Perfekter Spiegel

Mal angenommen, man könnte einen perfekten Spiegel herstellen, der einfallendes Licht zu nahezu 100% reflektiert.
Wenn man nun aus einem derartigen Spiegel einen würfelförmigen Raum bauen würde, in dessen Mitte man ein Blitzlicht auslöst - wie lange würde es in diesem Raum leuchten? Wie lange würde der Blitz wohl ständig hin und her reflektiert?

Hallo Uwe,

da sich das Innere deines gedachten Raumes prinzipiell nicht beobachten lässt, macht es physikalisch keinen Sinn, hier von irgendetwas Existierendem zu sprechen.
Man könnte auch sagen, solange man nicht hineinschaut, passiert darin gar nichts. (Kopenhagener Deutung der Quantenmechanik)

mfg okotombrok

Ich könnte doch Sensoren in den Raum einbringen, welche mir anzeigen, ob es hell ist oder nicht.
Das wäre nicht nur theoretisch, sondern auch technisch machbar.

Hallo Uwe,

es gilt das erste thermodynamische Gesetz, der Energieerhaltungssatz, welcher besagt, dass in einem geschlossenen System die Summe der Energie erhalten bleibt. Das Problem ist, dass ein solches System nicht beobachtet werden kann, da jede Beobachtung einer Wechselwirkung mit dem System entspricht und es nicht mehr als ein geschlossenes System angesehen werden kann.
So ist es auch mit deinem Beispiel. Die Sensoren würden die vom Blitzgerät erzeugte Lichtenergie nach außen transportieren und zwar mit Lichtgeschwindigkeit. Die Dauer, die wir dabei ermitteln würden, entspräche der Dauer des Blitzlichtes. Bei herkömmlichen Blitzgeräten wären dass etwa 1/10000- bis 1/500s

mfg okotombrok
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Hallo Okotombrok,

wie ist es, wenn ich in diesem Kasten sitze und beobachte?

Will sagen: sitzen wir nicht alle in so einem Kasten namens Universum und beobachten das nie verlöschende "Blitzlicht"?

Sagt die Kopenhagener Deutung wirklich: Wo wir nicht hinschauen, ist auch nichts?

Was sagst du zu folgendem Gedankenexperiment:

In den besagten Kasten stellen wir ein Blitzlichtgerät mit Zeituhr und verschließen diesen Kasten dann so, dass er das Licht zu 100% innen reflektiert. Zehn Minuten nach vollständigem Verschluss des Kastens löst die Zeituhr den Blitz aus. An einer Wand des Kastens sitzt ein Sensor, der jedoch noch von einem davor angebrachten Spiegel verdeckt ist, so dass die Wand vollständig reflektiert.
Nun wird der den Sensor verdeckende Spiegel meinetwegen nach einem Monat beiseite geschoben, so dass nun der Sensor einfallendes Licht registrieren kann.
Registriert nun der Sensor den Blitz, muss der doch einen Monat da gewesen sein, auch ohne Beobachter, oder? Wir können während des laufenden Monats keine Aussagen über einen eventuellen Blitz machen, jedoch können wir nach Registrierung des Blitzes durch den Sensor doch sagen: Der Blitz wurde ausgelöst, und einen Monat in diesem Kasten hin- und herreflektiert, oder?

Stueps schrieb in Beitrag Nr. 1251-5:

wie ist es, wenn ich in diesem Kasten sitze und beobachte?
Will sagen: sitzen wir nicht alle in so einem Kasten namens Universum und beobachten das nie verlöschende "Blitzlicht"?

Hallo Stueps,

wenn ich in diesem Kasten sitze, wechselwirken die Photonen mit den Elektronen meiner Netzhaut. Die Energie ist dann zwar nicht verloren, aber nicht mehr in Form von Licht vorhanden.
Das gesamte Universum ist wohl das einzige, was als abgeschlossenes System betrachtet werden kann. Aber das ist nicht beweisbar.

Zitat:

Sagt die Kopenhagener Deutung wirklich: Wo wir nicht hinschauen, ist auch nichts?

Na ja, so kann man es vielleicht nicht ausdrücken. Aber zumindest macht es keinen Sinn von etwas zu sprechen, was nicht beobachtet werden kann. Solange wir z.B. die Wechselwirkung eines Elektrons mit einem Messgerät nicht zulassen, kann man nicht von seiner Existenz ausgehen.

mfg okotombrok

Da stimme ich mit dir überein, Okotombrok.

Sorry, hatte meinen Beitrag etwas zu spät noch durch ein Gedankenexperiment ergänzt. Was sagst du dazu?
Aber es läuft ungefähr auf dasselbe wie in deinem vorhergehenden Beitrag hinaus, oder?

