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Schneller als das Licht!

Thema erstellt von Uwe. 
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Beiträge: 1.052, Mitglied seit 13 Jahren
Bilden ... ? ich meine der Punkt ist die Anti-Materie. Der Hintergrund bersteht aus Punkt-Universen und dient als Träger der Welle, die der Urknall ist, u.a. für Licht.
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!lukas! schrieb in Beitrag Nr. 1033-24:
Ja, aber genau das interessiert mich so unheimlich. Es wird einem immer gesagt, es sei alles mit Mathematik zu erklären. Ich bin der selben Auffasung. Aber da die Mathematik stets ins sich greift und keine Widersprüche in sich hervorruft, macht es mir sehr zu schaffen, das "gesamte Naturgeschehen" mir vorzustellen.

Das Problem ist, daß jedes Bild nur einen Teil des Naturgeschehens abbilden kann. Wenn Du ein Portait einer Person betrachtest (oder auch, wenn Du die Person selbst von vorne betrachtest), dann siehst Du nicht deren Hinterkopf. Aber Du würdest niemals auf die Idee kommen, daraus zu folgern, daß diese Person keinen Hinterkopf hat. Um den Hinterkopf zu sehen, mußt Du ein anderes Bild bemühen (ein Foto der Person von hinten auftreiben, oder bei der realen Person um sie herumgehen, um sie von hinten zu sehen; eventuell steht auch ein passender Spiegel herum). Genausowenig würdest Du aus der Tatsache, daß Du mit dem Daumen die Sonne abdecken kannst, schließen, daß die Sonne kleiner ist als Dein Daumen. Oder daraus, daß das Foto einer Person zweidimensional (flach) ist, daß die Person selbst ebenfalls zweidimensional ist.

Nicht anders ist das mit den anschaulichen Bildern des Lichts. Ganz grob kann man sagen: Das Wellenbild ist wunderbar geeignet, um das Beugungs- und Interferenzverhalten des Lichts zu beschreiben. Das Teilchenbild hingegen ist ideal, um die Wechselwirkung von Licht mit Materie zu beschreiben. Beide Bilder versagen aber, wenn wir sie außerhalb ihres Gültigkeitsbereichs anwenden wollen. Dann befindet man sich in derselben Situation wie derjenige, der schließt, eine Person habe keinen Hinterkopf, weil dieser nicht auf dem Foto zu sehen ist.

Man muß eben damit leben, daß die Vorstellungskraft des Menschen beschränkt ist. Das ist auch schon bei wesentlich alltäglicheren Dingen der Fall. Du bist nicht in der Lage, Dir ein Bakterium oder den Erdball in seiner realen Größe korrekt vorzustellen. Du mußt nicht nur ein Mikroskop verwenden, um das Bakterium real zu sehen, Du mußt es auch in Gedanken auf eine beobachtbare Größe bringen, um es Dir vorstellen zu können (dies zeigt übrigens einen Irrtum Kants: Der Anschauungsraum ist nicht euklidisch, denn es fehlt ihm die Skaleninvarianz; der euklidische Raum ist bereits eine Extrapolation des Anschauungsraums).

Zitat:
(quote)Ein Photon hat im übrigen nur keine Ruhemasse. Ich habe das Gefühl, du benutzt "Masse" im Sinne von "griffig", "massiv", "greifbar"... oder?(/quote)

Ja genau. Wenn etwas Masse hat, muss es doch existieren.

Natürlich existiert etwas, das Masse hat, denn wenn es nicht existieren würde, dann wäre da ja nichts, was Masse haben könnte :-)

Aber das Umgekehrte gilt nicht: Nicht alles, was existiert, hat Masse.

Die Masse besagt nur, wie schwer es ist, ein ruhendes Objekt in Bewegung zu setzen (genauer: sie sagt, wieviel Impuls ich einem ruhenden Körper geben muß, um ihm eine bestimmte (sehr kleine) Geschwindigkeit zu geben).

Licht kann nicht ruhen, es ist immer mit Lichtgeschwindigkeit unterwegs. Insofern ist es nicht verwunderlich, daß das Licht auch keine Masse besitzt.

Eine andere Betrachtung ist, daß die Masse die kleinste Energie angibt, die ein Teilchen haben kann (E=mc²). Photonen können eine beliebig geringe Energie haben (die Energie eines Photons ist proportional zu seiner Frequenz, und die kann beliebig klein sein). Da seine Energie also nach unten nicht bzw. nur durch Null begrenzt ist, ist seine Masse also Null (das ist es, was man mit "masselos" meint).

Zitat:
Und was zeichnet denn etwas aus, das existiert.
Alles was eine Masse besitzt muss doch einen Körper haben !?
Was verstehst Du unter einem Körper? Ich bin mir ziemlich sicher, daß es etwas ist, was weder für Licht, noch für elementarteilchen mit Masse zutrifft. Insbesondere habe ich den Verdacht, daß für Dich ein Körper ein festes Volumen einnehmen muß.

Zitat:
(quote)Was verstehst du unter Teilchen?(/quote)

Aus kleineren Einheiten. Etwa so wie ein Tisch aus vielen Atomen besteht.
Hier beginnen schon die Probleme: Es existiert eine Unschärferelation zwischen Phase und Teilchenzahl. Wenn Du also eine klassische Lichtwelle hast, dann kannst Du ihr keine definierte Photonenzahl zuweisen (Du kannst also nicht z.B. sagen: "Dieses Licht enthält zehn Millionen Photonen"). Umgekehrt kannst Du Licht mit einer definierten Photonenzahl (also Licht, bei dem man mit einer gewissen Berechtigung sagen könnte: "Dieses Licht besteht aus Photonen") keinerlei Phase zuordnen.

Ein wenig sieht man das schon beim Doppelspaltexperiment: Das Interferenzmuster (Welleneigenschaft) tritt in genau dem Fall auf, in dem bestimmte Teilchenzahlen (nämlich die Anzahl der Teilchen, die durch einen bestimmten Spalt gegangen sind) nicht definiert sind.

Zitat:
Oder könnte es auch sein, dass das Licht nur das vorhandene Medium benuttzt um sch fort zu bewegen?
So wie etwa Schall?!?
Das ist die Ätherhypothese. Die ist aber heute praktisch tot: Wenn es einen Äther gäbe, dann sollte man ihn nachweisen können. Genauer: Man sollte den "Ätherwind" nachweisen können, genauso, wie man normalen Wind (Luftbewegung) an Schallwellen nachweisen kann. Alle Experimente, die dies versucht haben, sind gescheitert.

Zitat:
Das würde auch erklären, weshalb es Lichtundurchlässige Materialien gibt. Vlt. erlaubt hier die bestimmte Anordnung der Atome dem Licht keine Fortbewegung.
Hierfür braucht man keinen Lichtäther (und dieser würde hier auch nicht helfen). Dafür kann man die Lichtundurchlässigkeit auch schon klassisch erklären (wenngleich man für die Details natürlich wieder die Quantenmechanik benötigt): Die Materie besteht ja letztlich aus lauter elektrisch geladenen Teilchen, und das Licht ist eine elektromagnetische Welle. Wenn nun das Licht, also die elektromagnetische Welle, auf die geladenen Teilchen treffen, dann "zieht" das elektrische Feld an den geladenen Teilchen und versetzt sie dadurch in Schwingungen. Dadurch wird der Lichtwelle erstmal Energie entzogen (die nämlich in die Schwingungen der Teilchen geht). Nun gibt es zwei Mechanismen, wie die Energie weitergegeben wird:
* Die Schwingungen werden mechanisch an andere Teilchen übertragen; d.h. die Energie wird dem Licht entzogen, und der Körper heizt sich letztlich auf. Das nennt man dann Absorption; dieses Licht ist danach einfach nicht mehr da. Wieviel das ausmacht, hängt natürlich von der Art des Stoffes ab.
* Schwingende geladene Teilchen senden aber auch selbst elektromagnetische Wellen aus, und zwar in alle Richtungen. Je nach den Schwingungseigenschaften der Teilchen (die durch den Aufbau des Festköpers bestimmt werden) wird diese neu ausgesandte Welle in der Originalrichtung eher konstruktiv oder eher destruktiv interferieren; d.h. je nach den Stoffeigenschaften wird also eher Licht durchgelassen oder eher Licht reflektiert (das ist das Licht, das in die andere Richtung ausgesandt wird).

Letztlich kann man grob sagen: Durchsichtige Stoffe sind Stoffe, bei denen die Ladungsträger im Wesentlichen "im Takt" mit der Welle schwingen (für diese ist nämlich die Reflexion minimal) und wenig Energie auf andere Weise weitergegeben wird (also die Absorption minimal ist).

