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Theorien jenseits der Standardphysik Sie haben Ihre eigene physikalische Theorie entwickelt? Oder Sie kritisieren bestehende Standardtheorien? Dann sind Sie hier richtig. |
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#1
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Licht: Welle oder Teilchen?
Da Lichtmodell schon vergeben ist, will ich diesen Neuansatz wagen.
Jünste Beiträge sind leider nur emotionell geworden. Ich ersuche alle Teilnehmer rein wissenschaftlich zu argumentieren und keine Emotionen aufkommen zu lassen.
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ingeniosus ------------------------------------------------------- Hat der menschliche Geist ein neues Naturgesetz bewiesen, ergeben sich mit Sicherheit (Wahrscheinlichkeit=1) sofort neue Fragen und Unklarheiten! Ge?ndert von ingeniosus (06.06.08 um 19:40 Uhr) Grund: Jüngste Beiträge |
#2
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AW: Licht: Welle oder Teilchen?
Kurz meine jüngsten Ideen dazu, jede wissenschaftliche Diskussion - ohne persönliche Emotionen (=Entgleisungen) - ist hier willkommen.
Für die Welle: Frequenz, Beugung, Für den Körper: Photonen-Quantelung nach Planck, Impuls, Ausbreitungsgeschwindigkeit Verbindungen: Ausbreitung als mögliche Interferrenzwellenfront Fragen: woher kommt die Frequenz? woher kommt die konstante Lichtgeschwindigkeit? Einstein sagt: ist eben eine Naturkonstante, es ändert sich die Masse bzw bei Licht die Frequenz? Warum schwingt Licht? Setzt das nicht ein vorhandenes Verteilungsfeld voraus, das wir noch nicht kennen (Verschränkung nach Zeillinger)? Teilchen-Hierarchie: Himmelskörper, Gegenstand, Molekül, Atom, Elektron, Photon, Atomkern: Quarks Theoretische Elemente von Beziehungen: "Eichbosonen" (Photonen, Gluonen, W- und Z-Bosonen) Eigenes Masse-Teilchen: Higgs-Boson Ist die makroskopische Physik doch auch in die Quantenmechanik überführbar? Scheitern wir in der Quantenmechanik nur an der Unfähigkeit, einflusslose Messungen durchzuführen? Wie wären solche zu erreichen? sapienti sat
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ingeniosus ------------------------------------------------------- Hat der menschliche Geist ein neues Naturgesetz bewiesen, ergeben sich mit Sicherheit (Wahrscheinlichkeit=1) sofort neue Fragen und Unklarheiten! Ge?ndert von ingeniosus (30.03.15 um 14:37 Uhr) |
#3
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AW: Licht: Welle oder Teilchen?
Was ist Licht?
Klassisch gesehen eine Lösung der Maxwellgleichungen, genauer der sogenannten Wellengleichung, einer linearen Differentialgleichung zweiter Ordnung in Räumlichen und Zeitlichen Variablen, also eine Welle. Gott sprach es werde Maxwell und es ward Licht. Nun zumindest für den Ingenieur. Für den theoretischen Physiker (zumindest Feldtheoretiker) steht die Lagrangedichte am Anfang aller Naturbetrachtung. Aus dieser lassen sich dann die Feldgleichungen ableiten. Soweit die klassische Theorie. Teilchen gibt es in ihr keine. Daran ändern auch ad hoc Hypothesen von Planck oder Einstein nichts. Diese zeigen nur, dass die Maxwelltheorie unvollständig ist. Ich brauche eine Feldgleichung, die mir explizit Teilchenlösungen gibt, denn das ist z.B. das Ergebnis des Photoelektrischen Effektes. Ich brauche Energiepakete von h-quer Omega. Wie bekomme ich so etwas (es gibt natürlich viele Wege zum Ziel)? Mein Ausgangspunkt ist die Lagrangedichte (also die Feldvariante dessen was du als Lagrangefunktion vermutlich in der Ingenieursausbildung gelernt hast) des freien Feldes (also keine Ströme und Ladungen). Durch Legendretransformation erhalte ich meine Hamiltondichte. Meine Bewegungsgleichung ist eine lineare Differentialgleichung, ich kann einen Ebenen Welleansatz machen (bzw. eine Darstellung des Feldes durch Fouriermoden). Ich habe also im Grunde genommen eine Summation über jede menge harmonische Oszillatoren mit verschienen Frequenzen. Der Harmonische Oszillator ist ein wohlbekanntes Problem, für jeden, der in seinem Leben einmal mit Differentialgleichungen zu tun bekommen hat. Den quantenmechanischen Oszillator hingegen kann ich zwar auch als Differentialgleichung lösen, viel effektiver ist aber die algebraische Variante des Problems. Dabei werden Anregungszustände des Oszillators durch auf und Absteigeoperatoren ineinander überführt. Jeder Anregungszustand lässt sich durch mehrfaches Anwenden eines Aufsteigeoperators aus dem Grundzustand aus dem