Licht: Welle oder Teilchen?

[criptically]

Zitat von möbius

S e h r richtig, criptically!!!

Und was bitteschön - ist jetzt noch das Problem der PHYSIKER

möbius

Die Physiker behaupten mc² ist die kinetische Energie des Photons, dabei vergessen sie, dass es auch eine Schwingungsenergie gibt (Grundzustandsenergei E=hf/2.

Daraus ergibt sich ein Problem für RT, weil die Ruhemasse des Photons nicht mehr = 0, sondern gleich m ist, wodurch auch relativistische Massenzunahme ganz andere Erklärung benötigt!

mfg

[criptically]

Zitat von Querkopf

...Der Spin folgt zwangsläufig aus dem Versuch eine relativistisch kovariante Quantenmechanik zu konstruieren (eine der großen Leistungen der Dirac Theorie)

Der Spin wurde experimentell gefunden!

...Null wenn ich richtig rechne! Warum muss das richtig sein? Weil (ω^2) * (x^2) mein harmonisches Oszillatorpotential ist. Wenn ich Omega gegen Null gehen lasse, wird mein Potential immer flacher, bis es schließlich verschwindet. Kein Potential bedeutet keine Schwingung bedeutet keine Energie für einen gebundenen Zustand (da ein solcher nicht existiert).

...

Das bedeutet, alle Energien sind möglich von 0 bis ?? und die Unschärferelation müsste neu überdacht werden . Und die Quantisierung gilt nur für gebundene Systeme was übrigens auch makroskopisch gilt. Beispiel: Schwingungen einer gespannten Saite!

mfg

[uwebus]

Querkopf,
----
Fermionen können aber gebundene Zustände eingehen, die sich wie Bosonen verhalten (Prominentes Beispiel sind z.B. Cooper Paare).
----
Das meinte ich, wenn ich sagte, daß Fermionen in ortsfeste “Bosonen“ umwandelbar sein müssen und umgekehrt. Ortsfest bedeutet für EIN individuelles Teilchen immer Spin ½ , aber wenn ZWEI individuelle Teilchen mit +/- Spin ½ aufeinander wirken, ergibt sich Spin 1, wie das beim Zusammentreffen von Positron und Elektron passiert, wenn sich daraus zwei Photonen bilden. Treffen zwei Photonen mit +/- Spin 1 aufeinander, kann der Gesamtspin auch nur 1 betragen, also bilden sich zwei Teilchen mit Spin ½, Positron und Elektron. “Ortsfeste“ Ruhmasse bedeutet Spin ½. Ein einteiliges Boson bewegt sich mit c, d.h. hier wird Ruhmasse in kinetische Energie umgewandelt, indem der Spin auf 1 erhöht wird und dadurch der Vakuumdruck (die Raumkrümmung der Relativisten) nicht mehr ausreicht, die Energie im Atom zu binden. Ich hatte das mechanisch verdeutlicht mit einem Elektronen“kreisel“, der in einem konischen Trichter läuft. Bei Spin ½ hält der Vakuumdruck das Elektron im Protonentrichter, bei erreichen von Spin 1 ist der Trichterdruck aufgrund der Kegelwirkung größer als der Vakuumdruck, die auf Spin 1 erhöhte Elektronenenergie wird vom Proton ins Vakuum ausgestoßen.

Ich habe dafür zwar schon genügend Hohn geerntet, aber stell Dir einen Eiskunstläufer vor, der in einem Spintrichter drehend kreist derart, daß sein Gewicht durch eine auf seine Schlittschuhe wirkende oszillierende Gegenkraft gehalten wird. Im Spintrichter steigt die Gegenkraft mit zunehmender Tiefe. Erhöht jetzt der Läufer seine Drehzahl durch Pirouetteneffekt, sinkt er im Trichter tiefer, sein Gewicht bleibt konstant, die Gegenkraft aber steigt, dem Läufer werden die Schlittschuhe von den Füßen gerissen und fliegen aus dem Trichter. Ist der gedachte Läufer ein Elektron, wird der tiefstliegende Elektronenbereich als Photon aus dem Trichter geschleudert. Um den Trichter zu verlassen ist eine bestimmte Fluchtgeschwindigkeit notwendig, die von dem Protonentrichter vorgegeben wird. Daher ist die Lichtaustrittsgeschwindigkeit aus einem Atom konstant. Aus einem Neutron wird bei dessen Zerfall ebenfalls Energie abgegeben, ein Elektron und ein Neutrino. Da die Masse eines Neutrons in etwa der Protonenmasse entspricht, dürfte die notwendige Fluchtgeschwindigkeit für ein Neutrino bei der eines Lichtteilchens liegen, damit müßten Licht und Neutrino die gleiche Geschwindigkeit aufweisen.

