12:00:13 an.

Um 12:00:15 wird der dritte Lichtstrahl von Uhr 1 abgesendet. Uhr 1 sieht im Teleskop, wie dieser um 12:00:17 eigener Zeit dort ankommt. Uhr 2 sieht den Lichtstrahl also um 12:00:13. Uhr 3 zeigt beim Eintreffen des Lichtstrahls 12:00:16 an.

Zum Schluss möge Uhr 2 zu Uhr 1 zurückfliegen. Dies geschieht für beide Beobachter instantan, d.h. Uhr 2 fliegt um 12:00:13 los und ist im selben Moment bei Uhr 1. Uhr 1 sieht Uhr 2 um 12:00:17 losfliegen und im selben Moment ankommen.

Die Zeitdifferenz zwischen Uhr 1 und Uhr 2 beträgt nun 4 Sekunden. Dies entspricht der Strecke des Hin- und Rückwegs von 4 Ls, welche die mit Lichtgeschwindigkeit bewegte Uhr 2 insgesamt zeitlos (d.h. 1/Gamma = 0) zurückgelegt hat.
Beitrag zuletzt bearbeitet von Claus am 21.12.2013 um 01:35 Uhr.
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Beiträge: 84, Mitglied seit 10 Jahren
@Bernhard

Vor einiger Zeit sah ich einen Bericht aus Wissenschaft und Forschung, in der aufgezeigt wurde, daß das Licht nicht so in Wellenform vorliegt, wie man sich das gedacht hat.Es breitet sich nicht so aus, als würde man einen Stein ins Wasser werfen und eine Welle entfernt sich vom Ereignisort.
Es wurde auch eine Simulation gezeigt, wie sich Licht messbar verhält.
Ich habe versucht, das in einem Bild nachzustellen.



A: Stellt man eine Blende auf, die über zwei Schlitze verfügt, treffen nicht gleichzeitig gleiche Photonen ein.
B: So war die bisherige Vorstellung über die wellenförmige Ausbreitung des Lichtes, die aber nicht stimmen kann.

Was mich an der ganzen Sache interessiert, ist, welche Rolle spielt die Ampltude des Lichts, wenn die Frequenz sozusagen über die Farbe des Lichtes bestimmt.
Das Frequenzspektrum ergibt das Farbspektrum.
Wenn die Dehnung des Raumes auch die Amplitude dehnt, welche Auswirkung hat das auf einen Beobachter?

Gruß,Jense.
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Wahrheit ist frei von Vermutung.
Theorie ist immer eine formulierte Vermutung.
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Hallo Jense,

Jense schrieb in Beitrag Nr. 2102-95:
Wenn zwei Uhren an einem Ort synchronisiert werden, sich eine Uhr für 1 Sekunde mit Lichtgeschwindigkeit durch den Raum bewegt und dann dort im Raum verharrt, dann müsste die bewegte Uhr der synchronisierten Uhr eine Sekunde hinterher hinken.
Wenn von der unbewegten Uhr nach deren Zeit um 12:00:05 Licht zur vorher bewegten Uhr geschickt wird, dann kommt das Licht bei der zuvor bewegten Uhr nach deren Zeit um 12:00:05 an.
Wenn verabredet wird, daß um 12:00:05 Licht von der unbewegten zur vormals bewegten Uhr geschickt wird, dann muss die voher bewegte Uhr behaupten können, sie hat sich von der unbewegten Uhr nicht entfernt.

Nein, das kann sie m.E. nicht behaupten. Denn:
Die bewegte Uhr ist ja gestartet (d.h., sie hat instantan beschleunigt). Während (der infinitesimal kurzen Zeit in der) die bewegte Uhr sich bewegt, sieht sie, dass die unbewegte Uhr still steht. Andererseits legt die bewegte Uhr beliebige Strecken in Nullzeit zurück. Anschließend bremst die bewegte Uhr ab. Die vormals bewegte Uhr kann sich nach dem Abbremsvorgang also in beliebiger Entfernung von der unbewegten Uhr befinden. Beim Zurückschauen sieht die vormals bewegte Uhr immer dasselbe Bild, nämlich dass die unbewegte Uhr dieselbe Zeit anzeigt, wie ihre eigene.