Zitat:
Denn wenn jetzt Licht aus winzigen Photonen bestehen würde, würden diese doch ohne Schwierigkeiten durch die rießigen "Hohlräume" zwischen den Atomen hindurchgehen, und es gäbe keinen lichtundurchlässigen Stoff.
Bei Wellen wäre es ja ähnlich.
Zunächst einmal: Die "riesigen Hohlräume" existieren in dieser Form nicht. Ein Elektron, obwohl selbst kleiner als alles, was wir messen können, füllt dennoch sein Atomorbital vollständig aus. Hier versagt eben das Teiclhenbild des Elektrons.
Wenn wir aber das Wellenbild des Lichts betrachten, dann macht das nichts, denn die elektromagnetische Welle kann so kleine Strukturen ohnehin nicht auflösen (zumindest nicht im Frequenzbereich des sichtbaren Lichts). Deshalb kann man ja mit einem Lichtmikroskop keine Atome sehen: Unterhalb der Wellenlänge "sieht" die Welle keine Strukturen mehr. Sichtbares Licht hat, je nach Farbe, Wellenlängen zwischen etwa 400 und 800 Nanometern, da passen dann etwa zehnmal so viele Atome rein. Was im einzelnen Atom passiert, ist für das Licht (zumindest soweit man es als klassische Welle betrachten kann) damit praktisch unerheblich; es ist das Verhalten dieser Gruppe von einigen tausend Atomen, das zählt.
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Beiträge: 1.052, Mitglied seit 13 Jahren
Von: !lukas!
Zitat:
Oder könnte es auch sein, dass das Licht nur das vorhandene Medium benuttzt um sch fort zu bewegen?
So wie etwa Schall?!?
Von: Timeout
Zitat:
Das ist die Ätherhypothese. Die ist aber heute praktisch tot: Wenn es einen Äther gäbe, dann sollte man ihn nachweisen können. Genauer: Man sollte den "Ätherwind" nachweisen können, genauso, wie man normalen Wind (Luftbewegung) an Schallwellen nachweisen kann. Alle Experimente, die dies versucht haben, sind gescheite

Was ist mit Hintergrund-Strahlung, was mit Anti-Materie, hypotetischer ober virtueller Teilchen und Attraktoren?

Die Ätherhypothese ist zwar tod, aber der Gedanke, es könne der Leere Raum eine unsichtbare Füllung haben, besteht weiterhin.

Real
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Beiträge: 27, Mitglied seit 12 Jahren
Hallo.
Vielen Dank erst einmal für eure zum Teil sehr ausfürhlichen Antworten.
Bin aber eigendlich nur durch Zufall noch einmal ins Forum gekommen.
Habe leider nicht mehr die Zeit mir alles genau durchzulesen und mir dazu Gedanken zu machen, da ich morgen sehr sehr bald ins Skischullandheim gehe.
Hab mir aber eure Statements ausgedruckt und lese sie mir dort durch ;).
Tut jetzt nichts zur Sache, wollts aber nur noch kurz loswerden, dass es eben nocht doof rüber kommt, wenn ich jetzt nichts mehr poste ;)
danke
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Beiträge: 27, Mitglied seit 12 Jahren
Zitat:
Aber das Umgekehrte gilt nicht: Nicht alles, was existiert, hat Masse.

Das heißt also, es soll etwas geben, das da ist / existiert/ sichtbar ist / ... allerdings gleichzeitig aus keinem Material besteht? Ich kann mir das einfach nicht erklären...
Dieses ruhende Objekt von dem du erzählt hast, muss doch " da sein " .
Alles was existiert, zeichnet sich doch dadurch aus, dass es eine Form hat, dass es sich vom Nichts abhebt, unterscheidet. Wenn es sich jedoch vom Nichts unterscheidet, muss es etwas anderes sein als Nichts.
Wenn jetzt Nichts keine Masse besitzt, dann muss doch das existierende Objekt Masse besitzen.
Sonst könnte ich es ja auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigen.
Hier währen wir wieder beim Lich ^^
Alles ein Teufelskreis ...., und für mich unverständlich.


Zitat:
Eine andere Betrachtung ist, daß die Masse die kleinste Energie angibt, die ein Teilchen haben kann (E=mc²). Photonen können eine beliebig geringe Energie haben (die Energie eines Photons ist proportional zu seiner Frequenz, und die kann beliebig klein sein). Da seine Energie also nach unten nicht bzw. nur durch Null begrenzt ist, ist seine Masse also Null (das ist es, was man mit "masselos" meint).

Das versteh ich nicht. Hat ein Photon auch eine Frequenz? Ich dachte nur Wellen haben eine Frequenz.
Oder meinst du die Schwingung des Photons?
Wenn Photonen allerdings noch schwingen und sie sich gleichtzeitig mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegen, dann muss sich das Photon doch mit Überlichgeschwindigkeit bewegen !!
Oder bezeichnet die Lichtgeschwindigkeit die Geschwindigkeit eines Photons. Also die " Geschwindigkeit" seiner Frequenz plus die Geschwindigkeit " mit der es sich fortbewegt " ?
Aber wenn du dann sagst, die Energie eines Protons sei proportional zu seiner Frequenz, würde das ja bedeuten, dass mit abnehmender Energie die Geschwindigkeit des Photons abnimmt!?!
Das kann ja nicht sein.
Die andere Möglichkeit wäre, dass wenn die Frequenz abnimmt, die Geschwindkeit des Photons zunimmt, " mit der es sich fortbewegt " !
Wenn diese Geschwindigkeit also zunehmen würde, würde das Proton allerdings nicht an Energie verlieren !!!!
Das würde heißen , Photonen sind nicht in der Lage Energie abzugeben. Wie kann dann aber Licht zum Beispiel die Erde erwärmen ?


Wenn Licht Energie in Form von Wärme abgibt, besitzt es logischerweise weniger Energie.
Weniger Energie bedeutet entweder weniger Masse, oder niedrigere Geschwindigkeit !?
Da wir das mit der Geschwindigkeit ausschließen können, muss es an Masse verlieren.
Wäre das dann Energiegewinnung durch Masseverlust, wonach derzeit so intensiv geforscht wird?
Dadurch könnte ich doch Licht "energiefrei" machen!? Das würde bedeuten, dass die Amplitute der Lichtwelle gleich Null ist, oder das Photon an Geschwindigkeit verliert !? Beides ist doch nicht möglich?
Das heißt beide Modele sind hier nicht zu gebrauchen.
Mit welchem Model erklöre ich mir dann diese Eigenschaft von Licht, Energie abzugeben?




Zitat:
Das ist die Ätherhypothese. Die ist aber heute praktisch tot: Wenn es einen Äther gäbe, dann sollte man ihn nachweisen können. Genauer: Man sollte den "Ätherwind" nachweisen können, genauso, wie man normalen Wind (Luftbewegung) an Schallwellen nachweisen kann. Alle Experimente, die dies versucht haben, sind gescheitert.

Aber das kann doch nachgewiesen werden. Wieso kann das nicht die Energie sein, die Licht überträgt?
Eine Schallwelle ist doch auch nur eine größere Masse Energie, die sich eben von dem Normalzustand der z.b Luft unterscheidet. Eigendlich benutzt auch hier die Energie nur das vorhandene Medium, um sich "fortzubewegen" .
Bei Licht kann es doch ähnlich sein.
Wir können es vlt. nur noch nicht richtig nachweisen.



Zitat:
Das nennt man dann Absorption; dieses Licht ist danach einfach nicht mehr da.

Sry. hab diese Erklärung erst jetzt gesehen. Ist ja eigendlich die Antwort auf meine obigen Fragen.
Aber die Fragen bleiben trotzdem aktuel.
Denn wie kann das Licht einfach Energie abgeben, ohne dass es eben wir oben gefragt langsamer wird?

Beitrag zuletzt bearbeitet von !lukas! am 30.03.2007 um 13:24 Uhr.
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Beiträge: 1.328, Mitglied seit 12 Jahren
Ich versuche, obwohl bin kein "Profi" in diesem Bereich. Wenn ich habe fehlerhafter Vorstellung, "Profi" bitte sich melden.
Zitat:
Das heißt also, es soll etwas geben, das da ist / existiert/ sichtbar ist / ... allerdings gleichzeitig aus keinem Material besteht? Ich kann mir das einfach nicht erklären...
Es gibt sehr viele Dinge, die existieren aber bestehen aus keinem Material, z.B. Recht, Demokratie, Evolution, Wissenschaft und etc. Du wirst doch nicht ihre Existenz verneinen, oder?
Aus dem physikalischen Welt. Licht ist eine elektromagnetische Welle. Kann man reden über sichtbaren Licht (ergibt sichtbaren Farbspektrum) und unsichtbaren: Röntgenstrahlung, Infrarot und etc. Die kosmische Hintergrundstrahlung gehört auch zu Licht.
Licht ist eine Welle (hat Frequenz, Länge und etc). In der Wechselwirkung mit Materie* agiert die Lichtwelle mit einem Austauschteilchen - einem Photon. Es ist ein Wellen - Teilchen Dualismus. Du muss es einfach zu Kenntniss nehmen. Es ist nichts vergleichbares in Mesokosmos (in unserem wahrnehmbaren Maßstab). Es wird angenommen, dass Lichwelle braucht kein Medium - noch ein unterschied zu Mesokosmos.

Noch mal. Lichtwelle besteht nicht aus Photonen (Du hast in deinem Schreiben genannt "Protonen" - es sind positiv geladen Atomkernteil). Man kann nich sagen, das so und so viel Photonen dringen jetzt durch den Raum. Photonen kommen zur Geltung in Wechselwirkung mit Materie*, in dem sie verkörpern den Quanten.