----
Es ist einfach nicht genügend Energie da um freie Elektronen aus dem Gebundenen Zustand herauszulösen (Für eine Ionisierung brauche ich jede Menge Energie).
----
Das ist ja richtig. Aber der energieärmste Zustand ist ein Zustand gleicher Schwingung aller beteiligten BEK-Teilnehmer, so daß sich hier grundsätzlich die Wirkungen akkumulieren können so wie auch die Wirkungen freier Elektronen auf einer Metalloberfläche. Ich will Euch ja nicht Eure virtuelle-Teilchen-Theorie verderben, aber vielleicht sollte man einfach mal andere Alternativen in Erwägung ziehen, zumal, wenn ein Gedankenmodell zu Werten führt, die größenordnungsmäßig ziemlich passen.

----
Der Spin folgt zwangsläufig aus dem Versuch eine relativistisch kovariante Quantenmechanik zu konstruieren (eine der großen Leistungen der Dirac Theorie).
----
Eure Theorien in Ehren, aber die Ursache des Spins ist zu erklären aufgrund eines Modells, welches die Notwendigkeit der Dynamik im Universum begründet. Ihr müsst erklären können, warum sich das Universum notwendigerweise bewegt, unabhängig von den einzelnen Bewegungsarten. Der Spin ist ja nur eine von mehreren dynamischen Verhaltensweisen von Energie.

-----
Das ist zwar mathematisch richtig, aber physikalisch völlig unsinnig.
----
Physikalisch unsinnig mag sein, aber physisch zutreffend. Physik ist Beschreibung der Physis, letztere steht vor der Physik. Beschreibungen können falsch sein. Euer Problem ist und bleibt das Verständnis des Raumes als Summe endlicher Felder. Und solange Ihr da nicht weiterdenkt, werdet Ihr die Gravitation nicht verstehen und ohne Verständnis der letzteren ist es unmöglich, die Dynamik des Universums zu begründen. Ihr nehmt das Universum als gegebenes dynamisches Objekt zur Kenntnis, Verständnis aber erfordert Begründungen, Begründungen, Begründungen!!!!

----
Beim Haare kämmen werden Ladungen getrennt.
----
Kein Physiker weiß, was eine Ladung ist. Ihr beschreibt Beobachtungen mithilfe von Ladungen, d.h. Ihr definiert Gemessenes, ohne zu wissen, was ihr gemessen habt.

----
Sage mir, welche Struktur muss ein Universum haben um eine Energiedichte größer oder gleich r^2 zu erlauben.
----
Bei mit ist die Energiedichte eines Feldes im Vakuumbereich EDmin·ra²/r² mit ra = äußerer Feldradius. Berechnung siehe meine HP. D.h. es ergibt sich im Universum eine geringstmögliche Energiedichte EDmin. Und dieser Wert folgt aus den empirischen Werten G, h und c und führt zu den in der HP aufgeführten Übereinstimmungen mit den unterschiedlichsten Messwerten der Physik. Warum wohl? Weil Gravitationsfelder Bestandteile der zentralen Massen sind, es gibt kein feldfreies Vakuum, wie Ihr dies annehmt. Eure Feldtheorien sind falsch.

