Kinetische Energie und E=m*c^2

Claus schrieb in Beitrag Nr. 2041-57:

Ich denke nicht, dass kinetische Energie und Energie der Ruhmasse eine Verbindung haben, weil die kinetische Energie über alle Maßen wachsen kann, während die Energie der Ruhmasse eine definierten Wert hat.

Hallo Claus,

die Verbindung ist zunächst natürlich nur die Intuition, mit der Otto die Formel für Ruhemasse und kinetische Energie nebeneinander stellt, weil sieht ähnlich aus bei "v"="c".
Die Annihilation, die u.a Stueps angesprochen hat, könnte das auch leisten, vorausgesetzt, dass man eine widerspruchsfreie Fortsetzung der Begriffe
kinetische Energie und Ruhemasse auf Photonen zuläßt, also jenseits von "Des hots no nie nit geben - des woa scho imma so".

Claus schrieb in Beitrag Nr. 2041-57:

Das mit dem Grenzprozess verstehe ich so: Ich beschleunige ein Teilchen, z.B. ein Elektron, und irgendwann entspricht dessen kinetische Energie derjenigen seiner Ruhmasse. Ein Aha-Effekt wäre nun gegeben, wenn das Elektron dann (asymptotisch?) Lichtgeschwindigkeit hätte... Aber wir wissen, dass es so ja nicht ist. v=c kann nie erreicht werden. Und die Energie des Teilchens wächst - wie gesagt - bei Annäherung an v=c über alle Maßen.

Die Beschleunigung der Teilchen ist in Deim Prozeß eine Energie die von aussen gegeben wird, wenn sie über alle Maßen wächsen kann.
Wenn die kinetische Energie aus der Ruhemasse stammt, ist die beschränkt.
Nehmen wir an, ein Elektron zerfällt spontan in seine Quarks und die freiwerdende Bindungsenergie wird nicht als Photon abgestrahlt, sondern
geht in die kinetische Energie der Quarks über, die dann mit sehr hoher Geschwindigkeit durch die Gegend fahren;
der Massendefekt des Ausgangsteilchens geht hier in kinetische Energie über.

Wenn man für so einen Zerfall beliebige Größenordnungen/Energiestufen von Elementarteilchen zuläßt, kann man eine Folge von Zerfallsexperimenten
angeben, bei der die Bruchstücke beliebig nahe an die Lichtgeschwindigkeit kommen.

Die grundlegende Frage, wie man einem Photon eine kinetische Energie, korreltiert mit seinem Impuls, zuordnen kann, ist noch zu klären.
Danach kann man Photonen und Zerfallsbruchstücke nebeneinanderstellen und vielleicht hat Otto Recht mit der Äquivalenzannahme.

lg
Thomas

Hallo Thomas,

Thomas der Große schrieb in Beitrag Nr. 2041-61:

Nehmen wir an, ein Elektron zerfällt spontan in seine Quarks . . .

Elektronen als Elementarteilchen werden zu den Leptonen gezählt bestehen nicht aus Quarks. sie können somit nicht in Quarks zerfallen.
Meinst du vielleicht Protonen?

mfg okotombrok

Okotombrok schrieb in Beitrag Nr. 2041-62:

Elektronen als Elementarteilchen werden zu den Leptonen gezählt bestehen nicht aus Quarks. sie können somit nicht in Quarks zerfallen.

Können Elektronen überhaupt noch irgendwie -zerlegt- werden?

Kurt

Okotombrok schrieb in Beitrag Nr. 2041-62:

Elektronen als Elementarteilchen werden zu den Leptonen gezählt bestehen nicht aus Quarks. sie können somit nicht in Quarks zerfallen.
Meinst du vielleicht Protonen?

Hallo Okotombrok,

hast mich voll erwischt! Da habe ich Quark geschrieben!

> Meinst du vielleicht Protonen?
Danke für den Verbesserungsvorschlag. Die kann man nehmen als Beispiel.

lg
Thomas

Hallo Thomas,

das Proton besteht ja schon aus seinen Quarks, deshalb ist es vielleicht als Beispiel auch nicht so gut geeignet, oder? Und Quarks kommen ja auch nur gebunden vor, deshalb kann ein Proton auch nicht in seine (nun freien) Quarks zerfallen, denke ich. Aber vielleicht für deine Betrachtungen egal. Nu fang ich auch schon an, klugzuscheißen...;-).

Claus schrieb in Beitrag Nr. 2041-59:

Entscheidend ist immer der Ort des Geschehens. Dort muss die Energie passen.

Hallo Claus,

ja, da vermute ich auch meinen Denkfehler. Weitere Frage:

Ich entferne mich wie gesagt mit erblichem Anteil an LG vom Kollisionsort. Sehe ich nun ein Elektron-Positronpaar, das aus meiner Sicht eine Gesamtenergie von beispielsweise nur 600 keV hat, und in zwei Photonen von je 300 keV Gesamtenergie zerfällt?

Thomas der Große schrieb in Beitrag Nr. 2041-61:

Danach kann man Photonen und Zerfallsbruchstücke nebeneinanderstellen und vielleicht hat Otto Recht mit der Äquivalenzannahme.

Ich finde auch, dass die Formeln eine ziemliche Verwandtschaft aufweisen, auch wenn man kinetische Energie und Energie-Masseäquivalenz nicht unbedingt nebeneinanderstellen sollte.