Materie*. Alles was du siehst, nimmst wahr, was hat eine Masse - es ist eine baryonische Materie. Es ist eine Materie aus der Teilchen, die haben halbzahligen Spin (Eigendrehimpuls). Atomare Materie oder stoffliche Materie ist nur ein Teil (vielleicht grosseren) der baryonische Materie (Protonen und Neutronen aus 3-er Quarks im Kern und Elektronen). Z.B. Neutrinos gehören auch zu Baryonische Materie.

Es gibt noch eine Art von Materie - Bosonen oder bosonische Materie - mit volzahligen Spin. Sie kann (aber nicht muss) keine Masse besitzen, nur Energie. Dazu gehören unter anderen auch Gluonen und Photonen. Gluonen tauschen Farben (nicht verwechseln mit Farben des Lichts) und sind für die starke Kraft verantwortlich und in Gegensatz zur Photonen sie (Gluonen) können miteinander wechselwirken. Photonen werden absorbiert oder emitiert nur von der geladenen Teilchen.

Zitat:
Wenn es sich jedoch vom Nichts unterscheidet, muss es etwas anderes sein als Nichts.
Von Nichts unterscheiden sich Lichtwelle dadurch, dass sie wechselwirkt mit baryonische Materie und damit sind nachweisbar.

Gleich die Fragen zu Timeout:
Zitat:
Eine andere Betrachtung ist, daß die Masse die kleinste Energie angibt, die ein Teilchen haben kann (E=mc²).
Masse. Ist es nicht eine von Problematik der moderne Physik - die Masse? Z.B. Proton (oder Neutron) hat viel (tausende Male) großere Masse als Summe der Masse seinen 3-er Quarks. Deswegen wird es angenommen, das Proton hat ganze Quarksee, die meisten aber neutralisieren sich bei Wechselwirkung und zu Vorschein kommen nur 3 Valenzquarks. Masse aber wird´es von ganzen Quarksee erzeugt.
Zitat:
Photonen können eine beliebig geringe Energie haben (die Energie eines Photons ist proportional zu seiner Frequenz, und die kann beliebig klein sein). Da seine Energie also nach unten nicht bzw. nur durch Null begrenzt ist, ist seine Masse also Null (das ist es, was man mit "masselos" meint).
Photonen sind Quanten des e/m Feldes. Also sie können nicht beliebig geringe Energie haben. Sie sind die kleinste mögliche Energiemenge.
Die Masselossigkeit des Lichts m.E. kann erklärt werden durch nicht Wechselwirkung untereinander. Die verschidene Lichtwellen dringen durch den Raum ohne Wechselwirkung mit einander. Was erzeugt die Masse der stofflichen Materie? Die Wechselwirkung der Teilchen. Ich stelle mir vor die Teilchen wie eine Gruppe der Menschen, die spielen Handball. Nur es ist nicht ein Ball - mehrere Bälle. Es sind Austauschteilchen, z.B Photonen. Die Bewegung des Bälle, wie ein Gummiband, verbindet unsichtbar die Gruppe. Keine von Spielern darf verlassen den Spiel, weil kein Ball darf fallen. Durch den Austausch der Bällen entsteht in Quantenwelt eine Masse. Wenn ich so stelle mir die Masse vor, dann wird klarer, warum Licht hat keine Masse. Licht ist der Ball. Für den Bewegung des Balls sind erforderlich Spieler. Ohne die ist er nichts. Er - Licht - bewegt sich durch den kosmischen Raum, wird erzeugt von eine Lichtquelle, bis er trifft auf anderen Spieler -Materie, mit der er wechselwirkt.
Zitat:
Wenn Licht Energie in Form von Wärme abgibt, besitzt es logischerweise weniger Energie.
Ein gedanklicher Experiment. Du hast eine flaches Gefäss mit Wasser gefüllt. Etwa in den Radius-Mitte liegt ein Stein. Du wirfst anderen Steinchen in der Mitte und erzeugst eine Wasser-Welle. Und jetzt die Frage: wird es Energie der Welle, oder Frequenz, oder Länge, oder weis nicht noch was, geändert durch den ersten - störenden - Stein? M.E. es wird kurz hinter den Stein ein Störung auftretten, aber wenn genug Abstand bis zu Rand - Welle wird an Rand fast unverändert auftretten. Es wird um die Menge Energie wenige am Rand auftreten, die ist an den störenden Stein abgegeben.
Die Materie Verteilung in Universum lässt die Licht der Sterne ähnlich ausbreiten. Die kosmische Objekte sind wie Sandkörner in grosseren Wassergefäss. Es werden kleine Störungen an Gravitationsfeld der massenreichen Objekte beobachtet. Aber hinter der Objekten die Welle schliesst sich wieder. Sie verliert auch etwas an Energie und zwar um die Menge, die sie hat mit dem Objekt wechselwirken lassen.
Aber viel bedeutender Energieverlust ist durch den Fortschreiten der Welle durch den Raum. Z.B. Sonne in einem bestimmten Punkt Z ausstrahlt der Licht, deren gesamte Energie kan mit M bezeichnet werden. In diesem bestimmten Punkt ist die Energie M verteilt auf dem Kugel, deren Oberfläche = Sonnenoberfläche. Nach einem Tag wird es die gleiche Menge verteilt auf den Kugeloberfläche, deren Grösse um Potenzen grösser als anfängliche Fläche. Aber es geht um die gleiche Energiemenge!
Zitat:
Weniger Energie bedeutet entweder weniger Masse, oder niedrigere Geschwindigkeit !?
Ich kann dir empfehlen Wikipedia und http://www.quantenwelt.de
Zitat:
Aber das kann doch nachgewiesen werden. Wieso kann das nicht die Energie sein, die Licht überträgt?
Weil der Licht überträgt die Energie, wie auch jede andere Welle. Du immer noch klämmst an der Medium-Vorstellung. Welle ist die Energie Übertragung (in unserem Welt auch durch Medium). Willst du jetzt Energie übertragen durch Energie?! Butter - butterlich.

Gruss

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Wer nicht manchmal das Unmögliche wagt, wird das Mögliche nie erreichen
Beitrag zuletzt bearbeitet von Irena am 30.03.2007 um 18:47 Uhr.
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!lukas! schrieb in Beitrag Nr. 1033-31:
(quote)Aber das Umgekehrte gilt nicht: Nicht alles, was existiert, hat Masse.(/quote)

Das heißt also, es soll etwas geben, das da ist / existiert/ sichtbar ist / ... allerdings gleichzeitig aus keinem Material besteht? Ich kann mir das einfach nicht erklären...
Du scheinst immer noch "Masse" mit etwas wie "Materiemenge" gleichzusetzen. Das ist aber nicht das Konzept, das heute unter dem Begriff "Masse" verstanden wird. Masse ist eine Eigenschaft eines Systems, so wie z.B. auch seine elektrische Ladung.

Wenn wir z.B. den Atomkern betrachten, dann stellen wir fest, daß der Atomkern eine geringere Masse hat als die Nukleonen (also Protonen und Neutronen), aus denen er besteht (diesen Effekt nennt man Massendefekt). Geht also beim "Zusammensetzen" eines Kerns Materie verloren? Gewiß nicht, denn alle Protonen und Neutronen sind ja noch da, ja es ist sogar in einem gewissen Sinne noch mehr da, nämlich eine Kraft, die sie zusammenhält, und die durch Austauschteilchen vermittelt wird, die so genannten Pionen. Dennoch ist die Masse geringer. Um einen Atomkern zu beschleunigen, brauchst Du eine geringere Kraft, als Du bräuchtest, um die darin enthaltenen Nukleonen zu beschleunigen, wenn sie nicht im Kern gebunden wären. Und wenn Du das Atom auf eine Waage legst, dann zeigt sie weniger an, als wenn Du das mit den Nukleonen tust (natürlich gibt es keine Waagen, die in der Lage wären, einzelne Atome zu wiegen, aber das ist ein rein praktischen Problem; 1023 Atome zu wiegen ist kein Problem).

Umgekhrt kann aber die Masse eines Systems auch größer sein als die Masse seiner Teile. Betrachten wir z.B. einen heißen Hohlraum. Aufgrund der Hitze ist er mit Licht gefüllt. Wie gesagt, haben Photonen keine Masse, aber dennoch trägt das Licht im Hohlraum zur Masse bei.

Masse ist nicht das Gleiche wie Materie. Masse ist eine Eigenschaft eines Systems. Es ist nur so, daß im uns unmittelbar zugänglichen Bereich die Masse wesentlich größer ist als alle sonstigen auftretenden Energien, und daher kann man in diesem Bereich die Massen einfach aufaddieren (weil die Beiträge anderer Energien einfach vernachlässigbar klein sind).

Zitat:
Dieses ruhende Objekt von dem du erzählt hast, muss doch " da sein " .
Nun, da Licht niemals ruht (und dasselbe auch für alle anderen masselosen Teilchen gilt), wäre dieses Argument ohnehin aufs Licht nicht anwendbar. Allerdings ist auch Licht "da". Es hat Energie und Impuls, und alles, was Energie und Impuls hat, ist ganz offensichtlich "da".