Hallo Stueps,

ja, unsere Beiträge haben sich wohl überschnitten. Wir sind nun 'mal schnell ;-)

Stueps schrieb in Beitrag Nr. 1251-5:

Was sagst du zu folgendem Gedankenexperiment:

In den besagten Kasten stellen wir ein Blitzlichtgerät mit Zeituhr und verschließen diesen Kasten dann so, dass er das Licht zu 100% innen reflektiert. Zehn Minuten nach vollständigem Verschluss des Kastens löst die Zeituhr den Blitz aus. An einer Wand des Kastens sitzt ein Sensor, der jedoch noch von einem davor angebrachten Spiegel verdeckt ist, so dass die Wand vollständig reflektiert.
Nun wird der den Sensor verdeckende Spiegel meinetwegen nach einem Monat beiseite geschoben, so dass nun der Sensor einfallendes Licht registrieren kann.
Registriert nun der Sensor den Blitz, muss der doch einen Monat da gewesen sein, auch ohne Beobachter, oder? Wir können während des laufenden Monats keine Aussagen über einen eventuellen Blitz machen, jedoch können wir nach Registrierung des Blitzes durch den Sensor doch sagen: Der Blitz wurde ausgelöst, und einen Monat in diesem Kasten hin- und herreflektiert, oder?

Gehen wir einmal zusätzlich davon aus, im Kasten herrsche Vakuum, sonst wäre er kaum als leer zu bezeichnen, lassen aber die Vakuumfluktuation außen vor, ich weiß nicht, ob die etwas bewirken würde. Selbst dann hätten wir es immer noch mit einer Lichtquelle zu tun, die sich im Kasten befinden muss, sei es ein Blitzgerät oder auch nur ein einzelnes Atom, dessen Elektron Energie in Form eines einzelnen Photons abgibt.
Selbst, wenn wir Blitzgerät und Timer im Sinne des Experiments verspiegeln, so muss doch zumindestens die Blitzröhre freibleiben.
Das Lichtenergie wird sich auf die im Kasten zwangsläufig vorhandenen Elektronen übertragen.

mfg okotombrok

Du sprichst in deinem Experiment von einem Kasten.

Das hat aber zur Folge, das das Licht zu jedem Punkt des Spiegels einen unterschiedlich langen Weg hat. Der Weg zu den Mittelpunkten des Spiegel ist kürzer als zu den Ecken. Der Blitz strahlt schließlich in einem bestimmten Öffnungswinkel. Selbst ein Laser hat einen Öffnungswinkel der größer 0° ist.
Mit jeder Reflexion würde der Blitz in seiner zeitlichen Dauer gestreckt. Auf Dauer würde es zu einem Blitz (falls man noch von Blitz sprechen kann) kommen, der Länger dauert als die Zeit der er zwischen zwei Spiegeln benötigt. Irgend wann wäre nur ein konstantes schwaches Leuchten im Kasten zu erkennen.

Aber immer häufiger treffen sich die Lichtquanten gegenseitig. Nach der Wellentheorie können sie sich gegenseitig verstärken oder auslöschen. Nach der Teilchentheorie weiß ich jetzt nicht was passiert, die Frage muß ich an jemand anders weitergeben. Nach dem Energieerhaltungssatz aber muß das Licht im Kasten weiter existieren.

Hans-m schrieb in Beitrag Nr. 1251-9:

Mit jeder Reflexion würde der Blitz in seiner zeitlichen Dauer gestreckt. Auf Dauer würde es zu einem Blitz (falls man noch von Blitz sprechen kann) kommen, der Länger dauert als die Zeit der er zwischen zwei Spiegeln benötigt. Irgend wann wäre nur ein konstantes schwaches Leuchten im Kasten zu erkennen.

Aber immer häufiger treffen sich die Lichtquanten gegenseitig. Nach der Wellentheorie können sie sich gegenseitig verstärken oder auslöschen. Nach der Teilchentheorie weiß ich jetzt nicht was passiert, die Frage muß ich an jemand anders weitergeben. Nach dem Energieerhaltungssatz aber muß das Licht im Kasten weiter existieren.

Diese Überlegungen kann ich gut nachvollziehen und finde sie für mich auch am plausibelsten.
Da Licht eine endliche Geschwindigkeit besitzt, ist der Lichtstrahl auch nach dem Verlöschen seiner Quelle unterwegs. Das erleben wir jede Nacht, wenn wir am Himmel längst erloschene Sterne beobachten.

Der Strahl in diesem Kasten ist als zunächst unterwegs, auch wenn die Blitzlampe erloschen ist. Er trifft auf den Spiegel und wird dort zurückgeworfen. Damit wird nach meinem Dafürhalten der Spiegel zur neuen Lichtquelle. Inwieweit der Lichtstrahl sich selbst so überlagert, dass er verlischt, weiß ich jedoch nicht. Möglich ist es wohl.