Henry schrieb in Beitrag Nr. 2041-60:

Auch von mir mal eine Spekulation: Vielleicht ist es eine Frage der Sichtweise, und Elektron und Positron "vernichten" sich gar nicht, sondern "vereinigen" sich zu einem "Urzustand".

Hallo Henry, da könnte m.E. was dran sein.

Claus schrieb in Beitrag Nr. 2041-59:

Vielleicht trifft hier ja ein Elektron nicht auf ein "Positron", sondern auf ein in der Zeit rückwärts laufendes Elektron (vgl. Beitrag Nr. 1860-39).

Oha, ja. Hab mir grad noch mal unsere Beiträge hierzu angeschaut, meine Güte, war das ne komplizierte Geschichte. Aber m.E. eine mögliche! Interessant ist, dass wir auch damals schon darauf gestoßen sind, dass Paarbildung und Paarvernichtung nicht direkt miteinander vergleichbar sind, da bei Bildung nur ein Gammaquant gebraucht wird, bei Vernichtung jedoch zwei entstehen (müssen).

Vielleicht sollte man mal beide Teilchen in ihren Eigenschaften/Quantenzahlen vergleichen. Ich hatte schon vor einiger Zeit die Vermutung geäußert, dass diese Eigenschaften die wahren Elemente der Natur sind, und auch Elementarteilchen nur zusammengesetzte Ergebnisse dieser Elemente sind. Demnach wären Elektronen z.B. Objekte, die sich aus den Elementen elektrische Ladung, Spin, Masse vollständig (?) bauen und beschreiben lassen. Stellt man diese Elemente¹ des Elektrons nun neben die des Positrons, könnte man vielleicht eine Ursache für die Paarvernichtung finden. Da kommt dann vielleicht Henrys Gedanke ins Spiel, dass die entgegengesetzten (getrennten) Potentiale der Teilchen sich in einem Photon vereinigen und ausgleichen. Sie haben nun wieder ihren angestrebten "Urzustand", wie Henry es nannte, erreicht.
Reine Spekulation das Ganze, versteht sich ja von selbst.

¹Vielleicht ein konkreter Ansatz, der aber vielleicht großer Quatsch ist:
Man vereinigt diese Elemente mathematisch in eine Art Funktion und betrachtet ihre zeitliche Entwicklung. Das macht man mit dem Elektron, dann separat mit dem Positron. Dann fasst man mathematisch beide Funktionen zusammen (man vereinigt sie sozusagen) und betrachtet nun noch einmal mathematisch, wie sich dieses Gesamtsystem zeitlich entwickelt. Die konkrete Ausführung dieser Idee übersteigt meine Fähigkeiten natürlich bei weitem, also komme mir ja nicht jemand mit sowas!!! :ape:

So, jetzt aber vorbereiten auf Fußballabend, den ich in einer Irish-Bar verbringen werde :beer:, freu freu! Allen einen schönen Samstagabend und schönen Sonntag!

Grüße

Hallo Stueps,
Für mich war die Beantwortung meiner Frage eigentlich zu meiner Zufriedenheit erledigt. Natürlich verfolge ich die Diskussion nach wie vor mit Interesse und lerne dazu.
Euer Gedankenaustausch entwickelt sich inzwischen zu weiteren Themen, die mich auch bewegen, aber die ich nicht reif für eine Formulierung hielt.
Nun habe mich entschlossen, ein neues Thema dazu mit meinen Fragen und Gedanken dazu eröffnen, um die Diskussion übersichtlicher zu gestalten.

Zitat von Stueps:

1Vielleicht ein konkreter Ansatz, der aber vielleicht großer Quatsch ist:
Man vereinigt diese Elemente mathematisch in eine Art Funktion und betrachtet ihre zeitliche Entwicklung. Das macht man mit dem Elektron, dann separat mit dem Positron. Dann fasst man mathematisch beide Funktionen zusammen (man vereinigt sie sozusagen) und betrachtet nun noch einmal mathematisch, wie sich dieses Gesamtsystem zeitlich entwickelt. Die konkrete Ausführung dieser Idee übersteigt meine Fähigkeiten natürlich bei weitem, also komme mir ja nicht jemand mit sowas!!!

Ich werde das Thema "Photonenpaar" taufen.
Dies soll nicht heißen, daß das Thema "Kinetische Energie und E=m*c^2" beendet sein soll.
Es wird ein kleine Weile dauern, bis ich meine Gedanken und Fragen dazu im Forum gestellt habe - dank heutigem Fußballspiel in London.
Gruß

Claus schrieb in Beitrag Nr. 2041-59:

Für diese Frage bin ich zu doof. Aber das hilft ja nicht, daher muss ich jetzt spekulieren:

Vielleicht trifft hier ja ein Elektron nicht auf ein "Positron", sondern auf ein in der Zeit rückwärts laufendes Elektron (vgl. Beitrag Nr. 1860-39). Um kausale Widersprüche bei einem "Treffen" dieser Art zu vermeiden, könnte es ja so eine Art "kosmische Zensur" geben, die ein solches Treffen verbietet, und statt dessen jedwede, sich solch eine Ungeheurlichkeit anmaßenden Individuen, - Puff - in Luft (oder besser: in Gammaquanten) auflöst. ;-)

Hallo zusammen,

auch ich beteilige mich mal an den Spekulationen. Die Vorstellung einer Rückwärtsbewegung in der Zeit ist m.E. nicht realitätsgerecht.
Entweder man geht mit Einstein davon aus, dass die Zeit keine Richtung hat ("Zeit ist das, was die Uhr anzeigt" = reine Dauer ohne Richtung)
Oder man verbindet seine Zeitvorstellung mit den kausalen Geschehensabläufen und erhält dadurch eine Richtung, die aber nicht umkehrbar ist.