Grundzustand erzeugen. Durch Rekursion bekomme ich die Polynome, die auch meine Differentialgleichung lösen. Das möchte ich aber eigentlich gar nicht mehr. Interessanter Weise hat mein QM harmonischer Oszillator ein äquidistantes Energiespektrum mit den Energieschritten von h quer Omega. Das ist genau das diskrete Energiepaket, das Lichtteilchen nachdem ich suche. Meine Operatoren erzeugen also Photonen aus dem Grundzustand bzw. vernichten diese wieder. Ich ersetze nun also meine ganzen Fouriermoden durch Quantenmechanische Oszillatoren die ihrerseits aus Operatoren bestehen, die jeweils Photonen der Energie h-quer omega erzeugen, bzw. vernichten. Ich habe nun ein Quantisiertes Elektromagentisches Feld. Im klassischen Grenzübergang habe ich ein kontinuierliches Spektrum, dass ich wieder in meine Fouriermoden und letzten Endes in Maxwell überführen kann. Makroskopisch macht habe ich meine gute alte Maxwelltheorie und meine bekannten elektromagnetischen Wellen. Makroskopisch habe ich also Wellen, aber meine Theorie ist nun nicht mehr fundamental. Was ist nun aber Licht auf fundamentaler Ebene. Ich bin gestartet mit einem klassischen Feld, also einer Funktion (Orts und zeitvariablen, bzw. Ortsableitungen). Nun habe ich aber meine Erzeugungs - und Vernichtungsoperatoren eingefügt. Mein Feld ist nun keine Funktion mehr, sondern ein Feldoperator, der das Entstehen von Photonen in Raum und Zeit beschreibt. Es gibt also in dieser Theorie nur noch Teilchen. Das sind aber keine klassischen Teilchen mehr, also irgendwelche kleine Massekügelchen oder ähnliches, sondern Anregungszustände des Grundzustandes meines Systems (auch Vakuum genannt). Noch einmal zur Gegenüberstellung der gegensätzlichen Konzepte: Klassische Theorie: Ich habe Felder und geladene Teilchen. Geladenen Teilchen Wechselwirken über Felder. QFT: Felder sind Operatoren die Teilchen aus dem Vakuum erzeugen und in dieses vernichten. Teilchen sind Anregungszustände des Vakuums. Die Teilchenzahl muss nicht erhalten bleiben! Bis jetzt habe ich in meiner Theorie noch keine Wechselwirkung. Ich habe nur ein freies Maxwellfeld. Meine Theorie hat keinen Selbstwechselwirkungsterm. Für Wechselwirkungen brauche ich Ströme und Ladungen. Diese ladungsträger (Elektronen, Positronen, ...) werden durch das Diracfeld, ein anderes Quantisiertes Feld beschrieben. Meine Wechselwirkung findet auch über meine Operatoren statt, wobei der Viererimpuls erhalten bleiben muss (also aus dem Nichts kann ich auch nichts erzeugen). Ein typischer Wechselwirkungsprozess wäre also: Ein Photon wird erzeugt und dafür ein Elektron - Positron paar vernichtet. Ich kann mein Quantisiertes elektromagnetisches Feld auch mit einem Elektron z.B. in einem Wasserstoffatom koppeln. Dann erzeuge ich ein Elektron höherer Energie und vernichte dafür ein Photon und ein Elektron niedrigerer Energie. Ich weiß plötzlich wo meine Photonen stecken wenn ich ein Wasserstoffatom anrege. Ich habe nämlich plötzlich einem Mechanismus der mir eine Verletzung der Teilchenzahlerhaltung ausdrücklich erlaubt. Klassisch kann ich Teilchen nicht vernichten und schon gar nicht erzeugen (da kommt die Kontinuitätsgleichung her). Für mich gibt es daher wie z.B. auch für QED Mitschöpfer Richard Feynman nur Teilchen. All die ganzen Schönen Theorien enthalten aber immer die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit. Warum? Weil es funktioniert. Weil es die natur nun einmal beschreibt. Aber warum ist sie konstant? Keiner weiß es. Vielleicht sagt uns eine spätere Theorie etwas darüber. Vielleicht werden wir es nie wissen. Zitat:
Dazu kann man aber mittlerweile sagen: Die Quantenmechanik ist Fundamental. Es gibt eine ganze Reihe von Experimenten bei denen der die maximale Störung durch die Messung um ein vielfaches geringer ist, als der Quantenmechanische Effekt. Man ist mittlerweile auf einem technischen niveau, bei dem man Verschränkung an Makroskopischen Objekten beobachten kann. Es gibt natürlich die berühmten Zeilingerexperimente , aber die Kohlenstofffußbälle sind immer noch ziemlich klein. Weniger gut vermarktet aber eigentlich viel Spektakulärer sind Versuche zur Verschränkung von strömen in Supraleiterelementen. Da kann man durchaus Ströme im Mikroamper Bereich (also das was man in der Schule z.T an Strömen hat) miteinander verschränken. Das ist recht interessant für den Bau von Festköperquantencomputern weil man eben nicht so ein kleines schlecht zu kontrollierendes Atom hat sondern einen Makroskopische Strom.