Zitat von Jense:
Schickt nun die vormals bewegte Uhr nach ihrer Zeit um 12:00:10 Licht zur unbewegten Uhr, so müsste es bei der unbewegten Uhr nach deren Zeit um 12:00:12 ankommen.
Denn nach der Zeit der bewegten Uhr ist es 12:00:10, nach der Zeit der unbewegten Uhr ist es zu diesem Zeitpunkt 12:00:11.
Das Licht war nicht 2 Sekunden unterwegs.Die eine Uhr geht 1 Sekunde nach, das Licht braucht 1 Sekunde = 2 Sekunden Zeitdifferenz an der unbewegten Uhr.

Vorausgesetzt, die bewegte Uhr ist nur 1 Ls weit geflogen, ist soweit alles richtig. Sie könnte aber auch weiter geflogen sein.

Zitat von Jense:
Die eine Uhr sagt: Das Licht kam zur verabredeten Zeit an, ich habe mich im Verhältnis zur anderen Uhr nicht bewegt.

Diese Uhr müsste aber statt dessen sagen: Das Licht kam zur verabredeten Zeit an, ich habe mich bewegt (weil ich beschleunigt und wieder abgebremst habe) und ich befinde mich in mir unbekannter Entfernung von der anderen Uhr.

Zitat von Jense:
Die andere Uhr sagt: Das Licht kam 2 Sekunden nach der Zeit bei mir an, die verabredet war.Das Licht hätte aber für 300.000km nur 1 Sekunde unterwegs sein dürfen, die andere Uhr muss sich in 600.000km Entfernung befinden..

Die andere (unbewegte) Uhr müsste aber statt dessen sagen: Das Licht kam nach meiner eigenen Zeit 2 Sekunden nach der Zeit an, die ich bei der bewegten Uhr sah, als sie das Licht aussendete. Die bewegte Uhr muss ihr Licht daher tatsächlich vor 1 Sekunde abgesandt haben. Daher ist die bewegte Uhr 1 Ls , also 300.000km, von mir entfernt.
Beitrag zuletzt bearbeitet von Claus am 21.12.2013 um 07:48 Uhr.
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Jense schrieb in Beitrag Nr. 2102-104:
Vor einiger Zeit sah ich einen Bericht aus Wissenschaft und Forschung, in der aufgezeigt wurde, daß das Licht nicht so in Wellenform vorliegt, wie man sich das gedacht hat.Es breitet sich nicht so aus, als würde man einen Stein ins Wasser werfen und eine Welle entfernt sich vom Ereignisort.
Den Bericht kenne ich nicht.
Jense schrieb in Beitrag Nr. 2102-104:
A: Stellt man eine Blende auf, die über zwei Schlitze verfügt, treffen nicht gleichzeitig gleiche Photonen ein.
Warum sollten sie auch?
Jense schrieb in Beitrag Nr. 2102-104:
B: So war die bisherige Vorstellung über die wellenförmige Ausbreitung des Lichtes, die aber nicht stimmen kann.
Die stimmt teilweise. Wenn man Licht durch 2 sehr dünne Schlitze schickt, entsteht dahinter ein Interferenzmuster, genauso wie bei Wellen einer Flüssigkeit. Das ist belegbare Tatsache.
Andererseits verhält sich Licht auch wie eine Teilchenreihe, zum Beispiel eine Reihe Geschosse aus einer Automatikwaffe.
Jense schrieb in Beitrag Nr. 2102-104:
Was mich an der ganzen Sache interessiert, ist, welche Rolle spielt die Ampltude des Lichts, wenn die Frequenz sozusagen über die Farbe des Lichtes bestimmt.
Das Frequenzspektrum ergibt das Farbspektrum.
Wenn die Dehnung des Raumes auch die Amplitude dehnt, welche Auswirkung hat das auf einen Beobachter?
Hier beginnen die Schwierigkeiten beim Vergleich mit anderen Wellen und Materieketten.
Unser Hirn hat aus Erfahrung gelernt, daß man eine bestimmte Taktfrequenz auftreffender Photonen als "rot" oder "blau" bezeichnet.
Die Amplitude müßte dann der Helligkeit entsprechen. Vergleichbar wäre das mit der Stärke einer Wasserwelle. Eine niedrige Welle hat weniger Kraft, als eine hohe Welle.
Wenn man es aber mit einer Reihe Teilchen vergleichen will, die in gleichem Takt irgendwo auftreffen, dann endet eben die Vergleichbarkeit. Die Geschwindigkeit der Photonen bleibt gleich, die Masse bleibt gleich, die Größe bleibt gleich.
Mir ist nichts bekannt über Amplitudenänderung des Lichts bei kosmologischer Expansion.
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Hallo Bernhard Kletzenbauer,