Man könnte sich vorstellen, dass ein Elektron aus der Perspektive des Raumnes betrachtet wird und ein Positron aus der Perspektive der Zeit. In meinem Diagramm (Beitrag 1996-14) würden Elektron und Positron sich in den verschiedenen Bereichen A und B bewegen. Das Positron wäre ein an der Lichtgeschwindigkeit gespiegeltes Elektron. Eine Vereinigung wäre nur auf der c-Achse (Lichtgeschwindigkeit) möglich.

MfG
Harti

Hallo Thomas der Große,

Thomas der Große schrieb in Beitrag Nr. 2041-61:

Wenn die kinetische Energie aus der Ruhemasse stammt, ist die beschränkt.
Nehmen wir an, ein Elektron zerfällt spontan in seine Quarks und die freiwerdende Bindungsenergie wird nicht als Photon abgestrahlt, sondern
geht in die kinetische Energie der Quarks über, die dann mit sehr hoher Geschwindigkeit durch die Gegend fahren;
der Massendefekt des Ausgangsteilchens geht hier in kinetische Energie über.

Jetzt hab ich verstanden, wie du´s meinst. Die Idee ist interessant. Bislang hat man solche "immer kleiner werdenden Bruchstücke" des Ausgangsteilchens wohl noch nicht beobachtet. Nach oben hin ist die Zahl möglicher diskreter Energieniveaus und damit Elementarteilchen vielleicht unbegrenzt. Das kleinste mögliche Elementarteilchen ist allerdings wohl nicht mehr reduzierbar (z.B. in der Stringtheorie die Grundschwingung eines Strings). Ich meine jedoch mal gelesen zu haben (bei Gell-Mann´s Quark & dem Jaguar), dass die Energie eines Elementarteilchens nicht nur von der Länge des Strings, sondern auch von dessen "Flexibilität" abhängig sein könnte. Würde z.B. die Fexibilität eines Strings irgendwie erhöht werden können, so könnte man dieselbe Grundschwingung mit weniger Energie realisieren.

Hallo Stueps,

Stueps schrieb in Beitrag Nr. 2041-65:

Ich entferne mich wie gesagt mit erblichem Anteil an LG vom Kollisionsort. Sehe ich nun ein Elektron-Positronpaar, das aus meiner Sicht eine Gesamtenergie von beispielsweise nur 600 keV hat, und in zwei Photonen von je 300 keV Gesamtenergie zerfällt?

So würde ich meinen. Allerdings würdest du nicht weniger Teilchen sehen, als der am Kollisionsort Gebliebene. Real entstandene Teilchen müssten m.E. für alle Beobachter verbindlich sein.

Hallo Henry,

Henry schrieb in Beitrag Nr. 2041-60:

Vielleicht ist es eine Frage der Sichtweise, und Elektron und Positron "vernichten" sich gar nicht, sondern "vereinigen" sich zu einem "Urzustand". Wenn ich das richtig sehe, sind es immer Ladungen, durch die sich Teilchen und Anti-Teilchen unterscheiden. Elektron z. B. e- und Positron e+, elektrische Ladung. Wenn sie sich vereinigen, gehen sie in den Zustand zurück der Energie zurück, in dem sie sich befindet, bevor sie zur Materie "auskristllisiert".

Irgendwie ist es ja in der Tat hinterher der Urzustand. Was mich allerdings wundert ist folgendes: Wenn sonst (in der Chemie) etwas "auskristallisiert", gibt es Energie ab. Der Kristall hat einen energieärmeren Zustand als die Schmelze. Hier ist es umgekehrt. Die Teilchen stellen gewissermaßen "gespeicherte Energie" dar, die frei wird, wenn sie anihilieren. Falls der Teilchenzustand Energie speichert, wie es etwa bei einer unterkühlten Schmelze oder bei Dampf unterhalb des Taupunktes der Fall ist: warum braucht man dann immer das genaue Gegenstück, d.h. das passende Antiteilchen zum Ausgangsteilchen? Warum reicht nicht ein irgendwie gearteter Kristallisationskeim zur Freisetzung der Energie aus der Masse?

Hallo Harti,

Harti schrieb in Beitrag Nr. 2041-67:

Man könnte sich vorstellen, dass ein Elektron aus der Perspektive des Raumnes betrachtet wird und ein Positron aus der Perspektive der Zeit. ... Das Positron wäre ein an der Lichtgeschwindigkeit gespiegeltes Elektron. Eine Vereinigung wäre nur auf der c-Achse (Lichtgeschwindigkeit) möglich.

Die Spiegelung an der c-Achse ist m.E. aber nichts anderes als eine Rückwärtsbewegung in der Zeit.

---
Euch einen schönen Fußballabend. Möge der Bestbezahlteste ;-) gewinnen!