----
....ist sie bis zu 760% vom Experiment entfernt.
----
Also wenn eine grobe Schätzung bei einem Grundwert von 10^10 maximal um den Faktor <10^1 abweicht, dann ist das m.E. keine Katastrophe. Überleg mal, wie weit bei der sog. Vakuumenergie/Dunkle Energie Empirie und physikalische Annahme auseinander gehen, um den Faktor 10^120!. Da müßte Dir doch richtig schlecht werden.

Gruß

[Querkopf]

Der Spin wurde experimentell gefunden!

Das ist schon richtig und in der Pauli Theorie baue ich ihn dann von Hand ein. Aber in der Dirac Theorie ergibt er sich auf ganz natürliche Weise Aufgrund von ganz anderen Annahmen unabhängig vom Experiment.

Das bedeutet, alle Energien sind möglich von 0 bis ?? und die Unschärferelation müsste neu überdacht werden . Und die Quantisierung gilt nur für gebundene Systeme was übrigens auch makroskopisch gilt. Beispiel: Schwingungen einer gespannten Saite!

Ganz so kann man das vielleicht nicht sagen, aber es stimmt schon: Quantisierung bedeutet nicht, das man nur noch diskrete Energien hat.

Das wird in der Schule, aber auch in der Populärwissenschaft gerne so verkauft. Es deckt sich auch gut mit den üblicherweise gezeigten Beispielsystemen. Diese Beispielsysteme z.B. der unendlich tiefe Potentialtopf haben aber auch nur gebundene Zustände. Betrachte ich einen endliches Potential und gehe zu hohen Energien, habe ich quasifreie Teilchen und ein annähernd kontinuierliches Energiespektrum (sonst könnte ich auch nie so etwas wie klassisches Verhalten bekommen).

Was passiert aber wenn mein potential null ist, ich also eich echtes freies Teilchen habe? Der Anschaulichkeit wegen, gehen wir einmal zur Ortsdarstellung über. Die Wellenfunktion eines freien Teilchens ist eine Ebene Welle. Das Teilchen muss also gleichmäßig über ein Universum unendlicher Ausdehnung verteilt sein. Für eine Ebene Welle ist unendlich viel Energie notwendig. Sollte das Universum endlich sein, kann es unabhängig von der Energie eine solche Lösung ohnehin nicht geben. Ich bin mir ziemlich sicher, das ich in meinem Leben nie einem Freien Teilchen über den Weg laufen kann (allerdings vielen quasifreien Teilchen).
Wenn du also die Energie eines harmonischen Oszillators (der hat nur gebundene Zustände) untersuchst und die Energie für omega = null wissen willst, dann ist die Energie des gebundenen Zustandes Null. Du hasst nämlich keinen harmonischen Oszillator mehr. Was nicht existiert trägt auch nicht zur Energie bei. Stattdessen hast du ein freies Teilchen.

Quantenmechanik ist eben keine Magie, sondern das Wort Mechanik hat seine Bedeutung. Es ist ein bisschen Quanten und viel, viel Mechanik.

Soweit die Quantenmechanik, also die Vorstellung, das ich ein Teilchen mit einer gewissen kinetischen Energie in ein Potential setze.

In der QFT habe ich erst einmal überhaupt kein Teilchen. Meine Teilchen werden erzeugt bzw. vernichtet durch Operatoren meines Feldes. Diese Operatoren entsprechen denen eines QM harmonischen Oszillators. Die Operatoren kommen von den Moden einer Fouriertransformation. Diese Transformation war möglich, weil mein Feldgleichung linear war.

Meine Oszillatoren haben also nur noch mathematische Berechtigung. Es ist ein Ansatz für ein lineares System. Es macht keinen Sinn sich über ein zu Grunde liegendes Masse – Feder- Modell oder einen Schwingkreis zu streiten. Und ich kann über alle Omega summieren, also alle möglichen Oszillatoren, auch den mit einer Frequenz von Null, den die gibt mir keinen Energetischen Beitrag.
Wenn ich Teilchen Betrachte, muss ich mir um die Grundzustandsenergie keine sorgen machen, denn der Grundzustand enthält hat per Definition keine Teilchen. Ein Teilchen ist ein Zustand der durch einen Erzeugungsoperator aus dem Grundzustand erzeugt wird. Dieses Teilchen hat dann eine Frequenz von Omega und eine Energie von h – quer Omega.