In der Tat sind es auch Energie und Impuls, mitttels derer man überhaupt feststellen kann, daß ein Objekt "da ist": Ein Objekt, mit dem man keine Energie und keinen Impuls austauschen kann, ist schlichtweg nicht nachweisbar. Man kann es nicht sehen (dazu müßte es Licht reflektieren, das bedeutet aber einen Impulsaustausch mit Licht), man kann es nicht tasten (dazu brächte es eine Kraft, also wiederum einen Impulsaustausch), man kann es nicht hören (Impulsaustausch mit dem Trommelfell), man kann es nicht als Wärme spüren (Energieaustausch mit dem Körper), und man kann es auch nicht messen (Austausch von Energie und/oder Impuls mit dem Meßgerät).

In der Tat ist einer der wichtigsten Formalismen der Physik zur Beschreibung von Systemen, der Hamilton-Formalismus, letztlich eine Methode, um das Verhalten eines Systems vollständig aus seiner Energie herzuleiten.

Zitat:
Alles was existiert, zeichnet sich doch dadurch aus, dass es eine Form hat, dass es sich vom Nichts abhebt, unterscheidet. Wenn es sich jedoch vom Nichts unterscheidet, muss es etwas anderes sein als Nichts.
Nein. Elementarteilchen (also die grundlegenden Bausteine der Materie) haben nach heutiger Kenntnis keine Form (bzw. sie sind "punktförmig", haben also keine Ausdehnung). Form kommt erst dadurch zustande, daß aus diesen Teilchen Strukturen aufgebaut sind. Die Form der Atome wird dadurch bestimmt, daß die Elektronen in bestimmter Weise mit dem Kern wechselwirken. Die Form des Kerns spielt hierfür höchstens sehr indirekt eine Rolle (da der Atomkern selbst zusammengesetzt ist, hat er selbstverständlich auch eine Form), und Elektronen sind ohnehin nach bisherigem Kenntnisstand "formlos".

Allerdings hat die Form mit der Masse überhaupt nichts zu tun. Elektronen haben, wie gesagt, keine Form, aber durchaus eine Masse.

Zitat:
Wenn jetzt Nichts keine Masse besitzt, dann muss doch das existierende Objekt Masse besitzen.
Diesen Schluß verstehe ich nicht. "Wenn jetzt Nichts keinen Verstand besitzt, dann muß doch das existierende Objekt Verstand besitzen." Hat also das Elektron einen Verstand?

Zitat:
Sonst könnte ich es ja auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigen.
Hier währen wir wieder beim Lich ^^
Alles ein Teufelskreis ...., und für mich unverständlich.
Man kann ein Objekt prinzipiell nicht auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigen. :-) Entweder es hat eine Masse, dann bleibt seine Geschwindigkeit immer unterhalb der Lichtgeschwindigkeit, oder aber es ist masselos, dann hat es bereits Lichtgeschwindigkeit, kann also logischerweise nicht auf diese beschleunigt werden.

Zitat:
(quote)Eine andere Betrachtung ist, daß die Masse die kleinste Energie angibt, die ein Teilchen haben kann (E=mc²). Photonen können eine beliebig geringe Energie haben (die Energie eines Photons ist proportional zu seiner Frequenz, und die kann beliebig klein sein). Da seine Energie also nach unten nicht bzw. nur durch Null begrenzt ist, ist seine Masse also Null (das ist es, was man mit "masselos" meint).(/quote)

Das versteh ich nicht. Hat ein Photon auch eine Frequenz? Ich dachte nur Wellen haben eine Frequenz.
Nun, Licht hat bekanntlich eine Frequenz (klar, es ist ja auch eine elektromagnetische Welle). Nun "besteht" aber Licht aus Photonen. Die Energie dieser Photonen hängt mit der Frequenz des Lichts zusammen (E = h·f, wobei h das Plancksche Wirkungsquantum ist). Insofern kann man durchaus sagen, daß das Photon eine Frequenz hat, da sich Licht dieser Frequenz genau aus solchen Photonen (und nur aus solchen Photonen) "zusammensetzt". Mit Photonen anderer Energie bekommt man Licht anderer Frequenz.

Die (sprachliche) Beschreibung des Lichts ist deshalb so kompliziert, weil das Licht eigentlich weder Teilchen noch Welle ist, sondern wir haben ein Quantenfeld. Das Quantenfeld ist aber etwas, das es in unserer Erfahrungswelt nicht gibt. Nun verhalten sich Quantenfelder unter bestimmten Umständen so, wie wir es von Teilchen erwarten würden, und unter bestimmten anderen Umständen so, wie wir es von Wellen erwarten würden. In den Fällen, in denen sich das Licht "teilchenartig" verhält, sprechen wir von Photonen. In den Fällen, in denen sich das Licht "wellenartig" verhält, sprechen wir von elektromagnetischen Wellen. Ähnliches gilt auch für alle anderen Quantenfelder, z.B. Elektronen: Zum Teil kann man sie als Teilchen betrachten, zum Teil kann man sie als Wellen behandeln ("Materiewellen"). Und in bestimmten Fällen müssen beide Aspekte berücksichtigt werden, etwa beim Doppelspaltexperiment: Die Durchquerung der Spalte kann man sehr gut mit dem Wellenbild beschreiben, damit bekommt man dann die Interferenz. Das Auftreffen auf dem Schirm hingegen wird gut mit dem Teilchenbild beschrieben, damit bekommen wir dann den lokalen Auftreffpunkt.

Zitat:
Oder meinst du die Schwingung des Photons?
Nein, ich meine jene Eigenschaft des Photons, die die Frequenz der elektromagnetischen Welle bestimmt, die "aus" diesen Photonen "besteht".

Zitat:
Wenn Photonen allerdings noch schwingen und sie sich gleichtzeitig mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegen, dann muss sich das Photon doch mit Überlichgeschwindigkeit bewegen !!
Oder bezeichnet die Lichtgeschwindigkeit die Geschwindigkeit eines Protons. Also die " Geschwindigkeit" seiner Frequenz plus die Geschwindigkeit " mit der es sich fortbewegt " ?
Da Photonen nicht schwingen, erübrigen sich diese Überlegungen.

Zitat:
Aber wenn du dann sagst, die Energie eines Protons sei proportional zu seiner Frequenz, würde das ja bedeuten, dass mit abnehmender Energie die Geschwindigkeit des Protons abnimmt!?!
Das kann ja nicht sein.
Du meinst wohl, eines Photons (die Geschwindigkeit eines Protons, ein Kernbaustein, nimmt in der Tat ab, wenn seine Energie abnimmt, aber ich glaube nicht, daß Dich das überrascht :-))

Die Energie eines Photons hat nichts mit seiner Geschwindigkeit zu tun (die ist ja immer c). Sie hat etwas mit seinem Impuls zu tun (sie ist proportional zum Impuls), aber beim Photon bedeutet ein geringerer Impuls nicht eine geringere Geschwindigkeit (im Gegensatz zu massebehafteten Teilchen). Es ist einfach so, daß Licht geringerer Frequenz aus Photonen geringerer Energie "besteht". Und diese Frequenz (und damit die entsprechende Energie) kann beliebig klein sein.

Zitat:
Die andere Möglichkeit wäre, dass wenn die Frequenz abnimmt, die Geschwindkeit des Protons zunimmt, " mit der es sich fortbewegt " !
Wenn diese Geschwindigkeit also zunehmen würde, würde das Proton allerdings nicht an Energie verlieren !!!!
Das würde heißen , Protonen sind nicht in der Lage Energie abzugeben. Wie kann dann aber Licht zum Beispiel die Erde erwärmen ?
Sollte sich damit erübrigt haben.

Zitat:
Wenn Licht Energie in Form von Wärme abgibt, besitzt es logischerweise weniger Energie.
Weniger Energie bedeutet entweder weniger Masse, oder niedrigere Geschwindigkeit !?
Nein, geringere Frequenz des Lichts. Sofern das Licht nicht ohnehin vollständig absorbiert wurde (was bei der Erwärmung der Regelfall ist). Ein Beispiel für eine Energieabgabe ist der Compton-Effekt: Hier wird ein Photon an einem Elektron gestreut (anschaulich: es stößt das Elektron). Dabei gibt es Energie (und Impuls) ans Elektron ab. Das gestreute Licht hat dann eine dementsprechend geringere Frequenz, bewegt sich aber weiterhin mit Lichtgeschwindigkeit weiter.

Zitat:
Da wir das mit der Geschwindigkeit ausschließen können, muss es an Masse verlieren.
Nein. Es hat ja gar keine Masse, die es verlieren könnte. Es verliert Energie und Impuls (aber anders als bei Teilchen mit Masse bedeutet ein geringerer Impuls keine geringere Geschwindigkeit).

Zitat:
Wäre das dann Energiegewinnung durch Masseverlust, wonach derzeit so intensiv geforscht wird?
Nein. Energie"gewinnung" durch Masseverlust tritt bei Kernfusion und Kernspaltun auf (bei Kernfusion ist es direkt der oben beschriebene Massendefekt; bei Kernspaltung beruht der Energiegewinn darauf, daß der Massendefekt bei sehr großen Kernen wieder abnimmt.