Claus schrieb in Beitrag Nr. 2041-68:

Das kleinste mögliche Elementarteilchen ist allerdings wohl nicht mehr reduzierbar (z.B. in der Stringtheorie die Grundschwingung eines Strings). Ich meine jedoch mal gelesen zu haben (bei Gell-Mann´s Quark & dem Jaguar), dass die Energie eines Elementarteilchens nicht nur von der Länge des Strings, sondern auch von dessen "Flexibilität" abhängig sein könnte. Würde z.B. die Fexibilität eines Strings irgendwie erhöht werden können, so könnte man dieselbe Grundschwingung mit weniger Energie realisieren.

Hallo Claus,

immer noch 0:0 im Fußball...
Das wäre genial, wenn die Stringtheorie beliebige Skalierungen von Energie-Niveuas zulassen würde.
Wenn die Theorie Hand und Fuss hat, müßten zwischen Elekronen und Strings ein ganze Latte von Strukturebenen sein,
zerlegbar, beobachtbar oder nicht.
Andererseits kann man das Problem der diskreten Niveaus grundsätzlich ausklammern:
Auch eine diskrete Folge kann konvergieren
und wenn ein kontinierliches Modell korrekt ist, dann gilt es für jede diskrete Restriktion sowieso.
D.h. ich kann annehmen, dass es Teilchen beliebiger Energie gäbe, für die eine Grenzbetrachtung machen
und das Ergebnis als korrekt annehmen, wenn es für alle konkreten Teilchen / Energie-Nivaus gilt.

lg
Thomas

Thomas der Große schrieb in Beitrag Nr. 2041-69:

Claus schrieb in Beitrag Nr. 2041-68:

Das kleinste mögliche Elementarteilchen ist allerdings wohl nicht mehr reduzierbar (z.B. in der Stringtheorie die Grundschwingung eines Strings). Ich meine jedoch mal gelesen zu haben (bei Gell-Mann´s Quark & dem Jaguar), dass die Energie eines Elementarteilchens nicht nur von der Länge des Strings, sondern auch von dessen "Flexibilität" abhängig sein könnte. Würde z.B. die Fexibilität eines Strings irgendwie erhöht werden können, so könnte man dieselbe Grundschwingung mit weniger Energie realisieren.

Hallo Claus,

immer noch 0:0 im Fußball...
Das wäre genial, wenn die Stringtheorie beliebige Skalierungen von Energie-Niveuas zulassen würde.
Wenn die Theorie Hand und Fuss hat, müßten zwischen Elekronen und Strings ein ganze Latte von Strukturebenen sein,
zerlegbar, beobachtbar oder nicht.
Andererseits kann man das Problem der diskreten Niveaus grundsätzlich ausklammern:
Auch eine diskrete Folge kann konvergieren
und wenn ein kontinierliches Modell korrekt ist, dann gilt es für jede diskrete Restriktion sowieso.
D.h. ich kann annehmen, dass es Teilchen beliebiger Energie gäbe, für die eine Grenzbetrachtung machen
und das Ergebnis als korrekt betrachten, wenn es für alle konkreten Teilchen / Energie-Nivaus gilt.

lg
Thomas

Da muss man mal zum BVB halten - als Schalker!!! - und nu DAS!

/OT

Henry schrieb in Beitrag Nr. 2041-70:

Da muss man mal zum BVB halten - als Schalker!!! - und nu DAS!

und z.B. sich nicht von einem Holländer ins Tor schiessen lassen;
das geht gar nicht!
OT/

Claus schrieb in Beitrag Nr. 2041-68:

Hallo Stueps,

Zitat:

Stueps schrieb in Beitrag Nr. 2041-65:
Ich entferne mich wie gesagt mit erblichem Anteil an LG vom Kollisionsort. Sehe ich nun ein Elektron-Positronpaar, das aus meiner Sicht eine Gesamtenergie von beispielsweise nur 600 keV hat, und in zwei Photonen von je 300 keV Gesamtenergie zerfällt?

So würde ich meinen. Allerdings würdest du nicht weniger Teilchen sehen, als der am Kollisionsort Gebliebene. Real entstandene Teilchen müssten m.E. für alle Beobachter verbindlich sein.

Hallo Claus,

ja, da bin ich inzwischen deiner Meinung. Deine sinngemäße Formulierung "Der Ort des Geschehens ist entscheidend" hat mich schon überzeugt, anders dürfte es keinen Sinn machen. Könnte man so ein Elektron-Positronpaar aus den Weiten des Weltalls erkennen (also auch, dass es mit vernachlässigbarer kinetischer Energie zerstrahlt ist), hätte man einen perfekten Geschwindigkeitsmesser (da direkt aus der Rotverschiebung die Geschwindigkeiten des Zerstrahlungsortes und Detektionsortes zueinander abgelesen werden könnten).

Grüße

Guten Morgen allerseits!

Meine vorgeschlagene Änderung der Sichtweise in Beitrag Nr. 2041-60: ist ziemlich unausgegoren, was mögliche physikalische Zusammenhänge betrifft, ich wollte irgendwie zu einem „tiefer“ liegendem Aspekt kommen, etwas, was sozusagen „vor“ Ursache und Wirkung liegt. Aber die Richtung ist gefährlich, weil sie sehr ins Reich der Spekulation führt.