Uwe. schrieb in Beitrag Nr. 1251-10:

Diese Überlegungen kann ich gut nachvollziehen und finde sie für mich auch am plausibelsten.
Da Licht eine endliche Geschwindigkeit besitzt, ist der Lichtstrahl auch nach dem Verlöschen seiner Quelle unterwegs. Das erleben wir jede Nacht, wenn wir am Himmel längst erloschene Sterne beobachten.

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Den Begriff, das der Blitz zeitlich gestreckt wird meinte ich anders.

Gehen wir von einem Würfelförmigen Kasten aus mit einer Kantenlänge von 1 Meter

Die Lichtqelle liegt in der Mitte. der Kammer. der kürzeste Weg ist der Weg senkrecht auf die Spiegelfläche er beträgt 0,5 m
bis zu den Kanten ist der Weg bereits 0,707 m

Das macht zwischen der kürzesten und der längsten Strecke eine Abweichung von 41%

Da das Licht aber aus zahllosen Lichtstrahlen besteht, ergeben sich genauso viele Zwischenwerte.
Bereits nachdem der kürzeste Lichtstrahl 4 mal reflektiert wurde, wurde der weiteste erst 2,8 mal reflektiert.und alle anderen befinden sich irgendwo dazwischen. Der Raum wird von zahllosen, zeitlich versetzten und in alle Richtungen wirkenden Lichtstrahlen durchflutet. Die Ursprünliche Energiedichte, die aus der Blitzlampe ausgesandt wurde verteilt sich nun auf den gesamten Raum von 1 m³

Hallo!

Habt Ihr schon mal zwischen zwei parallel ausgerichteten Spiegeln gestanden. Man kann fast in die Unendlichkeit blicken, aber nur fasst. Schließlich verdeckt der eigene Kopf die Sicht auf unendlich viele Reflexionen. Ich wollte immer mal eine Lochkamera in einen dieser Spiegel einbauen und dann etwas seitlich versetzt von der Senkrechten eine Kerze aufstellen.

Das was ein Sensor in dem vom OP beschriebenen Kasten zu sehen bekäme, perfekte Spiegel vorausgesetzt, ist der Blick in jeweils einen einzigen Strahl, wenn die Blitzlichtquelle punktförmig und der Blitz ultrakurzzeitig ist. Die Blitzquelle muss außerdem entfernt werden, bevor sie nach der ersten Reflektion dem Strahlengang im Weg ist. Der vom Sensor erfasste Leuchtende Punkt würde dabei, wenn die Lichtquelle etwas seitlich der Mittellinie war, in immer kleineren Schritten auf einen Punkt in der scheinbaren Ferne konvergieren. Die seitlichen Spiegel und die oben und unten, über die der Sensor die ursprüngliche Lichtquelle nicht sehen konnte, bleiben ohne Wirkung. Außerdem muss der Sensor gleichzeitig sehen und 100 Prozent reflektieren können.

tschaui
Dieter

Hallo Leute,

Ihr habt Euch etwas ausgdacht und diskutiert über Absolutheiten in der Wirklichkeit, 100%-tige Reflexion, 100%-
tige Abgeschlossenheit, absolutes Vakuum etc. Dies ist eine Diskusion in der Gedankenwelt, in der man sich alles vorstellen kann. Eure Vorstellungen sind alle o.k., solange Ihr mir nicht erzählen wollt, daß Euer perfekter Spiegel irgendwo konkret existiert.
Wenn ich mitspekuliere, würde ich sagen, das Licht leuchtet unendlich hell und unendlich lange.

MfG
Harti

Hallo Harti,

selbst die Wissenschaft arbeitet immer mit idealisierten Systemen, anders könnte sie gar keine Gesetze formulieren.
Und Gedankenexperimente sind so weit verbreitet - ich glaub, sogar auf englisch (oder amerikanisch?) heißt Gedankenexperiment Gedankenexperiment. Das sagt einiges, oder?

Harti hat recht!

Über wirklich ideale Dinge zu diskutieren, die 100% Wirkungsgrad haben ist wirklichkeitsfremd.
Selbst ein Verlust 10^-564872567 Würde den Lichtstrahl nach einiger Zeit komplett in Wärme umwandeln.

Hallo Hans,

jedes von einem Wissenschaftler formulierte Gesetz beschreibt ein idealisiertes System.
Gerade das Idealisieren von Systemen ist eines der wichtigsten Werkzeuge der Wissenschaft.
Bisher konnte man der Wirklichkeit nur so näherkommen.