Also wenn eine grobe Schätzung bei einem Grundwert von 10^10 maximal um den Faktor <10^1 abweicht, dann ist das m.E. keine Katastrophe. Überleg mal, wie weit bei der sog. Vakuumenergie/Dunkle Energie Empirie und physikalische Annahme auseinander gehen, um den Faktor 10^120!. Da müßte Dir doch richtig schlecht werden.

Da wird mir gar nicht schlecht. Da zucke ich mit den Schultern und sage: Wen Interessierts? Irgendwelche dunklen Energien irgendwo weit draußen im Universum. Wer weiß schon was da wirklich los ist.

Aber wenn man sich im Mikroskopischen bereich um einen Faktor im Bereich von 10 verschätzt ist das schon heftig. Teilweise haben wir in der Atom oder Festkörper Experimente, in denen es nicht um einen Faktor 10, sondern um die zehnte Nachkommastelle geht.
Wir reden nicht von irgendwelchen neuen, ungeklärten Phänomenen, sondern von irdischen, im Laufe der Jahrzehnte von verschiedensten Gruppen durchgeführten Experimenten, zu einem vor 60 Jahren auf Grundlage eines mittlerweile als best überprüfte menschliche Theorie geltendem Fundament postulierten Effekts, der darüber hinaus im Rahmen der weiteren Entwicklung der Halbleiterindustrie von Endscheidender Bedeutung ist.

Du machst also eine Vorhersage, die vielleicht schon in zehn Jahren im Widerspruch zur Funktionsfähigkeit deines Computers oder Handys steht.

Kein Physiker weiß, was eine Ladung ist. Ihr beschreibt Beobachtungen mithilfe von Ladungen, d.h. Ihr definiert Gemessenes, ohne zu wissen, was ihr gemessen habt.

Was eine Ladung ist sowie ihre Erhaltung folgt aus dem Eichprinzip und dem Noethertheorem. Diese theoretische Ladung kann dann mit einer experimentell gefundenen identifiziert werden

[Querkopf]

Photonen mit +/- Spin 1 aufeinander, kann der Gesamtspin auch nur 1 betragen, also bilden sich zwei Teilchen mit Spin ½, Positron und Elektron.

Ich habs ausprobiert. Bei mir kam es einfach zu einer Überlagerung von Elektromagnetischen Wellen nach dem guten alten Superpositionsprinzip.

[rafiti]

Zitat von uwebus

Physikalisch unsinnig mag sein, aber physisch zutreffend. Physik ist Beschreibung der Physis, letztere steht vor der Physik. Beschreibungen können falsch sein. Euer Problem ist und bleibt das Verständnis des Raumes als Summe endlicher Felder. Und solange Ihr da nicht weiterdenkt, werdet Ihr die Gravitation nicht verstehen und ohne Verständnis der letzteren ist es unmöglich, die Dynamik des Universums zu begründen. Ihr nehmt das Universum als gegebenes dynamisches Objekt zur Kenntnis, Verständnis aber erfordert Begründungen, Begründungen, Begründungen!!!!

Wen interessiert schon dein Rumgejammer hier? Gar nichts steht vor gar nichts, das überlasse mal lieber jedem und jeder Wissenschaft für sich. Und tue nicht immer so als wenn du ein unverstandenes Opfer wärst und andere mit Melonenöl kochen sollen, während du selber nur mit Wasser kochst... Ich denke, was @Querkopf sagt, reicht aus, um deine Theorie ad absurdum zu führen.


gruss
rafiti

[Uranor]

Zitat von uwebus

Physikalisch unsinnig mag sein,

Und? Er weiß es und posaunt dennoch permanent unsinnig? Prangert, kekst und doctriniert pauschal alle anderen gegen sein eigenes besseres Wissen? Überspannten wird es zu einfach gemacht. Eine wichtige Bitte wäre, die totale Gesichtskontrolle einzufüren. Lieber fall ich selbst ab und zu durch, als dass ich mir ständig schräge Kekse anhören mag.