„Auskristillisieren“ ist sicher nicht wörtlich zu verstehen, denn die Kristallisation von z. B. Wasser zu Eis betrifft ja vorhandene Materie, während „zu Beginn“ die Symmetriebrüche durch das Sinken der Temperatur erst zur Materie führten. Man kann vielleicht von „Verknotung“ der Energie zu „harten Punkten“ sprechen (wenn man die Elementarteilchen als Punktteilchen betrachtet). Die Teilchen sind dann sozusagen „harte“ Energie, die sich durch die Annihilation wieder „entknotet“. Aber eigentlich entstehen durch die gigantischen Energien, die dabei im Spiel sind, immer Teilchen- Anti-Teilchen-Paare, die Frage ist also: Wie konnte die Materie übrig bleiben, denn wiederum eigentlich hätten sich die Teilchen-Anti-Teilchen-Paare sofort wieder vernichten müssen. In diese Richtung geht meine Überlegung bzgl. des „Urzustandes“, die Materie dürfte es eigentlich gar nicht geben.

Wir befinden uns mit der Annihilation tief in der Quantenmechanik, deshalb als Gedankenstütze

http://erlangen.physicsmasterclasses.org/msm_feyn/m...

zumindest kann man anschaulich nachvollziehen, wie Teilchen miteinander reagieren können.

Grundsätzlich sollte die Energieerhaltung Kosens sein, denke ich. Also geht es um die Art, wie Energie umgewandelt wird.

Was die Stringtheorien angeht – die verspricht vielleicht auch mehr, als sie halten kann. Jedenfalls mag es sein, dass die Strings unendlich viele Schwingungszustände annehmen können, aber wir haben immer noch die Unbestimmtheitsrelation, danach müssen auch für Strings bestimmte Schwingungen „verboten“ sein, und danach gibt es auch eine kleinstmögliche Energieeinheit, die Vakuumenergie kann nicht null sein.

Und noch ein Letztes für nun: Wir können beim besten Willen nicht sagen, was in sehr, sehr, sehr ferner Zukunft sein wird, vielleicht zerfallen die „Elementarteilchen“ ja doch! Wer kann sagen, wie sich die ständige Expansion der Raumzeit auswirkt?

Henry schrieb in Beitrag Nr. 2041-73:

Und noch ein Letztes für nun: Wir können beim besten Willen nicht sagen, was in sehr, sehr, sehr ferner Zukunft sein wird, vielleicht zerfallen die „Elementarteilchen“ ja doch! Wer kann sagen, wie sich die ständige Expansion der Raumzeit auswirkt?

Zum Zerfall der Materie bei der Raumausdehnung habe ich mir auch schon Gedanken gemacht, wie das mit dem Energieerhaltungssatz vereinbar ist.

Die Materie wird durch die 4 Grundkräfte zusammengehalten
So bleibt z.B. ein Stein auf der Erde liegen.
Um ihn von der Erde zu entfernen muss ich Energie aufwenden, die die Gravitationskraft überwindet.
Verbrennt z.B. Sauerstoff mit Kohlenstoff, so wird Energie abgegeben. Will ich die beiden Elemente wieder voneinander trennen, so muss ich wieder den gleichen Betrag aufwenden.
Will ich einem Atom ein Elektron "klauen" so kostet auch das Energie.

Verschmilzt Wasserstoff zu Helium, so gibt auch diese Reaktion Energie ab.

Um Helium wieder in Wasserstoff umzuwandeln müsste ich den gleichen Betrag an Energie reinstecken.

Wenn sich der Raum wirklich so schnell ausdehnt, dass Molekülverbindungen aufreißen
Dann die Elektronen von den Protonen getrennt werden, und zuletzt die Teilchen selbst zerrissen werden, dann muss, nach dem Energieerhaltungssatz der gleiche Energiebetrag aufgewendet werden, der einst beim „zusammentreffen“ der Teilchen frei wurde.
Es muss Energie aufgewendet werden, um den 4 Grundkräften entgegen zu wirken. Wenn aber eines Tages das Universum kalt und leer ist, die Temperatur sich nahe dem absoluten Nullpunkt befindet, woher sollte die Energie kommen, die die Materie aufspaltet.

Bleiben die Teilchen, aufgrund des Energiemangels, erhalten, oder wirkt hier die „Dunkle Energie“

Hans-m schrieb in Beitrag Nr. 2041-74:

Henry schrieb in Beitrag Nr. 2041-73:

Und noch ein Letztes für nun: Wir können beim besten Willen nicht sagen, was in sehr, sehr, sehr ferner Zukunft sein wird, vielleicht zerfallen die „Elementarteilchen“ ja doch! Wer kann sagen, wie sich die ständige Expansion der Raumzeit auswirkt?

Zum Zerfall der Materie bei der Raumausdehnung habe ich mir auch schon Gedanken gemacht, wie das mit dem Energieerhaltungssatz vereinbar ist.

Die Materie wird durch die 4 Grundkräfte zusammengehalten
So bleibt z.B. ein Stein auf der Erde liegen.
Um ihn von der Erde zu entfernen muss ich Energie aufwenden, die die Gravitationskraft überwindet.
Verbrennt z.B. Sauerstoff mit Kohlenstoff, so wird Energie abgegeben. Will ich die beiden Elemente wieder voneinander trennen, so muss ich wieder den gleichen Betrag aufwenden.
Will ich einem Atom ein Elektron "klauen" so kostet auch das Energie.

Verschmilzt Wasserstoff zu Helium, so gibt auch diese Reaktion Energie ab.

Um Helium wieder in Wasserstoff umzuwandeln müsste ich den gleichen Betrag an Energie reinstecken.