Bernhard Kletzenbauer schrieb in Beitrag Nr. 2102-106:
Unser Hirn hat aus Erfahrung gelernt, daß man eine bestimmte Taktfrequenz auftreffender Photonen als "rot" oder "blau" bezeichnet.
Die Amplitude müßte dann der Helligkeit entsprechen. Vergleichbar wäre das mit der Stärke einer Wasserwelle.

Letzteres ist richtig.

Ob "rot" oder "blau" wird allerdings nicht durch die Taktfrequenz der Photonen bestimmt. Es ist zwar richtig, dass Im Wellenbild die Farbe "rot" einer langgezogenen Welle entspricht, allerdings sind das Wellenbild und das Teilchenbild zwei unterschiedliche Modelle zur Beschreibung desselben Sachverhalts, die man nicht miteinander vermischen darf. Man darf sich also nicht vorstellen, ein Wellenberg und ein zugehöriges Wellental (d.h. eine Periode einer Welle) entspräche einem Photon.

Genauer formuliert entspricht das Quadrat der Amplitude (d.h. das Quadrat der Höhe des Wellenbergs) der Wahrscheinlichkeit, in einem Experiment (in dem Photonen nachgewiesen werden) ein Photon am jeweiligen Ort anzutreffen. Die Wellenlänge entspricht im Teilchenbild nicht der Anzahl der Photonen, sondern der Energie eines beobachteten Photons.
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Claus schrieb in Beitrag Nr. 2102-107:
Man darf sich also nicht vorstellen, ein Wellenberg und ein zugehöriges Wellental (d.h. eine Periode einer Welle) entspräche einem Photon.
Das habe ich auch nicht geschrieben.
Dennoch stelle ich mir vor, daß der Abstand zweier Wellenberge dem Abstand zweier Photonen entspricht.

Claus schrieb in Beitrag Nr. 2102-107:
Genauer formuliert entspricht das Quadrat der Amplitude (d.h. das Quadrat der Höhe des Wellenbergs) der Wahrscheinlichkeit, in einem Experiment (in dem Photonen nachgewiesen werden) ein Photon am jeweiligen Ort anzutreffen. Die Wellenlänge entspricht im Teilchenbild nicht der Anzahl der Photonen, sondern der Energie eines beobachteten Photons.
Die Wellenlänge? (Hervohebung im Zitat)
Oder meinst Du die Amplitude?
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Bernhard Kletzenbauer schrieb in Beitrag Nr. 2102-108:
Claus schrieb in Beitrag Nr. 2102-107:
Genauer formuliert entspricht das Quadrat der Amplitude (d.h. das Quadrat der Höhe des Wellenbergs) der Wahrscheinlichkeit, in einem Experiment (in dem Photonen nachgewiesen werden) ein Photon am jeweiligen Ort anzutreffen. Die Wellenlänge entspricht im Teilchenbild nicht der Anzahl der Photonen, sondern der Energie eines beobachteten Photons.
Die Wellenlänge? (Hervohebung im Zitat)
Oder meinst Du die Amplitude?

Hallo Bernhard,

Claus meint vermutlich folgendes:
“Die Frequenz f entspricht im Teilchenbild der Energie eines Photons nach der Formel E = h•f.“

M.f.G. Eugen Bauhof
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Der Kluge lernt aus allem und von jedem,
der Normale aus seinen Erfahrungen,
und der Dumme weiß alles besser.
Sokrates.
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Bauhof schrieb in Beitrag Nr. 2102-109:
Claus meint vermutlich folgendes:
“Die Frequenz f entspricht im Teilchenbild der Energie eines Photons nach der Formel E = h•f.“

Genau. Man kann das aber auch durch die Wellenlänge ausdrücken. Auch die Wellenlänge entspricht der Energie des Photons (nur dann eben umgekehrt proportional, d.h. je größer die Wellenlänge, desto energieärmer das Photon: E = h•c/Wellenlänge.