Zitat:
Dadurch könnte ich doch Licht "energiefrei" machen!? Das würde bedeuten, dass die Amplitute der Lichtwelle gleich Null ist, oder das Photon an Geschwindigkeit verliert !? Beides ist doch nicht möglich?
Wenn man Licht "energiefrei" macht, dann ist es weg. Man könnte das natürlich auch dadurch beschreiben, daß die Amplitude der Lichtwelle Nulll ist: Eine Welle mit Amplitude Null ist schlicht und einfach keine Welle mehr. Die Amplitude ist ja (im Wellenbild) die maximale Feldstärke; Amplitude Null bedeutet also maximale Feldstärke Null, oder kurz: kein Feld.

Zitat:
Das heißt beide Modele sind hier nicht zu gebrauchen.
Mit welchem Model erklöre ich mir dann diese Eigenschaft von Licht, Energie abzugeben?
Nun, wenn man es mikroskopisch mit Feynman-Graphen betrachtet, dann wird ein Photon mit einer bestimmten Energie vom Elektron absorbiert, und dafür ein Photon mit einer anderen Energie emittiert. Das Elektron behält die Energiedifferenz. Oder anders gesagt: Letztlich gibt es bei der Wechselwirkung von Photonen mit geladenen Teilchen (z.B. Elektronen) nur Absorption (Photon verschwindet, das Teilchen bekommt seine Energie und seinen Impuls) und Emiison (das Teilchen gibt einen Teil seiner Energie und seines Impulses an ein neu gebildetes Photon ab). Allerdings würde durch die Absorption des Photons die Masse des Teilchens geändert, was nicht sein darf, deshalb existiert der Zwischenzustand nur virtuell und muß sofort wieder korrigiert werden (durch Aussendung eines passenden anderen Photons, oder auch durch Wechselwirkung mit einem dritten Teilchen, z.B. mit dem Atomkern im Atom).

Zitat:
(quote)Das ist die Ätherhypothese. Die ist aber heute praktisch tot: Wenn es einen Äther gäbe, dann sollte man ihn nachweisen können. Genauer: Man sollte den "Ätherwind" nachweisen können, genauso, wie man normalen Wind (Luftbewegung) an Schallwellen nachweisen kann. Alle Experimente, die dies versucht haben, sind gescheitert.(/quote)

Aber das kann doch nachgewiesen werden. Wieso kann das nicht die Energie sein, die Licht überträgt?
Eine Schallwelle ist doch auch nur eine größere Masse Energie, die sich eben von dem Normalzustand der z.b Luft unterscheidet. Eigendlich benutzt auch hier die Energie nur das vorhandene Medium, um sich "fortzubewegen" .
Bei Licht kann es doch ähnlich sein.
Wir können es vlt. nur noch nicht richtig nachweisen.

Der Ätherwind müßte das Licht mittragen, so wie der normale Wind den Schall mitträgt. Das heißt, durch den Ätherwind müßte das Licht sich in unterschiedliche Richtungen unterschiedlich schnell ausbreiten. Und das kann man nachmessen; Michelson und Morley wollten genau das tun: Messen, wie schnell sich die Erde durch den Äther bewegt (also gewissermaßen den "Fahrtwind" der Erde messen). Herausgekommen ist aber, daß kein solcher Ätherwind zu finden war. Demnach kann es den Ätherwind nicht geben.

Die denkbaren Auswege, z.B. die Mitführungshypothese, nach der der Ätherwind auf der Erde deshalb nicht nachweisbar ist, weil der Äther mit der Erde mitgeführt wird (so ähnlich wie man im Auto den Fahrtwind nicht bemerkt, weil die Luft im Auto mitgeführt wird) konnten ebenfalls widerlegt werden: Dann müßte sich nämlich der Ätherwind über das Licht nachweisen lassen, das von den Sternen kommt (das stammt ja von außerhalb der Erde).

Zitat:
(quote)Das nennt man dann Absorption; dieses Licht ist danach einfach nicht mehr da.(/quote)

Sry. hab diese Erklärung erst jetzt gesehen. Ist ja eigendlich die Antwort auf meine obigen Fragen.
Aber die Fragen bleiben trotzdem aktuel.
Denn wie kann das Licht einfach Energie abgeben, ohne dass es eben wir oben gefragt langsamer wird?
Der Dreh ist, daß die Energie nicht von der Geschwindigkeit, sondern vom Impuls zusammenhängt. Für Teilchen mit Masse hängt nun der Impuls wiederum von der Geschwindigkeit ab, so daß eine Abhängigkeit der Energie von der Geschwindigkeit herauskommt. Für masselose Teilchen ist das jedoch nicht so; diese bewegen sich bei jedem Impuls gleichermaßen mit Lichtgeschwindigkeit.

Und bei der Absorption ist das Photon danach einfach nicht mehr da. Es gibt in dem Sinne eigentlich nicht Energie ab, sondern es verschwindet und hinterläßt seine Energie dort, wo es verschwunden ist.
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Timeout schreibt:
"Die denkbaren Auswege, z.B. die Mitführungshypothese, nach der der Ätherwind auf der Erde deshalb nicht nachweisbar ist, weil der Äther mit der Erde mitgeführt wird (so ähnlich wie man im Auto den Fahrtwind nicht bemerkt, weil die Luft im Auto mitgeführt wird) konnten ebenfalls widerlegt werden: Dann müßte sich nämlich der Ätherwind über das Licht nachweisen lassen, das von den Sternen kommt (das stammt ja von außerhalb der Erde)."


Ätherwind, den es nicht gibt, den kann man auch mit Sternenlicht nicht nachweisen.
Nach der Mitführungshypothese wird der Äther mitgeführt, so daß es keinen Ätherwind geben kann, weil es keine Relativbewegung zwischen Äther und Beobachter gibt.

Der Timeout verwechselt da was, das von den Sternen ankommende Licht beweist uns nur, daß die Lichtgeschwindigkeit nicht von der Bewegung der Quelle abhängen kann.

Beitrag zuletzt bearbeitet von Horst H. am 30.03.2007 um 20:07 Uhr.
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Irena schrieb in Beitrag Nr. 1033-32:
Ich versuche, obwohl bin kein "Profi" in diesem Bereich. Wenn ich habe fehlerhafter Vorstellung, "Profi" bitte sich melden.
Nun, ein paar Anmerkungen hätte ich schon noch.

Zitat:
Aus dem physikalischen Welt. Licht ist eine elektromagnetische Welle. Kann man reden über sichtbaren Licht (ergibt sichtbaren Farbspektrum) und unsichtbaren: Röntgenstrahlung, Infrarot und etc. Die kosmische Hintergrundstrahlung gehört auch zu Licht.
Licht ist eine Welle (hat Frequenz, Länge und etc). In der Wechselwirkung mit Materie* agiert die Lichtwelle mit einem Austauschteilchen - einem Photon. Es ist ein Wellen - Teilchen Dualismus. Du muss es einfach zu Kenntniss nehmen. Es ist nichts vergleichbares in Mesokosmos (in unserem wahrnehmbaren Maßstab). Es wird angenommen, dass Lichwelle braucht kein Medium - noch ein unterschied zu Mesokosmos.
So wie Du das schreibst, könnte man meinen, daß das Licht an sich eine Welle ist, und diese Welle sendet dann ein Photon aus, um mit Materie zu wechselwirken. Dem ist aber nicht so. Die elektromagnetische Welle und die Photonen sind nicht zwei getrennte Entitäten. Es gibt nur eine Entität – das elektromagnetische Quantenfeld. Dieses Quantenfeld kann nur in bestimmten "Portionen" angeregt werden, das sind dann die Photonen. Das Feld kann unterschiedliche Zustände annehmen, wobei zwei Extremzustände solche mit festgelegter Photonenzahl und solche mit festgelegter Phase sind. Im letzteren Fall haben wir eine kohärente elektromagnetische Welle; in dieser ist nicht festgelegt, wieviele Photonen sich darin befinden; allerdings kann auch hier nur Energie in ganzen Photonen aufgenommen und abgegeben werden. Umgekehrt ist im Fall festgelegter Photonenzahl (insbesondere im Fall eines einzelnen Photons) eine Beschreibung als elektromagnetische Welle eher unangemessen; dennoch zeigen selbst einzelne Photonen Welleneigenschaften (z.B. Interferenz; allerdings braucht man viele Photonen, um das Interferenzmuster zu sehen).

Dasselbe gilt übrigens für alle Materie: Auch ein Fußball kann sich im Prinzip wie eine Welle verhalten. Allerdings gibt es beim Versuch, die Welleneigenschaften eines Fußballs nachzuweisen, in der Praxis unlösbare Probleme. Stellen wir uns einmal vor, wir wollten das Doppelspaltexperiment mit Fußbällen durchführen. Dazu brauchen wir erst einmal zwei Spalte, die natürlich groß genug sein müssen, um einen Fußball durchzulassen. Sagen wir mal, die Spalte seien 30 cm breit, da dürfte ein Fußball wohl gut durchgehen.