Wenn sich der Raum wirklich so schnell ausdehnt, dass Molekülverbindungen aufreißen
Dann die Elektronen von den Protonen getrennt werden, und zuletzt die Teilchen selbst zerrissen werden, dann muss, nach dem Energieerhaltungssatz der gleiche Energiebetrag aufgewendet werden, der einst beim „zusammentreffen“ der Teilchen frei wurde.
Es muss Energie aufgewendet werden, um den 4 Grundkräften entgegen zu wirken. Wenn aber eines Tages das Universum kalt und leer ist, die Temperatur sich nahe dem absoluten Nullpunkt befindet, woher sollte die Energie kommen, die die Materie aufspaltet.

Bleiben die Teilchen, aufgrund des Energiemangels, erhalten, oder wirkt hier die „Dunkle Energie“

Na ja, Hans,

aber die Möglichkeit, dass die Raumzeit letztlich zerreissen könnte ist nur eine von verschiedenen Möglichkeiten, ich denke nicht, dass es so sein wird. Erst einmal hat der Zerfall von Teilchen doch nichts mit der Expansion des Raumes zu tun.

Henry schrieb in Beitrag Nr. 2041-75:

Na ja, Hans,

aber die Möglichkeit, dass die Raumzeit letztlich zerreissen könnte ist nur eine von verschiedenen Möglichkeiten, ich denke nicht, dass es so sein wird. Erst einmal hat der Zerfall von Teilchen doch nichts mit der Expansion des Raumes zu tun.

Erst einmal nicht, aber, wenn sich die Raumausdehnung weiter beschleunigt, wie vermutet wird, dann wird die Raumausdehnung die Anziehung irgendwann übertreffen.
Beispiel:
Du fällst aus 1000 m auf die Erde. Dabei bescnleunigst Du mit 9,81 m/s²
die gefallene Strecke ist dabei s=a*t²/2 nach 1 s hättest Du eine Geschwindigkeit von 9,81 m/s erreicht und bist knapp 5 m gefallen.
Hat sich der Raum aber im gleichen Zeitraum um 5 m ausgedehnt, so befindest Du Dich immer noch auf gleicher Höhe. Deine Geschwindigkeit, relativ zur Erde ist 0 m/s, die Erdbeschleunigung und die Raumausdehnung heben sich in dem Augenblick gegenseitig auf. Du schwebst also. Du glaubst zwar zu fallen, kommst aber nie unten an.
Wäre die Raumausdehnung sogar grösser als 5m/s z.B 6 m/s so wärst Du zwar 5 m gefallen. der expandierende Raum hätte dich aber gleichzeitig um 6 m angehoben. Du würdest Dich somit sogar mit 1m/s von der Erde entfernen.

Das Gleiche würde Dir auf der Eroberfläche passieren, wenn der Raum Dich schneller anhebt, als Du fallen kannst.

Der gleiche Effekt würde irgend wann die Anziehungskräfte zwischen Proton und Elektron übersteigen, und zuletzt die Karft, die die Quarks zusammenhält.

Der Zerfall aller Materie gehört somit zu den Risiken und Nebenwirkungen der Raumausdehnung.

:rofl:Solltest Du irgandwann nur noch die Hälfte auf die Waage bringen, und wenn Du dein Auto mit der linken Hand 100 m weit werfen kannst, dann wird es Zeit sich Gedanken zu machen. Naja, dann ist es sowieso zu spät.:rofl:

Hans-m schrieb in Beitrag Nr. 2041-76:

Henry schrieb in Beitrag Nr. 2041-75:

Na ja, Hans,

aber die Möglichkeit, dass die Raumzeit letztlich zerreissen könnte ist nur eine von verschiedenen Möglichkeiten, ich denke nicht, dass es so sein wird. Erst einmal hat der Zerfall von Teilchen doch nichts mit der Expansion des Raumes zu tun.

Erst einmal nicht, aber, wenn sich die Raumausdehnung weiter beschleunigt, wie vermutet wird, dann wird die Raumausdehnung die Anziehung irgendwann übertreffen.
Beispiel:
Du fällst aus 1000 m auf die Erde. Dabei bescnleunigst Du mit 9,81 m/s²
die gefallene Strecke ist dabei s=a*t²/2 nach 1 s hättest Du eine Geschwindigkeit von 9,81 m/s erreicht und bist knapp 5 m gefallen.
Hat sich der Raum aber im gleichen Zeitraum um 5 m ausgedehnt, so befindest Du Dich immer noch auf gleicher Höhe. Deine Geschwindigkeit, relativ zur Erde ist 0 m/s, die Erdbeschleunigung und die Raumausdehnung heben sich in dem Augenblick gegenseitig auf. Du schwebst also. Du glaubst zwar zu fallen, kommst aber nie unten an.
Wäre die Raumausdehnung sogar grösser als 5m/s z.B 6 m/s so wärst Du zwar 5 m gefallen. der expandierende Raum hätte dich aber gleichzeitig um 6 m angehoben. Du würdest Dich somit sogar mit 1m/s von der Erde entfernen.

Das Gleiche würde Dir auf der Eroberfläche passieren, wenn der Raum Dich schneller anhebt, als Du fallen kannst.

Der gleiche Effekt würde irgend wann die Anziehungskräfte zwischen Proton und Elektron übersteigen, und zuletzt die Karft, die die Quarks zusammenhält.

Der Zerfall aller Materie gehört somit zu den Risiken und Nebenwirkungen der Raumausdehnung.