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Don't like QED rules? Go somewhere else, to another universe perhaps, where the rules are simpler: http://www.youtube.com/watch?v=5VMu1...eature=related How to become a BAD theoretical physicist: http://www.phys.uu.nl/~thooft/theoristbad.html |
#4
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AW: Licht: Welle oder Teilchen?
Hallo Querkopf,
Zitat:
Oszillieren die Photonen selbst dann auch noch? Zitat:
mfg quick |
#5
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AW: Licht: Welle oder Teilchen?
Hallo quick,
Zitat:
Die Teilcheneigenschaften bleiben noch akstrakt. Immerhin ergänzen sich beide Partner unter Befolgung der Erhaltungen. Vielleicht kann man sich komplexe, etwa spiegelbildliche Rotation nach dem Möbiusband oder anderes vorstellen. Aber wieso macht es das? Energie war so lange Potential, bis es bei h die Aktionsschwelle überschritt. Verlängert man die Beobachtungen, mag man etwas auseinanderdrückendes annehmen. Impuls würde es unter Erhaltung in die Wirlichkeit drücken. Damit haben wir wieder die Situation wie beim angeregten Elektron. Impulstausch, und wir haben ein Elektron und ein Photon. Physiker klopfen dem Wissbegierigen auf die Finger, wenn man was von Scheingungen auf einer Sinuslinie erzählt. Oszillation beschreibt die Situation offenbar besser. Es hat lang gedauert, bis ich das zumindest vom Grobschema her nachvollziehen konnte. Und wieder die Frage: Wieso oszilliert es? Macht es das von sich aus als herausgehobene Dynamik? Oder verhält es sich aus eigener intrinsischer Veranlassung heraus? Das Bestreben mag die Beruhigung sein. Doch das kann es nicht. Die Dynamik unterhält sich, Teilung ist nicht möglich. Selbst wenn man die Zeitdynamik als Energie auffasst, hat man die Fragestellung nur weiter verlagert... Nun ja. Über die Teilcheneigenschaften und deren Verhalten mag man nach und nach vielleicht "deutlicher" erkennen, oder besser gesagt schließen können, welche Eigenschaften das Vakuum hat. Allerdings sind nur abstrakte Herleitungen denkbar. Wir werden niemals erkennen können, was es tatsächlich ist. Vakuum und Energie, das Quantenvakuum sind das System. Wie weit das Reinschauen gelingt, bleibt aber spannend. Gruß Uranor |
#6
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AW: Licht: Welle oder Teilchen?
Hallo Uranor,
Zitat:
Seit über 100 Jahren ist der Äther nun "tot". Aber irgendeine Grundlage müssen die Eigenschaften des Vakuums doch haben! Auf welchem "Boden" errichten Physiker ihre Felder? Jeder Bauer müßte das eigentlich wissen... Vakuum ist etwas Merkwürdiges, ähnlich merkwürdig, wie diese Flüssigkeiten. mfg quick |
#7
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AW: Licht: Welle oder Teilchen?
Hallo quick,
Zitat:
Zitat:
Das Vakuum ist polarisierbar. Selbst solche klaren Definitionen entdecke ich nicht. Und das wäre auch schon die einzige Eigenschaft, die mir bekannt ist. Der schwache Trost: Ein Backstein hat die Eigenschaft, kühl sein zu können. Na toll, ich habe den Backstein verstanden. Der wirkliche Trost: Das von Kurt Gödel entdeckte Unvollständigkeitstheorem. Ole. Wenn für uns als Bestandteile des Systems unverstehbar bleiben muss, was es ist, dann können wir doch immerhin versuchen, die Eigenschaften zu erkunden. Also, es ist polarisierbar. Welche Eigenschaften wurden ansonsten bekannt? Gruß Uranor |
#8
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AW: Licht: Welle oder Teilchen?