Jedenfalls wollte ich Bernhard erklären, dass eine Änderung der Frequenz des Lichts (oder Wellenlänge- - wie man will) zwar die Energie der Photonen ändert, nicht aber deren Anzahl. Umgekehrt wird durch Änderung der Amplitude die Anzahl der durchschnittlich nachweisbaren Photonen geändert, nicht aber deren Energie.
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Bauhof schrieb in Beitrag Nr. 2102-109:
Claus meint vermutlich folgendes:
“Die Frequenz f entspricht im Teilchenbild der Energie eines Photons nach der Formel E = h•f.“

Hallo Eugen Bauhof,

wie passt in diesen Zusammenhang, dass man Wirkung sowohl über die Zeit (Frequenz) wie über den Raum (Wellenlänge) definieren kann ?

Wirkung = Energie X Zeit

Wirkung = Impuls X Weg (Raum)

MfG
Harti
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Wichtig ist, dass man nicht aufhört zu fragen. A.E.
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In obigem Zusammenhang finde ich übrigens Jenses Einwand

Jense schrieb in Beitrag Nr. 2102-95:
Wenn das Licht mit dem Raum gedehnt wird, dann dürfte es nicht nur in und entgegen der Bewegungsrichtung gedehnt werden.

sehr interessant bzw. berechtigt, denn:
Wenn der Raum insgesamt gedehnt wird, so muss er auch senkrecht zur Ausbreitungsrichtung (d.h. in Richtung der Amplitude des Lichts) gedehnt werden.

Jense schrieb in Beitrag Nr. 2102-104:
Wenn die Dehnung des Raumes auch die Amplitude dehnt, welche Auswirkung hat das auf einen Beobachter?

Gemäß den Überlegungen aus Beitrag Nr. 2102-110 hieße das doch, dass die Lichtintensität in einem gegebenen Raumvolumen zunehmen müsste (?), was sicherlich nicht den Beobachtungen entspricht.
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Claus schrieb in Beitrag Nr. 2102-110:
Bauhof schrieb in Beitrag Nr. 2102-109:
Claus meint vermutlich folgendes:
“Die Frequenz f entspricht im Teilchenbild der Energie eines Photons nach der Formel E = h•f.“

Genau. Man kann das aber auch durch die Wellenlänge ausdrücken. Auch die Wellenlänge entspricht der Energie des Photons (nur dann eben umgekehrt proportional, d.h. je größer die Wellenlänge, desto energieärmer das Photon: E = h•c/Wellenlänge.

Jedenfalls wollte ich Bernhard erklären, dass eine Änderung der Frequenz des Lichts (oder Wellenlänge- - wie man will) zwar die Energie der Photonen ändert, nicht aber deren Anzahl. Umgekehrt wird durch Änderung der Amplitude die Anzahl der durchschnittlich nachweisbaren Photonen geändert, nicht aber deren Energie.

Hallo Claus,

ja, so sehe ich es auch. Alles korrekt.

M.f.G. Eugen Bauhof
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Claus schrieb in Beitrag Nr. 2102-112:
In obigem Zusammenhang finde ich übrigens Jenses Einwand

Jense schrieb in Beitrag Nr. 2102-95:
Wenn das Licht mit dem Raum gedehnt wird, dann dürfte es nicht nur in und entgegen der Bewegungsrichtung gedehnt werden.

sehr interessant bzw. berechtigt, denn:
Wenn der Raum insgesamt gedehnt wird, so muss er auch senkrecht zur Ausbreitungsrichtung (d.h. in Richtung der Amplitude des Lichts) gedehnt werden.

Jense schrieb in Beitrag Nr. 2102-104:
Wenn die Dehnung des Raumes auch die Amplitude dehnt, welche Auswirkung hat das auf einen Beobachter?

Gemäß den Überlegungen aus Beitrag Nr. 2102-110 hieße das doch, dass die Lichtintensität in einem gegebenen Raumvolumen zunehmen müsste (?), was sicherlich nicht den Beobachtungen entspricht.

Hi, Claus!