:rofl:Solltest Du irgandwann nur noch die Hälfte auf die Waage bringen, und wenn Du dein Auto mit der linken Hand 100 m weit werfen kannst, dann wird es Zeit sich Gedanken zu machen. Naja, dann ist es sowieso zu spät.:rofl:

Hi, Hans!

Ich kenne den Gedanken, läuft unter "Big Rip", und ich will dir überhaupt nicht widersprechen. Dazu ist aber zu sagen, dass die Bedingungen, ob es letztlich einen "Big Rip", "Big Chill" oder was weiß ich geben wird (nebenbei reichlich dämliche Bezeichnungen, finde ich), sind übehaupt nicht geklärt und es ist noch alles vollkommen hypothetisch. Mir ist die Vorstellung am liebsten, dass sich alles in ewiger Zeit lansam ins Nichts zerwebt, das käme dem "Big Chill" am nächsten, und sie ist mir deshalb lieb, weil sie mich an das große Ausruhen nach der Party erinnert, und weil ich die Vorstellung schon hatte, als ich von Kosmologie noch weniger Ahnung hatte als heute.

Aber von all dem Endzeitszenarien mal abgesehen - für die wirklich noch unermesslich viel Zeit vergehen muss - , der Zerfall der Teilchen, so wie wir die Diskussion im Moment führen, und wie ich ihn auch meinte, hat ja mit der Expansion des Kosmos nichts zu tun.

Henry schrieb in Beitrag Nr. 2041-77:

. Mir ist die Vorstellung am liebsten, dass sich alles in ewiger Zeit lansam ins Nichts zerwebt, das käme dem "Big Chill" am nächsten, und sie ist mir deshalb lieb, weil sie mich an das große Ausruhen nach der Party erinnert, und weil ich die Vorstellung schon hatte, als ich von Kosmologie noch weniger Ahnung hatte als heute.

Es ist letztendlich egal, ob das Universum im Big Chill, Big Ripp oder Big sonstwas endet.
selbst wenn das Universum irgend wann einfach in seinem Zustand verharren würde, also weder expandieren, noch kollabieren, wäre dies für uns
und für mögliche Aliens irgend wo sonst, ziemlich egal.

Irgend wann sind alle Energiereserven (Wasserstoff zur Kernfusion) verbraucht, alle Sonnen erloschen, und das Universum wird eine ziemlich lebensfeindliche Gegend werden, dagegen ist die Sahelzone oder die Arktis das Paradies.

Einzige Möglichkeit, dass es einen Neuanfang gibt, wäre der totale Kollabs in einem Punkt, der mit einen neuen Urknall den Anfang eines neuen Universums ermöglichen würde. Aber von diesem neuen Universum hätten wir ebenso wenig Nutzen wie von eventuellen Paralleluniversen die "neben" unserem existieren

Hans-m schrieb in Beitrag Nr. 2041-78:

Henry schrieb in Beitrag Nr. 2041-77:

. Mir ist die Vorstellung am liebsten, dass sich alles in ewiger Zeit lansam ins Nichts zerwebt, das käme dem "Big Chill" am nächsten, und sie ist mir deshalb lieb, weil sie mich an das große Ausruhen nach der Party erinnert, und weil ich die Vorstellung schon hatte, als ich von Kosmologie noch weniger Ahnung hatte als heute.

Es ist letztendlich egal, ob das Universum im Big Chill, Big Ripp oder Big sonstwas endet.
selbst wenn das Universum irgend wann einfach in seinem Zustand verharren würde, also weder expandieren, noch kollabieren, wäre dies für uns
und für mögliche Aliens irgend wo sonst, ziemlich egal.

Irgend wann sind alle Energiereserven (Wasserstoff zur Kernfusion) verbraucht, alle Sonnen erloschen, und das Universum wird eine ziemlich lebensfeindliche Gegend werden, dagegen ist die Sahelzone oder die Arktis das Paradies.

Einzige Möglichkeit, dass es einen Neuanfang gibt, wäre der totale Kollabs in einem Punkt, der mit einen neuen Urknall den Anfang eines neuen Universums ermöglichen würde. Aber von diesem neuen Universum hätten wir ebenso wenig Nutzen wie von eventuellen Paralleluniversen die "neben" unserem existieren

Hi, Hans!

Das ist mir ja alles klar. Nur soviel (weil wir hier ein ganz anderes Thema ansprechen): Der totale Kollabs ist nicht die einzige Möglichkeit für einen "Neuanfang". Wie ich irgendwo schon mal erwähnt habe, bin ich kein Anhänger des Urknalls mehr. Es gibt auch andere Möglichkeiten.

Hallo alle,
Ich habe versucht, eine Formel aufzuschreiben, die die Gleichung Eruhe = Eph1 + Eph2 mit den aus der Physik bekannten Formen der kinetische Energie erklären würde
Leider war mein Versuch erfolglos, denn mein Ansatz war vom Grunde her falsch. Man kann aus dem Energieerhaltungssatz nicht einfach zwei Zustände addieren. Das gibt physikalisch keinen Sinn.
Einzelheiten dazu weiter unten für die einzelnen Themen Fußballtheorie, Pendel /Feder, Hydrodynamik (Bernoulli Gleichung) und das Prinzip der virtuellen Arbeiten von elastisch deformierbaren Körpern.
Am Schluß findet Ihr eine Erklärung, die mir sinnvoll erscheint.
Meine Überlegungen haben eine Weile Zeit beansprucht. Entschuldigt deshalb mein zeitlich verzögerter Kommentar in diesem Forum.
Hinzu kamen noch zusätzliche andere zeitfressenden Umgebungsbedingungen:
Totzeit_Otto = Funktion(Pfingsten, Fußball, Geschirrspüler = 0 AND Überflutung (4,Küche), Oma = 90, Aufträge meiner Frau gegen unendlich).