Hallo Uranor,
Zitat:
Den kennst Du sicherlich. Der soll angeblich auf die Fluktuationen des Vakuums zurückzuführen sein. Sind damit virtuelle Teilchen gemeint? -Ich weiß es nicht. Wie immer, wenn es "eng" wird, kann man diese mit der Unschärferelation begründen. Letztere wiederum soll dafür verantwortlich sein, dass nichts zur vollkommenen Ruhe kommen kann, alles vollführt eine Nullpunktsschwingung, also auch das Vakuum. mfg quick |
#9
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AW: Licht: Welle oder Teilchen?
moin - moin, quick!
Vielleicht kann man sich das Vakuum bildanalog wie eine Art Flüssigpulvergasförmigkeit vorstellen? Das Zeug kan niemals perfekt entropisch sei. Denn wäre es so, wäre wegen der exakten Gleichförmigkeit nichts messbar, es wäre keine Existenz. Da offenbar etwas ist, müssen wir fordern, dass niemals und nirgends perfekte Entropie möglich sein kann. Denn wäre sie möglich, wäre sie wegen der günstigsten Energiesituation realisiert. Somit ist die Heisenbergsche Unschärferelation offenbar naturfundamental. Wir haben also eine stets lokal unscharfe Grundsituation. Messbar ist sie nicht, sie liegt unterhalb des Qirkungsquantums h. Offensichtlich sind messbare Potentiale möglich. Wir erkennen das physikalisch offenbar minimalste, die Vakuum-Fluktuation auf Basis einer konkretisierenden Paarerzeugung. Solche virtuellen Entstehungen sind kohärente Photonenpaare. Bei WW verlieren sie die kohärente Eigenschaft. Wie hoch ist Fluktuation realisierbar? Entstehen auch Elektron- Positron-Paare? Der Casimier-Effekt zeigt sich als unterdruck-basiert. Überall sonst sind alle energetisch möglichen (Frequenzen) realisiert. Zwischen extrem eng benachbarten Objekten können sich nicht mehr alle möglichen Fluktuationen resonant realisieren. Also entstehen sie gar nicht. Die rundum realisierte Situation übt Druck aus, dem Casimir-Druck. Hier wird auch gleich ein Hinweis erkennbar: Größte Wennenlängen, wie sie für die Gravitation postuliert werden, sollten bei zunehmender Fluktuationendichte immer weniger möglich sein. Fermionen werden also wohl ab einer gewissen Dichte nicht mehr realisiert. Genau so erleben wir das. Man muss die Situation nun nicht als statisch auffassen. Imerhin erfahren wir fermionische Dynamik, offenbar als beschleunigte Expansion bekannt. Fermionische Objekte sorgen für Raumkrümmung. Wird Raumkrümmung lokal so stark, dass weitere Fermionen virtuell gebildet werden können, so mag es sein, dass genau das wieder geschieht. Irgendwo will einleuchten, dass sich dadurch bestehende, weiträumige Strukturen immer weiter voneiander entfernen. Damit das so klappen kann, müsste unendlich Krümmbarkeit des Vakuuks gefordert werden. Und ob das sein kann... also gel, also hier , ich habe nur einen Gedankengang ausgesprochen. Sowas scheint nicht diskussionsfähig zu sein, denn man hört derartige Überlegungen nicht in der Fachwelt. Auf jeden Fal scheint es eine natürlicherweise maximale Fluktuationsdichte zu geben. Höherenergetische Fluktuationen würden somit immer unwahrscheinlicher. Es stellt sich eine flexible Grundsituation ein. - Möglicherweise wird genau deswegen die Casimirdruck überall gleich gemessen. Ein quasieuklidisches Vakuum muss es denoch nicht geben. Die Großstrukturen dürften durchaus das Vakuum strukturell krümmend formen. -- Jo, auch so betrachtet kann das Vakuum expansiv sein. Man hat aber wohl allenfalls überlegungen. Hmmm, der Faden spann sich jetzt anders, als ich es wollte. Macht aber vielleicht nix. Was weiß ich schon von der Virtualität und von der Physik? Gruß Uranor |
#10
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AW: Licht: Welle oder Teilchen?
Zitat:
Der Begriff Entropie scheint mir persönlich wenig hilfreich zu sein. Wo gibt es eine praktisches Beispiel dafür in der reelen Natur? Man hat einen Begriff definiert vor etwa 100 jahren und glaubte eine Weltformel zu haben, heute sieht man das schon differenzierter. Man kennt die Chaosforschung, man kennt die Systemtheorie, in der Mathematik hat Gödel zugeschlagen und ich frage mich, wo ist die Entropie geblieben. Eine Massengleichverteilung ist offensichtlich nicht erreichbar, wo wäre dann die schwarze Materie geblieben? Auch der Endzustand der Entropie scheint mir heute sehr konstruiert. mbG
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