Harti schrieb in Beitrag Nr. 1251-13:

Hallo Leute,

Ihr habt Euch etwas ausgdacht und diskutiert über Absolutheiten in der Wirklichkeit, 100%-tige Reflexion, 100%-
tige Abgeschlossenheit, absolutes Vakuum etc. Dies ist eine Diskusion in der Gedankenwelt, in der man sich alles vorstellen kann. Eure Vorstellungen sind alle o.k., solange Ihr mir nicht erzählen wollt, daß Euer perfekter Spiegel irgendwo konkret existiert.
Wenn ich mitspekuliere, würde ich sagen, das Licht leuchtet unendlich hell und unendlich lange.

MfG
Harti

Hallo Harti,

Stueps hat recht, in der Naturwissenschaft beschäftigen wir uns immer mit idealisierten Vorgängen.
Aber was meinst du mit "Licht leuchtet unendlich hell"? Wo sollte denn die unendliche Energie herkommen? Ich denke, Licht leuchtet gar nicht. Licht bzw. Photonen sind Bosonen, also Kräfteteilchen. Sie können nicht isoliert existieren. Von Licht sprechen wir dann, wenn Quanten Energien austauschen. In einem Raum, wo sich keine Materie befindet gibt es kein Licht. Es wäre so, als wenn wir ein Auto anschieben, dazu muss Kraft aufgewendet werden. Eliminieren wir dabei Auto und Anschieber, dann bliebe nur noch die Kraft übrig. Wie sähe die dann wohl aus? Nein, ich halte eure Überlegungen für Unsinn.
Glaubt ihr wirklich, man könnte ein Blitzlicht in einem Kasten gefangen halten und eine Woche später wieder freilassen?
Nochmal, von Licht sprechen wir nur dann, wenn Quanten, z.B. Elektronen, miteinander wechselwirken. Im Kasten muss also Materie vorhanden sein, deren Elektronen miteinander wechselwirken. Dabei wird Energie von einem Elektron zum anderen übertragen und zwar mit Lichtgeschwindigkeit. Danach ist es dunkel in der Kiste.
Nach meiner Vorstellung ist Licht nicht etwas, was wir allgemein als etwas Existierendes verstehen. Licht ist nichts Messbares. Was wir letztendlich messen sind unterschiedliche Energiezustände von Elektronen.

mfg okotombrok

Hallo Stueps,

Du hast natürlich recht, daß man nur über Denken die Wirklichkeit erfassen kann und idealisierende Betrachtungsweisen (Theorien, Denkmodelle) ein Mittel dazu sind. Mir kommt es jedoch darauf an,
für mich Denken (Absolutheitsvorstellungen) und Wirklichkeit ( Relatives) auseinanderzuhalten, weil die Vermengung immer wieder zu Mißverständnissen führt.
Auf diesem Hintergrund halte ich z.B. die Annahme einer absoluten Lichtgeschwindigkeit für ein Denkprodukt (Theorie), weil es kein absolutes Vakuum gibt, und ebenso die Ruhemasse "Null" eines Photons, die wir auch niemals messen können.
In diesem Sinne versuche ich mir lediglich selbst Klarheit zu verschaffen. Dies ist auch deshalb häufig nicht ganz so einfach, weil in vielen Fragen, Erörterungen über die Wirklichkeit Absolutheitsvorstellungen versteckt enthalten sind und Absolutes für existent gehalten wird.
Ein besonderes Problem ist in diesem Zusammenang noch das Verhältnis von Mathematik (im Sinne eines präzisen Denksystems, das die genaue Erfassung der Wirklichkeit ermöglicht) und der Wirklichkeit, in der die Absolutheiten der Mathematik ( Null, Unendlich, Imaginäres) nicht existieren.

Also gegen das Nachdenken über einen perfekten Spiegel habe ich nichts einzuwenden, wenn klar ist, daß er nicht wirklich existieren kann.

MfG
Harti

Hallo Okotombrok,

Du sagst m.E. im Prinzip nichts anderes als ich, nur konkreter, unter Anführung der realen physikalischen Gegebenheiten.

MfG
Harti

Hallo zusammen,

in Beitrag-Nr. 1092-1
wurde schon ein ähnliches Thema diskutiert. Es löst zwar nicht die Frage nach dem perfekten Spiegel, relativiert sie aber, da sich die Ausbreitung des Lichtes beliebig verlangsamen lässt.

@Harti

Zitat:

Dies ist eine Diskusion in der Gedankenwelt, in der man sich alles vorstellen kann. Eure Vorstellungen sind alle o.k., solange Ihr mir nicht erzählen wollt, daß Euer perfekter Spiegel irgendwo konkret existiert.

Also einen perfekten Spiegel für magnetische Felder gibt es: Eine Spule aus supraleitendem Marterial.


Gruss
Thomas