Um bei so großen Spalten aber eine Interferenz beobachten zu können, muß die Wellenlänge in einer ähnlichen Größenordnung sein; mit 10 cm Wellenlänge sollten die Interferenzstreifen gut meßbar sein. Nun ist aber die Wellenlänge gerade h geteilt durch den Impuls, somit entspricht einer Wellenlänge von 10 cm beim Fußball ein Impuls von etwa 10-34 kg m/s; ich weiß jetzt nicht, welche Masse ein Fußball hat, aber 100 Gramm sind sicher nicht zu hoch gegriffen. Demnach müßten die Bälle mit einer Geschwindigkeit von 10-33 m/s abgeschossen werden; bei dieser Geschwindigkeit bräuchte ein Ball ungefähr 300 Billionen Jahre, also etwa das 20000-fache des Alters des Universums, um den Durchmesser eines einzigen Atoms zurückzulegen. Schon alleine aus diesem Grund werden wir wohl niemals Interferenz an Fußbällen beobachten. Das bedeutet aber nicht, daß es nicht prinzipiell auch bei Fußbällen möglich wäre. Es liegt eben nur nicht im Bereich des für uns Möglichen.

Zitat:
Noch mal. Lichtwelle besteht nicht aus Photonen (Du hast in deinem Schreiben genannt "Protonen" - es sind positiv geladen Atomkernteil). Man kann nich sagen, das so und so viel Photonen dringen jetzt durch den Raum. Photonen kommen zur Geltung in Wechselwirkung mit Materie*, in dem sie verkörpern den Quanten.
Das kommt darauf an, wie man das Licht erzeugt. Wenn man z.B. ein einzelnes, angeregtes Atom hat, und dieses zerfällt (und man hat nachgeprüft, daß es tatsächlich schon zerfallen ist), dann kann man schon sagen, daß da ein einzelnes Photon vom Atom wegfliegt. Allerdings ist es dann nicht sonderlich sinnvoll, dieses als elektromagnetische Welle zu beschreiben. Umgekehrt kommt aus dem Laser in guter Näherung eine kohärente elektromagnetische Welle; allerdings ist es hier in der Tat nicht möglich, eine definierte Photonenzahl anzugeben.

Zitat:
Materie*. Alles was du siehst, nimmst wahr, was hat eine Masse - es ist eine baryonische Materie. Es ist eine Materie aus der Teilchen, die haben halbzahligen Spin (Eigendrehimpuls). Atomare Materie oder stoffliche Materie ist nur ein Teil (vielleicht grosseren) der baryonische Materie (Protonen und Neutronen aus 3-er Quarks im Kern und Elektronen). Z.B. Neutrinos gehören auch zu Baryonische Materie.
Hier gehen ein paar Begriffe durcheinander. Teilchen mit halbzahligem Spin heißen allgemein Fermionen. Baryonen sind die Quarks und alles, was aus ihnen aufgebaut ist; letzteres selbst dann, wenn es sich dabei um Bosonen handelt (beispielsweise ist der Heliumkern ein Boson, aber dennoch ein Baryon). Elektronen und Neutrinos sind ebenfalls Fermionen, aber keine Baryonen, sondern Leptonen. Der Grund, warum normaler Materie auch "baryonische Materie" genannt wird, ist, daß normale Materie immer Baryonen enthält, und diese den Großteil ihrer Masse ausmachen (die Elektronen sind zwar wichtig für den Ladungsausgleich, die Chemie und die Größe der Atome, aber ihr Beitrag zur Masse ist eher vernachlässigbar).

Zitat:
Es gibt noch eine Art von Materie - Bosonen oder bosonische Materie - mit volzahligen Spin. Sie kann (aber nicht muss) keine Masse besitzen, nur Energie. Dazu gehören unter anderen auch Gluonen und Photonen. Gluonen tauschen Farben (nicht verwechseln mit Farben des Lichts) und sind für die starke Kraft verantwortlich und in Gegensatz zur Photonen sie (Gluonen) können miteinander wechselwirken. Photonen übertragen e/m Ladung. Die wird absorbiert oder emitiert von der Materie.
Zu den Farben: Um Verwechslungen zu vermeiden, spricht man bei Quarks und Gluonen besser von Farbladungen. Photonen übertragen keine Ladung, sondern sie wechselwirken mit Ladung (bzw. geladenen Teilchen). Gerade weil sie ungeladen sind, also keine Ladung übertragen, wechselwirken sie nicht miteinander (zumindest nicht in führender Ordnung). Die Gluonen wechselwirken miteinander, weil sie selbst eine Farbladung tragen, also Farbladung übertragen.

Zitat:
Gleich die Fragen zu Timeout:
(quote)Eine andere Betrachtung ist, daß die Masse die kleinste Energie angibt, die ein Teilchen haben kann (E=mc²).(/quote)
Masse. Ist es nicht eine von Problematik der moderne Physik - die Masse? Z.B. Proton (oder Neutron) hat viel (tausende Male) großere Masse als Summe der Masse seinen 3-er Quarks. Deswegen wird es angenommen, das Proton hat ganze Quarksee, die meisten aber neutralisieren sich bei Wechselwirkung und zu Vorschein kommen nur 3 Valenzquarks. Masse aber wird´es von ganzen Quarksee erzeugt.
Es ist in der Tat so, daß ein großer Teil der Masse der Nukleonen nicht von den Valenzquarks, sondern von den "Seequarks" stammt. Das ist aber kein Problem, sondern läßt sich berechnen.
Ein Problem sind die Massen in der Physik nur insofern, als nicht bekannt ist, warum die Teilchen gerade diese Massen haben. Die Massen der Elementarteilchen müssen ins Modell hineingesteckt werden. Das ist nicht so schön, weil es ziemlich viele Zahlen sind. Man würde die Massen lieber aus tieferliegenden Prinzipien ableiten.

Zitat:
(quote)Photonen können eine beliebig geringe Energie haben (die Energie eines Photons ist proportional zu seiner Frequenz, und die kann beliebig klein sein). Da seine Energie also nach unten nicht bzw. nur durch Null begrenzt ist, ist seine Masse also Null (das ist es, was man mit "masselos" meint).(/quote)
Photonen sind Quanten des e/m Feldes. Also sie können nicht beliebig geringe Energie haben. Sie sind die kleinste mögliche Energiemenge.
Photonen einer bestimmten Frequenz haben eine bestimmte Energie; Licht dieser Frequenz kann nur ganzzahlige Vielfache dieser Energie aufnehmen oder abgeben. Aber für die Frequenz elektromagnetischer Wellen gibt es keine Untergrenze.

Das kann man vergleichen mit Geldstücken: Mit Euromünzen kann man nur ganze Eurobeträge zahlen, aber das heißt nicht, daß kleinere Beträge nicht gezahlt werden könnten – nur eben nicht mit Euromünzen. Mit 50-Cent-Münzen kann man Vielfache von 50 Cent zahlen, mit 10-Cent-Münzen kann man Vielfache von 10 Cent zahlen, und mit Centmünzen kann man beliebige Centbeträge zahlen. Im Unterschied zum Geld hört es aber bei den Photonen nicht irgendwo auf. Es gibt Photonen für beliebig kleine Energiebeträge, die gehören dann zu elektromagnetischen Wellen entsprechend geringer Frequenz. Mit Mikrowellen-Photonen kann man eben kleinere Energiebeträge übertragen als etwa mit Infrarot-Photonen oder gar Gammastrahlen-Photonen. Aber mit Rundfunk-Langwellenfrequenz-Photonen können noch geringere Energien übertragen werden. Und ein 50-Hertz-Photon hat nochmal weniger Energie usw.

Zitat:
Die Masselossigkeit des Lichts m.E. kann erklärt werden durch nicht Wechselwirkung untereinander. Die verschidene Lichtwellen dringen durch den Raum ohne Wechselwirkung mit einander.
Gluonen sind auch masselos, obwohl sie ziemlich stark miteinander wechselwirken.

Zitat:
Was erzeugt die Masse der stofflichen Materie? Die Wechselwirkung der Teilchen. Ich stelle mir vor die Teilchen wie eine Gruppe der Menschen, die spielen Handball. Nur es ist nicht ein Ball - mehrere Bälle. Es sind Austauschteilchen, z.B Photonen. Die Bewegung des Bälle, wie ein Gummiband, verbindet unsichtbar die Gruppe. Keine von Spielern darf verlassen den Spiel, weil kein Ball darf fallen. Durch den Austausch der Bällen entsteht in Quantenwelt eine Masse. Wenn ich so stelle mir die Masse vor, dann wird klarer, warum Licht hat keine Masse. Licht ist der Ball. Für den Bewegung des Balls sind erforderlich Spieler. Ohne die ist er nichts. Er - Licht - bewegt sich durch den kosmischen Raum, wird erzeugt von eine Lichtquelle, bis er trifft auf anderen Spieler -Materie, mit der er wechselwirkt.
Das Bild trifft aber nicht die Realität. Wie gesagt, Gluonen wechselwirken miteinander, und haben dennoch keine Masse.
Es gibt allerdings tatsächlich einen Wechselwirkungsmechanismus, mit dem man die Massen erklären will: Den Higgs-Mechanismus. Der Punkt ist, daß die Werchselwirkung mit einem konstanten Skalarfeld zu einem Verhalten führt, als ob ein Teilchen Masse hätte. Dieses hypothetische Feld nennt man Higgs-Feld. Leider trifft Dein Bild aber auch hier nicht zu: Die Wechselwirkung der geladenen Teilchen erfolgt direkt mit den Higgs-Teilchen (also so, wie das Photon mit dem Elektron wechselwirkt), nicht durch Austausch von Teilchen (also so, wie zwei Elektronen über virtuelle Photonen wechselwirken). Und selbst wenn man das Higgs-Feld in der Analogie als Ball sieht, stimmt Deine Vorstellung nicht: Das Higgs-Teilchen selbst müßte nämlich eine ziemlich große Masse haben.