Lass das Dauergesäusel da weg. Es wäre mehr als angemessen. Schließlich gibst du selbst zu, dass du gar nix drauf hast. Wozu also das Gepiense?

Uranor

[uwebus]

ingeniosus,
----
Unter Masse oder Ladung kann ich mir einigermassen was vorstellen, aber ein Feld ist eben ein Abstraktum, sicherlich gedanklich hilfreich - aber doch.
----
Nein, ein Feld ist eben KEIN Abstraktum, sondern ein das Universum konstituierendes Element. Ein Abstraktum wird ein Feld erst, wenn man wie die Physik Raum/Vakuum als Aufbewahrungsbehälter für Felder postuliert sowie Felder von den Massen trennt, denn dann wird ein Feld zu einer Eigenschaft eines feldlos gedachten Raumes/Vakuums.

Das Problem der Physik liegt m.E. in der fehlenden philosophischen Grundlage. Ich muß das Universum und damit auch das Vakuum als OBJEKT betrachten, als physische Manifestation des metaphysischen Seins, wobei metaphysisch jetzt kein spinnerter Begriff ist, sondern lediglich aussagt, daß das Universum auf ein nicht mehr deduzierbares und damit unbegründbares Etwas zurückgeführt werden muß. Den Ursprung kann ich nur postulieren, als Materialist als ein metaphysisch-physisches Etwas (ich habe mich hier für die aristotelische SUBSTANZ entschieden), als Schöpfungsanhänger als GOTT. Mein Modell beruht auf einer materialistischen Weltsicht, d.h. ich gehe von der Welt als einem Perpetuum mobile aus.

Ich bin mir bis heute noch nicht klar, von was eigentlich Urknallanhänger ausgehen, denn Urknall bedeutet auch Universumstod (Urknaller sprechen ja davon, daß sich das Universum in schwarze Löcher zurückzieht und dort für alle Zeiten begraben bleibt). Der Urknall ist einfach philosophisch nicht zu Ende gedacht und beruht auf der irrigen Annahme verlustfreier Energieübertragung mittels EM-Wellen durchs Vakuum. Das wäre aber nur möglich, wenn Vakuum leerer Raum wäre, also existierendes Nichts, das aber ist wiederum nicht möglich, da mathematische Ausdehnung eine Qualität und keine Entität ist.

----
Ihre Festlegung über die endliche Energiemenge ist völlig OK,...
----
Auch hier gehe ich philosophisch vor: Nichts ist nicht denkbar, alles was ist, ist Universum. Also kann ich das Universum in beliebig kleine Teilchen teilen, aber immer bleibt Ausdehnung erhalten. Damit kann ich eine beliebig kleine Arche postulieren, wobei der Wert E0 =h·1/s willkürlich gewählt ist, es ist jede beliebige Größe denkbar wegen R0/E0~G. Ich habe einfach nur einen möglichst kleinen Wert der Physik gewählt.


möbius
----
Und m = hf/c² ???
----
Nein, der Impuls des Lichtes f·h/c sitzt vorwiegend in der das Lichtteilchen begleitenden Vakuumwelle. Nehmen wir mal an, Jan Ulrich radelt bergab und schiebt eine große Luftmasse vor sich her, die an ihm vorbei gleitet und hinter ihm wieder zusammenströmt. Wenn er jetzt gegen eine Wand fährt, dann bekommt die zuerst die Frontwelle, dann den Körper und danach die nachströmende Welle als Impuls zu spüren, wobei im Falle des Lichtes der “Körper“, also das vom Elektron emittierte Teilchen die geringste kinetische Energie ausmacht. Die Teilchenmasse des sichtbaren Lichtes liegt bei m < 10^-45kg, ist damit praktisch nicht nachweisbar.