Wie ich das sehe bezieht sich die Amplitude auf die LICHTINTENSITÄT, das heißt, auf die Anzahl von eintreffenden Photonen, die man pro FLÄCHE messen kann. Die LICHTINTENSITÄT hat nichts mit der Frequenz zu tun. Genau mit dieser Erkenntnis hat sich Einstein den Nobelpreis verdient. Ein Missverständnis besteht doch darin, dass sich die Wellen selbst ausdehnen würden, so, als seien sie an die Raumzeit gekoppelt. Es sind aber stets einzelne Wellenfronten, die beim Empfänger gemessen werden. Jede dieser Wellenfronten hat eine größere Wellenlänge bzw. geringere Frequenz durch die Expansion des Alls. Die Amplitude dieser Wellen ändert sich dadurch aber nicht. Es werden keine Wellen in die Länge gezogen, so dass sie Amplitude kleiner würde. Ich denke, der Zusammenhang ist so, dass sich die Amplitude deshalb ändert, weil pro Zeiteinheit auf eine gegebne Fläche weniger Photonen registrier werden, daher eine geringere Intensität.

Vielleicht ist auch das, was Wellen sind, hier bisher ein wenig kurz gekommen. Was wir im Wasser sehen und als Wellen bezeichnen sind ja nicht Wasserteilchen, die sich fortbewegen würden, sie tun das nur von oben nach unten. Was sich tatsächlich fortbewegt ist überhaupt nicht materiell (am Strand, wenn sich die Wellen brechen SCHEINT es so, aber es ist nur kinetische Energie, die auf die Wasserteilchen übertragen wird - die muss irgendwo hin). Was sich "fortbewegt" ist Energie. Wenn wir Graphiken von Lichtwellen sehen, unterliegen wir dem Irrtum, das Licht sei schwingend im Raum unterwegs, aber so, wie es bei Wasserwellen ein Trugschluss ist, ist es auch beim Licht. Die Amplitude beschreibt die Auslenkung des Elektromagnetischen Feldes, und wir tuen so, als ob das einer räumlichen Schwingung entspräche - aber wir wissen gar nicht, wie sich ein elektromagnetisches Feld tatsächlich darstellt. Man bedenke nur, dass zur mathematischen oder graphischen Darstellung der Amplitude ihr imaginärer Anteil gehört (das, was in der Graphik "unterhalb" der X-Achse liegt, wir kennen die Sinus- bzw. Cosinuskurven) und wie sollte sich der wohl im Raum darstellen?
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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Hallo, Henry,

irgendwie leuchtet mir das, was die geschrieben hast, nicht ein. Was meinst du mit:

Henry schrieb in Beitrag Nr. 2102-114:
Ein Missverständnis besteht doch darin, dass sich die Wellen selbst ausdehnen würden, so, als seien sie an die Raumzeit gekoppelt. Es sind aber stets einzelne Wellenfronten, die beim Empfänger gemessen werden.
?

Meines Erachtens wird im Wellenmodell die Welle doch als Kontinuum gesehen. In Längsrichtung erklärt man sich die Rotverschiebung nun anschaulich damit, dass die Welle durch die "Raumdehnung" gewissermaßen in die Länge gezogen wird.

Wenn das zutrifft, so müsste doch senkrecht dazu m.E. auch die Auslenkung der Welle in die Länge gezogen werden. Oder sehe ich da was falsch?
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Beiträge: 2.307, Mitglied seit 13 Jahren
Claus schrieb in Beitrag Nr. 2102-115:
Hallo, Henry,

irgendwie leuchtet mir das, was die geschrieben hast, nicht ein. Was meinst du mit:

Henry schrieb in Beitrag Nr. 2102-114:
Ein Missverständnis besteht doch darin, dass sich die Wellen selbst ausdehnen würden, so, als seien sie an die Raumzeit gekoppelt. Es sind aber stets einzelne Wellenfronten, die beim Empfänger gemessen werden.
?

Meines Erachtens wird im Wellenmodell die Welle doch als Kontinuum gesehen. In Längsrichtung erklärt man sich die Rotverschiebung nun anschaulich damit, dass die Welle durch die "Raumdehnung" gewissermaßen in die Länge gezogen wird.

Wenn das zutrifft, so müsste doch senkrecht dazu m.E. auch die Auslenkung der Welle in die Länge gezogen werden. Oder sehe ich da was falsch?

Claus,

ich fürchte, das siehst du tatsächlich falsch. Rotverschiebung - oder Blauverschiebung - heißt nicht, dass die Wellen sich "verlängern". Z. B. werden die Emissionen bestimmter Übergänge von Elektronen in Wasserstoffatomen mit dem Spektrum "´ruhender" Atome verglichen, anhand der Spektrallinien wird die Rotverschiebung bestimmt. Was emittiert wird, ist stets EIN WELLENPAKET, das in seiner Gesamtheit durch das All rast. Was gemessen wird, ist die Wellenfront, nicht die Länge von Wellen. Wird so eine Wellenfront registrier, nennen wir das ein Photon.