Erstens: Fußballtheorie
Man kann E_BVB und E_FCB nicht einfach addieren, weil ansonsten kein Spiel mehr stattfinden würde. Die Gleichung Eruhe = E_BVB + E_FCB wäre zwar richtig, aber nur für den Fall Eruhe = 0. Erste die verschiedenen Richtungen und die Betrachtung als Paar mit verschiedener Polung (+/-) berechtigen zur Existenz der Teilmengen Menge_BVB und Menge_FCBayern aus der Gesamtmenge Pokalfinale.
Da die Anfangsbedingung E_BVB = E_FCB galt, war die Wahrscheinlichkeit des Zustandes des Paares nach einer Zeit t = 2*45 schwer voraussagbar.
Während t = 0 … 25 war zwar E_BVB > E_FCB, aber dies führte nicht zu einer Kristallisation vom Typ Tor_BVB > 0.
Für t > 25 und t < (2*45 – x) war dann logisch Tor_BVB = Tor_FCB.
Leider kam es infolge des Einflusses von "Großer Neutraler" = Schiri_Italy nicht zu einer angezeigten Rotverschiebung bei dem Ereignis Foul_FCB >> 0 und damit eigentlich einer zu einer zu erwartenden Veränderung der Elemente in der Teilmenge Menge_FCBayern(11-1) bei Menge_BVB(11) = const
Nun ja, letztendlich war bei t = (2*45 +3) die Kristallisation Tor_BVB < Tor_FCB schon eine akzeptables Ergebnis und t = kurzweilig und spannend.

Zweitens: Pendel (Feder), ohne Bewegungswiderstände
Ekin = 0,5*m*v²
Epot = 0,5*C*s² mit C = m*g/L, L = Länge des Pendels
Etotal = Ekin + Epot
Es ist nach dem Satz der Erhaltung der Energie Etotal₀ = Etotal₁,
aber es gibt keinen technischen Sinn für eine Summe Etotal₀ + Etotal₁.

Zweitens: Bernoullische Gleichung (ohne Reibung, Flüssigkeit inkompressibel)
Ekin = 0,5*v² (massebezogene kinetische Energie)
Epot = g*z (massebezogene potentielle Energie, z = Niveauhöhe)
Edruck = p/Rho (massebezogene Druckenergie, Rho = Dichte der Flüssigkeit)
Etotal = Ekin + Epot + Edruck
Es ist nach dem Satz der Erhaltung der Energie Etotal₀ = Etotal₁, aber es gibt auch hier keinen technischen Sinn für die Summe von Etotal₀ + Etotal₁.

Drittens: Prinzip der virtuellen Arbeiten
Der Begriff der virtuellen Arbeiten wird verwendet für deformierbare (elastische) Körper.
[Beispiel: Ein Stab aus Stahl wird in einer Zerreißmaschine gezogen.]
Die inneren eingeprägten Kräfte (Normalspannungen, Schubspannungen) sind mit den äußeren eingeprägten Kräften (Zugkräfte oder Schubkräfte) im Gleichgewicht.
Der deformierte Körper (Stab) kann nach der Entlastung eine Formänderungsarbeit W_innen leisten.
Die äußeren Kräfte leisten ebenfalls eine Arbeit W_aussen infolge des zurückgelegten Weges (Zunahme der Entfernung der Spannbacken der Zerreißmaschine).
Wegen der Erhaltung der Energie ist W_innen = W_aussen
und die Formänderungsarbeit W = 0,5*Belastung*Deformation.
Bei der Betrachtung der inneren und äußeren Arbeiten wäre
W_total = W_innen + W_aussen ein sinnvoller Wert, weil sowohl der innere Teil, als auch der äußere Teil separat eine Arbeit verrichten könnten. Das heißt zum Beispiel, daß der Zugstab beim Zusammenziehen Arbeit verrichten könnte und auch das Maschinengestell Arbeit verrichten könnte, wenn die elastischen Komponenten des Gestells wieder in ihre Ausgangslagen zurückkehren.
W_total = (0,5 + 0,5)*Spannungen [bzw. Kräfte]*Deformationen

Summa summarum:
Der Faktor 1 in der Gleichung E_ruhe = 1*m*c² ist nur (für mich) erklärbar, wenn von potentieller Energie als Ruheenergie ausgegangen wird.
Ein einfaches Beispiel:
Man stelle sich zwei Geschosse mit Treibladungen Epot1 und Epot2 vor, die in einem Lauf angeordnet sind, der nach beiden Seiten offen ist. Werden beide Ladungen gleichzeitig gezündet und sind die Geschoßspitzen entgegengesetzt gerichtet, dann werden Epot1 in Ekin1 und Epot2 in Ekin2 umgewandelt.
Etotal = Epot1 + Epot2
Etotal= 2*Epot wenn Epot = Epot1 = Epot2

Das würde bedeuten, daß für die Herleitung von Einsteins Gleichung die Werte m*c² als auch Eph₁ und Eph₂ sinnvollerweise potentielle Energien darstellen.