Zitat:
(quote)Wenn Licht Energie in Form von Wärme abgibt, besitzt es logischerweise weniger Energie.(/quote)
Ein gedanklicher Experiment. Du hast eine flaches Gefäss mit Wasser gefüllt. Etwa in den Radius-Mitte liegt ein Stein. Du wirfst anderen Steinchen in der Mitte und erzeugst eine Wasser-Welle. Und jetzt die Frage: wird es Energie der Welle, oder Frequenz, oder Länge, oder weis nicht noch was, geändert durch den ersten - störenden - Stein?
Der Stein wird die Welle reflektieren. Wenn der Stein schwer genug ist, wird die Welle vermutlich den Stein nicht nennenswert bewegen (das Analogon zum Aufheizen tritt also in Deinem Gedankenxperiment gar nicht auf). Ist der Stein leicht genug (bzw. sind die Wellen stark genug), dann wird er durch die Wellen bewegt werden, und damit auch die Frequenz der reflektierten Wellen ändern (Doppler-Effekt!)

Zitat:
M.E. es wird kurz hinter den Stein ein Störung auftretten, aber wenn genug Abstand bis zu Rand - Welle wird an Rand fast unverändert auftretten. Es wird um die Menge Energie wenige am Rand auftreten, die ist an den störenden Stein abgegeben.
Das kommt drauf an. Die Störung durch den Stein wird mit der Entfernung abfallen. Aber wenn die Welle durch lokale Störungen in der Nähe des Steins erzeugt wurde, dann wird dieser Teil der Welle ebenso schnell abfallen. Wobei es auch auf die Wellenlänge des Lichts ankommt. Lange Wellen werden vom Stein praktisch nicht gestört. Hinreichend kurze Wellen werden hingegen abgeschattet (Vergleich: Du kannst einen Stern hinter dem Mond nicht sehen!)

Zitat:
Die Materie Verteilung in Universum lässt die Licht der Sterne ähnlich ausbreiten. Die kosmische Objekte sind wie Sandkörner in grosseren Wassergefäss. Es werden kleine Störungen an Gravitationsfeld der massenreichen Objekte beobachtet. Aber hinter der Objekten die Welle schliesst sich wieder. Sie verliert auch etwas an Energie und zwar um die Menge, die sie hat mit dem Objekt wechselwirken lassen.
Äh, wovon sprichts Du jetzt, vom Licht oder von der Gravitation?

Zitat:
Aber viel bedeutender Energieverlust ist durch den Fortschreiten der Welle durch den Raum.
Nein, da geht keine Energie verloren.

Zitat:
Z.B. Sonne in einem bestimmten Punkt Z ausstrahlt der Licht, deren gesamte Energie kan mit M bezeichnet werden. In diesem bestimmten Punkt ist die Energie M verteilt auf dem Kugel, deren Oberfläche = Sonnenoberfläche. Nach einem Tag wird es die gleiche Menge verteilt auf den Kugeloberfläche, deren Grösse um Potenzen grösser als anfängliche Fläche. Aber es geht um die gleiche Energiemenge!
Das stimmt zwar, aber ich sehe nicht, worauf Du hinaus willst. Beachte aber, daß die Energie eben nicht verloren geht, sondern nur auf einen größeren Raum verteiilt wird. Was sich verringert, ist die Energiedichte. Dies gilt übrigens in der Form nur, solange die Photonendichte noch groß genug ist. In hinreichend großer Entfernung werden nur noch einzelne Photonen empfangen, und die bekommt man wiederum entweder ganz oder gar nicht. Da die Frequenz des Lichts mit der Entfernung nicht abnimmt (von der Expansion des Universums wollen wir hier mal absehen), bleibt auch die Größe der "Energiepakete" gleich.
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Zitat:
Das ist ähnlich den Behauptungen vor ein paar Jahren, die Mozartsinfonie mit dem 3- oder 4- oder was weiß ich fachen der Lichtgeschwindigkeit übertragen zu haben. (Der Physiker Nimtz)

Die Frage bei solchen ,,Überlichtgeschwindigkeiten,, ist doch doch immer wurde die komplette Information übertragen?

Im Fall der Mozartsinfonie kam ja nur etwas auf der anderen Seite heraus wo man in entfernten Sinn noch eine Verbindung mit der Sinfonie erkennen konnte ,d.h es wurde nicht die komplette Information übertragen sondern nur winzige Bruchstücke..

Dies habe ich aus einer Alpha Centauri Sendung die sind teilweise echt interssant und es leuchtete auch ein wenn auch teilweise sehr kompliziert...


Zitat:
Winfuture.de hat geschrieben:

"Wissenschaftler "überholen" Lichtgeschwindigkeit

Bisher galt immer: nichts kann schneller sein als das Licht. Wissenschaftlern des japanischen Elektronikriesen NEC ist es nun jedoch gelungen, einen Lichtstrahl über die Geschwindigkeit des Lichts hinaus zu beschleunigen. Bisher nahm man an, dass dies eine nicht zu durchbrechende Konstante sei.

Bei dem Experiment wurde ein Lichtstrahl durch eine speziell präparierte Kammer mit Caesium-Atomen geleitet. Der Strahl traf am anderen Ende 62 Nanosekunden früher ein, als unter normalen Bedingungen zu erwarten ist. Dies widerspricht nach Angaben der Forscher nicht den Theorien Einsteins, beweist aber, dass die weitläufige Meinung, dass nichts schneller sei als Licht sei, nicht immer zutrifft.

Diese Aussage gelte nur für Objekte mit einer festen Masse. Bei Licht handelt es sich jedoch um Wellen, so dass in einem Vakuum keine Grenzen für seine Geschwindigkeit gelten, hieß es. Durch eine extreme Abkühlung der mit Caesium gefüllten Kammer, konnte das Licht mit mehr als 300 000 Kilometern pro Sekunden "reisen"."

Ist hier die komplette Information übertragen worden? Oder wurde nur gemessen ob überhaupt etwas ankommt?

Dann frage ich mich
Zitat:
so dass in einem Vakuum keine Grenzen für seine Geschwindigkeit gelten, hieß es
wie geht dass denn?
Ist im Universum nicht auch grösstenteils ein Vakuum, sogar ein millionenfach höheres als man es mit allen technischen Mitteln hier auf der Erde überhaupt erzeugen könnte.....

Hoffe es hat niemand diese Fragen schon zuvor gestellt habe die Disskussion nicht genau verfolgt verstehe auch vieles nicht und habe deshalb nicht alles gelesen........

PS: hoffe ich habe hier nicht den thread zugemüllt xD
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Hallo Timeout,

danke dir, dass du dein Zeit opferst mit aufklärischer Arbeit.

Wenn ich habe geschrieben baryonische Materie - dann hatte eigentlich gemeint: fermyonische Materie. Beide Begriffe sind mir fremd und irgendwie ähnlich klingen. Obwohl ich denke, es ist wichtig zu unterscheiden.

Über Photonen hatte ich gedacht, sie sind alle gleich, wie z.B. ein up-Quark. Ist es nich so, dass man beschreibt Verfall und Umwandlung von Elementarteilchen einfach mit Bezeichnung "Photon", ohne konkretisieren welche Energiemenge er trägt?
Ist ein up-Quark identisch mit anderen up-Quark? Er hat, bzw. kann haben verschiedene Farbladungen.
Könnte man nicht es (Photon mit verschiedenen Frequenzen, Quarks mit verschiedenen Farbladungen) vergleichen mit biologische Phänotyp. Wir sind alle eine biologische Art - Menschen, obwohl jede von uns hat auch eigenen Genenzusammenstellung? In dem Sinne Photon wird es genannt eine Art Teilchen, von den jede hat individuelle Frequenz.

Mit der Energieverlust - ich habe mich nicht richtig ausgedruckt. Ich hatte gemeint Energiedichte. Also ein Objekt
nähe der Lichtquelle wird mehr Energie bekommen als auf einem entferntem Ort.