Wenn wir über Intensität reden bezogen auf die Photonen bedeutet das, wir reden von der Quantenmechanik, respektive über die Wahrscheinlichkeit, auf einer gegebenen Fläche ein wahrscheinliche Anzahl von Photonen zu registrieren, über das Quadrat der Amplitude.

Wie entstehenden die "Wellen", die sich ausbreiten? Denke an das Wirkungsquantum! Sie können nicht kontinuierlich sein.Die Beschreibung von Wasserwellen und Lichtwellen unterscheidet sich nur in dem Punkt, dass Wasserwellen eben das "Medium" Wasser benötigen, Lichtwellen aber breiten sich ohne Medium aus, es ist aber in beiden Fällen - in allen Fällen, in denen es um Wellen geht - nichts materielles, was sich ausbreitet. Allerdings könnte man sich die Raumzeit selbst als Medium vorstellen, nur haben wir noch keine Möglichkeit, das zu beschreiben.

Viele der diskutierten Probleme entstehen dadurch, dass wir keine tatsächliche Beschreibung dessen haben, was Licht eigentlich ist. Wir können uns nur auf mathematische Formalismen berufen, die jeweils Teilaspekte behandeln. Licht ist - bei Licht betrachtet :Joker: - weder Photon noch Welle.
Signatur:
Herr Oberlehrer

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Beitrag zuletzt bearbeitet von Henry am 21.12.2013 um 22:49 Uhr.
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Hallo Henry,

Henry schrieb in Beitrag Nr. 2102-116:
Rotverschiebung - oder Blauverschiebung - heißt nicht, dass die Wellen sich "verlängern". Z. B. werden die Emissionen bestimmter Übergänge von Elektronen in Wasserstoffatomen mit dem Spektrum "´ruhender" Atome verglichen, anhand der Spektrallinien wird die Rotverschiebung bestimmt.

Ja. Spektrallinien, die - wie bspw. im Falle des Natriums - zuvor gelb waren, werden ins Rote verschoben. Die Wellen werden also verlängert. Was sollte "Rotverschiebung" denn anderes bedeuten, als dass sich die Wellenlänge vergrößert?

Zitat von Henry:
Was emittiert wird, ist stets EIN WELLENPAKET, das in seiner Gesamtheit durch das All rast. Was gemessen wird, ist die Wellenfront, nicht die Länge von Wellen.

Nein. Wenn du ein Photon als ein Wellenpaket sehen möchtest, dann bedeutet eine Messung die Registrierung eines (unteilbaren) Photons und damit des gesamten Wellenpakets und nicht nur die Registrierung der Wellenfront.

Hierzu hätte ich noch folgende Frage:

Wenn man die Vorstellung von "Licht als Kontinuum" verlässt und zu Wellenpaketen übergeht, wie kann sich dann die kosmologische Raumdehnung (die ja erst auf großen Skalen zum Tragen kommt - vgl. Beitrag Nr. 1972-60) auf ein solch kleines Wellenpaket auswirken?

Zitat von Henry:
Wird so eine Wellenfront registrier, nennen wir das ein Photon.

Nein. Dann wären wir wieder bei Bernhard Kletzenbauers Vorstellung - und die ist nicht richtig. Für Photonen mit kürzeren Wellenlängen wären nämlich die Wellenfronten dichter beieinander. Wenn jede Wellenfront einem Photon gleich käme, würde das bedeuten, dass man für kurzwellige Strahlung mehr Wellenfronten pro Zeiteinheit, also mehr Photonen registrieren müsste. So ist es aber eben nicht.

Zitat von Henry:
Wenn wir über Intensität reden bezogen auf die Photonen bedeutet das, wir reden von der Quantenmechanik, respektive über die Wahrscheinlichkeit, auf einer gegebenen Fläche ein wahrscheinliche Anzahl von Photonen zu registrieren, über das Quadrat der Amplitude.

Genau davon rede ich.

Zitat von Henry:
Wie entstehenden die "Wellen", die sich ausbreiten? Denke an das Wirkungsquantum! Sie können nicht kontinuierlich sein. ....