In Beispiel mit Wassergefäss wird Wasserwelle m.E. Teil eigener Energie an der Stein abgeben, egal ob er wird bewegt oder nicht. So der Wind nimmt ab nach dem Wald, durch den er weht. In dem Sinne wird es nicht nur Energiedichte des Lichtes reduziert. Es wird gesamte Energie reduziert (nicht verlorengegangen!) durch Wechselwirkung mit Materie. Z.B. Erderwärmung bringt zu (vielleicht nicht nennenswerten) Energieverlust des Sonnenlichts. Oder?

Na ja, jetzt muss ich alles noch verdauen.

Noch mal danke

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Wer nicht manchmal das Unmögliche wagt, wird das Mögliche nie erreichen
Beitrag zuletzt bearbeitet von Irena am 31.03.2007 um 18:07 Uhr.
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Hallo.
Um noch einmal auf das Ausgangsthema zurückzukommen:
Ob etwas schneller als das Licht sein kann, hängt eigendlich nur von dem Bezugssystem ab.
Die Erde dreht sich zum Beispiel mit einigen Tausend Kilometern pro Stunde um die Sonne.
Darüber hinaus dreht sich die Erde im ihre eigene Achse.
Das heißt wir müssten auf der Erde ein Teilchen "nur" auf Lichtgeschwindigkeit minus diese einige Tausend Kilometer pro Stunde minus einige Tausend Kilometer ( der Erdumdrehung) beschleunigen und schon hätten wir ein Teilchen , das sich in Relation zur Sonne mit Lichtgeschwindikeit um die Sonne bewegt,( bzw. auf kleinen Abschnitten auf der Umrundung der Sonne).
Anders könnte man hergehen und ein "etwas längeres " Projektil auf zum Beispiel 0,75 c beschleunigen.
In diesem Projektil wird nun ein weiteres Projektil auf 0,75 c beschleunigt.
Somit hätte man relativ zur Erdoberfläche eine Geschwindigkeit des inneren Geschosses von 1,5 c !
Oder wo ist hier der Haken?
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Beiträge: 173, Mitglied seit 12 Jahren
@lukas

Die Geschwindigkeiten darfst du nicht klassisch addieren. Es geht relativistisch, also (0,75c+0,75c)/(1+0,75*0,75)=1,5c/1.5625=0,96c.
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Beiträge: 27, Mitglied seit 12 Jahren
Aber wieso das denn???
Wenn ein Boot mit V (Motor) = 4 m/s einen Fluss mit der Geschwindigkeit V (Fluss) = 2 m/s hinunterfährt, dann ist das Boot doch auch V(Motor) + V(Fluss) = 6 m/s schnell !!!
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Beiträge: 173, Mitglied seit 12 Jahren
Bei den kleinen Geschwindigkeiten kann die Zeitdilatation (die ja Grund für die nicht-klassische Addition ist) vernachlässigt werden. Tatsächlich: drücke die beiden Geschwindigkeiten in Lichtgeschwindigkeiten aus und addiere sie relativistisch (und dann wieder zurück im m/s umwandeln).
4m/s= 1,3342563807926081983023068578997*10^-8 c
2m/s= 6,6712819039630409915115342894984*10^-9 c

(v1+v2)/(1+v1*v2)= (1,3342563807926081983023068578997*10^-8+6,6712819039630409915115342894984*10^-9)/(1+1,3342563 807926081983023068578997*10^-8*6,6712819039630409915115342894984*10^-9)=2,00138457118891229745 34602868488*10^-8/(1+8,9012004484289474573927197187791*10^-17)=2,00138457118891229745346028684 88 *10^-8c.

Dies ist 5,9999999999999994659279730942587 m/s also ziemlich na an die "klassischen" 6. Wenn man sich aber der Lichtgeschwindigkeit annähert, wird die Abweichung zwischen dem "klassischen" und dem tatsächlichen Wert größer - da "bewegte Uhren gehen langsamer".
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Beiträge: 362, Mitglied seit 13 Jahren
Um das nochmal zu konkretisieren: Die klassische Addition von Geschwindigkeiten ist falsch!
In diesem Fall ist das Ergebnis 0,000000000000000535... m/s größer als in der Realität.
Umso größer die Geschwindigkeiten sind, um so gravierender ist die Differenz.

Ein Beispiel:
Wir sitzen in einem Raumschiff und befinden uns genau zwischen zwei Sternen - einer vor und einer hinter uns. Wir bewegen uns mt 500 m/s nach vorne. Damit bewegen wir uns auf den einen Stern zu und entfernen uns von dem anderen mit 500 m/s.
Jetzt messen wir die Geschwindigkeit des Lichts von diesen beiden Sternen im Bezug zu uns.
Wie groß ist nun die Differenz der beiden gemessenen Geschwindigkeiten?
2 x 500 m/s = 1000 m/s?

Nein!
Exakt Null.

Klingt komisch, hat auch lange keiner geglaub, bis es im Experiment bewiesen werden konnte.

Und nun eine Hausaufgabe: Wie schnell bewegt sich ein Photon im Bezug auf ein Photon das ihm entgegenfliegt?
Signatur:
>Warum sollte der Mensch, im Rahmen seiner beschränkten evolutionären Entwicklung, geistige Fähigkeiten entwickelt haben, um komplexe temporale Paradoxien korrekt zu erfassen?
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Beiträge: 57, Mitglied seit 12 Jahren
hmm ich würd mal tippen mit c ???

aber in Hausaufgaben machen war ich nie besonders gut...
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Beiträge: 173, Mitglied seit 12 Jahren
Ich habe übrigens selbst eine Frage zu der oben verwendeten RT-Formel. Es ist ja so, dass die Lichtgeschwindigkeit im Caesium größer als im Vakuum ist. Das steht zwar, laut Lexika, "in keinem Widerspruch zu SRT, da weder Information noch Materie übertragen wird". Da habe ich gleich mehrere Fragen. Erstens - warum wird denn keine Information übertragen? Geht etwa das Licht verloren? Nein, sonst würde man nicht seine Geschwindigkeit messen können... Hm...
Zweitens, wie kann man diese Geschwindigkeit (Licht im Caesium) mit den RT-Formeln in Ienklang bringen? Sie ist ja größer als c....
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Beiträge: 27, Mitglied seit 12 Jahren
Zitat:
Nein!
Exakt Null.

Klingt komisch, hat auch lange keiner geglaub, bis es im Experiment bewiesen werden konnte.

Das heißt doch , dass Lichtgeschwindigkeit praktisch unantastbar ist.
Sie lässt sich von nichts beeinflussen, nicht einmal von einem wechselndem Bezugssystem.
Sogar wenn sich das Bezugssystem in die selbe Richtung der Photonen mitbewegt (Raumschiff zwischen zwei Sternen), beträgt die Geschwindigkeit der Photonen in Relation zum Bezugssystemimmer noch c ( da Differenz exakt Null ist) .
WIE KANN DAS SEIN???
Lichtgeschwindigkeit müsste doch demnach unendlich groß sein - ist sie aber nicht.

Gibt es außer diesem Experiement auch noch eine andere logische, theoretische Erklärung???

Ich habe das Gefühl, je mehr man sich mit dem Thema beschäftigt, desto verwirrter wird alles.
Man kommt in immer neuere Dimensionen der Erklärung von Licht.
Hierbei verhält sich die neu gewonnene Erkenntnis exponentiell zur Schwierigkeit des Verstehens.
Das Schaubild ist durch eine senkrechte Asymptote begrenzt!
Über die Gleichung der Asymptote lässt sich streiten - x = Weltverständnis ...
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Beiträge: 362, Mitglied seit 13 Jahren
Zitat:
hmm ich würd mal tippen mit c ???
Korrekt. ^^

Zitat:
Das heißt doch , dass Lichtgeschwindigkeit praktisch unantastbar ist.
Richtig.

Zitat:
Lichtgeschwindigkeit müsste doch demnach unendlich groß sein - ist sie aber nicht.
Lichtgeschwindigkeit ist immer Lichtgeschwindigkeit, ist immer 300.000 m/s^^

Zitat:
WIE KANN DAS SEIN???
Sehr gute Frage. Die Antwort: Die Relativität der Zeit.
Jeder Beobachter hat eine eigene Zeit"geschwindigkeit" und jedes Objekt, dass er betrachtet bewegt sich in einer anderen Zeitgeschwindigkeit - abhängig von seiner Geschwindigkeit zu Beobachter.
Eine Uhr, die sich im Verhältnis zu dir schnell bewegt wird schneller ticken, als eine Uhr, die sich im Verhältnis zu dir nicht bewegt. Damit lösen sich alle vermeintlichen Widersprüche auf.
Aber ich will hier nicht den Anschein erwecken, ich hätte hier den totalen Durchblick. Im Gegenteil verstehe ich Problemlösungen, zum Beispiel beim Zwillingsparadoxon auch nicht.
Die RT kapiert niemand so ganz.

Zum Glück gibts die Mathematik. Bei der braucht man nix kapieren um zu Resultaten zu kommen.

Signatur:
>Warum sollte der Mensch, im Rahmen seiner beschränkten evolutionären Entwicklung, geistige Fähigkeiten entwickelt haben, um komplexe temporale Paradoxien korrekt zu erfassen?
Beitrag zuletzt bearbeitet von Chemo am 12.04.2007 um 21:38 Uhr.
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