Die Welle selbst wird durchaus kontinuierlich aufgefasst. Das gilt z.B. auch für die Wahrscheinlichkeitswelle der Schrödingergleichung. Nur der Nachweis des Teilchens ist letztlich die diskrete Größe, deren Wahrscheinlichkeit sich, wie du oben richtig sagst, aus dem Quadrat der Amplitude errechnet.

Wenn nun die (kontinuierliche) Amplitude durch "Dehnung des Raums" genauso wie die Wellenlänge vergrößert wird, so müsste doch entsprechend die Wahrscheinlichkeit des (diskreten) Auftretens eines Photons ebenso vergrößert werden.
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Mir fehlt auf, dass ihr in Wellen-Teilchen-Dualismus m. E. zwei verschieden Ebenen zusammentun: eines Photons und des Lichts als eine Menge von Photonen. Das Licht als Menge verhält sich auch als eine Welle. Die Beschreibung von Intensität als Amplitude der Welle trifft für das Licht als Menge der Photonen zu. Dann aber bedeutet es auch, dass es entsprechend größere oder kleinere Energiemenge die gegebene Fläche getroffen hat.

Was bedeutet die Amplitude eines Photons? Müsste es nicht auch an Energiegehalt (einzelnen Photons) angekoppelt sein. So blau-rot Verschiebung müsste die Änderung der Wellenlänge mit der Änderung der Amplitude einhergehen um Energieerhaltung zu gewährleisten.
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Beiträge: 1.642, Mitglied seit 16 Jahren
Hallo Claus,

Zitat:
Meines Erachtens wird im Wellenmodell die Welle doch als Kontinuum gesehen. In Längsrichtung erklärt man sich die Rotverschiebung nun anschaulich damit, dass die Welle durch die "Raumdehnung" gewissermaßen in die Länge gezogen wird.

Wenn das zutrifft, so müsste doch senkrecht dazu m.E. auch die Auslenkung der Welle in die Länge gezogen werden. Oder sehe ich da was falsch?

Ich sehe die Sache folgendermaßen:

Die elektromagnetische Welle besteht aus zwei Komponenten, der elektrischen und der magnetischen. Diese Komponenten können wir mit den Begriffen Raum und Zeit beschreiben in Form von Wellenlänge und Frequenz. Die Beziehung zwischen beiden Komponenten, die Geschwindigkeit ist konstant. Wenn eine Komponente sich ändert, ändert sich automatisch auch die andere Komponente. Wenn sich die Wellenlänge von z.B. 1 auf 5 verlängert, verlängert sich auch die Zeit von 1 auf 5. Dies erscheint in Form der Frequenz als Kehrwert mit 1/5, weil wir Geschwindigkeit aus der Perspektive des Raumes (Strecke/Zeit) definiert haben. Nur indem Raum und Zeit (magnetische und elektrische Komponente) sich in gleicher Größenordung verändern, bleibt die Beziehung zwischen beiden, die Geschwindigkeit im Wert erhalten.

Hoffentlich lößt diese Sicht der Dinge nicht wieder heftige persönliche Attacken aus.

MfG
Harti
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Claus schrieb in Beitrag Nr. 2102-117:
Henry schrieb in Beitrag Nr. 2102-116:
Rotverschiebung - oder Blauverschiebung - heißt nicht, dass die Wellen sich "verlängern". Z. B. werden die Emissionen bestimmter Übergänge von Elektronen in Wasserstoffatomen mit dem Spektrum "´ruhender" Atome verglichen, anhand der Spektrallinien wird die Rotverschiebung bestimmt.

Ja. Spektrallinien, die - wie bspw. im Falle des Natriums - zuvor gelb waren, werden ins Rote verschoben. Die Wellen werden also verlängert. Was sollte "Rotverschiebung" denn anderes bedeuten, als dass sich die Wellenlänge vergrößert?

Hallo Claus,

selbstverständlich vergrößern sich die Wellenlängen im Laufe der Universum-Expansion. Licht mit zuvor höherer Frequenz wird durch die Dehnung während der Universum-Expansion zu Licht mit niedrigerer Frequenz. Und Licht mit niedrigerer Frequenz hat eine größere Wellenlänge als Licht mit höherer Frequenz. Ich weiß jetzt nicht, warum Henry das negiert.

M.f.G. Eugen Bauhof
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Der Kluge lernt aus allem und von jedem,
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