Querkopf,
----
Da zucke ich mit den Schultern und sage: Wen Interessierts?
----
Na ja, Physiker interessiert es offensichtlich nicht, aber ich bin “Physissophist“ und unternehme den Versuch, das beobachtete Universum philosophisch zu deuten. Meine auf Physik beruhende Ingenieurtätigkeit liegt in der Vergangenheit, vor mir liegt die Jordanüberschreitung, und da möchte ich doch schon eine Vorstellung davon haben, was ich eigentlich auf dieser Seite zu tun hatte.

----
Ich habs ausprobiert.
----
Manchmal klappt es wohl doch, z.B. wenn große Photonen mit Elektronen zusammenstoßen, denn es werden doch Positron und Elektron messtechnisch nachgewiesen oder nicht? Elektronen sind ja nicht ortsfest, sondern bewegen sich auch mit v gegen c, wenn ich Gammastrahlung in einen Elektronenstrahl schieße. Inwieweit energiereiche Strahlung zu Masse wird, weiß ich nicht, aber anscheinend passiert das ja ständig in der Stratosphäre, wo sich aus der Höhenstrahlung Myonen und Antimyonen bilden, die dann wieder zerfallen.


http://de.wikipedia.org/wiki/Paarbildung_%28Physik%29
„Bei der Wechselwirkung von Gammastrahlung genügender Energie (mindestens 1,022 MeV, das Zweifache der Ruheenergie von Elektron bzw. Positron) mit Materie kann je nach Ordnungszahl die Paarbildung der vorherrschende Prozess sein.“

Mir geht es lediglich darum aufzuzeigen, daß Licht, Masse und Vakuum einfach unterschiedliche Zustände ein und desselben Grundmaterials “Substanz“ sind, daß also die Energieumwandlung in beide Richtungen möglich ist und damit Licht nach Verlust seiner kinetischen Energie zu Ruhmasse wird. Denn etwas anderes passiert ja bei der Paarbildung auch nicht, dem Photon wird beim Zusammenstoß geborgte kinetische Energie entzogen und es teilt seinen Spin 1 in zwei gegenläufige (actio=reactio) Teilchen Spin ½ (wobei sicherlich noch ein Teil der Energie als Verlustwärme das Weite sucht).
Die Paarbildung beweist m.E., daß das Universum ein Perpetuum mobile sein kann, daß also Wärme wieder zurückverwandelt werden kann in Ruhmasse. Denn es dürfte unwahrscheinlich sein, daß große Photonen Teilchen bilden können, kleine jedoch nicht.

Mein Modell, welches das Vakuum einer Masse zuordnet, führt ja kinetische Energie und G-Feldenergie zusammen, hohe kinetische Energie entspricht kleinem Feldvolumen und viceversa. Berechnet man dies in Stufen, kommt die schon gezeigte Kurve http://uwebus.de/F/20V-A-6.gif dabei heraus, die eine merkwürdige Übereinstimung mit der SRT aufweist.

Gruß

[Querkopf]

Manchmal klappt es wohl doch, z.B. wenn große Photonen mit Elektronen zusammenstoßen, denn es werden doch Positron und Elektron messtechnisch nachgewiesen oder nicht?

Das ist mir schon klar (ich habe solche Prozesse nämlich schon durchrechnen dürfen).

Deine Aussage war aber, das beim Zusammenstoß von zwei Photonen (wie es z.B. bei der Überlagerung von zwei Lichtquellen ständig der Fall sein sollte) ein Elektron - Positron – Paar frei wird.
Da habe ich auch für höhere Energien meine Zweifel. Du kannst mich aber gerne durch ein Feynmandiagram überzeugen.

Es gibt natürlich Prozesse mit zwei Photonen, du musst aber mal schauen, wo die Wechselwirkungspunkte sind.

[pauli]

@uwebus

vor mir liegt die Jordanüberschreitung, und da möchte ich doch schon eine Vorstellung davon haben, was ich eigentlich auf dieser Seite zu tun hatte.

Die Jordanüberschreitung hat ja nun jeder vor sich, der eine früher der andere später, und wer will kann sich sicher Gedanken zu "seinem" spezifischen Lebenssinn und -Inhalt machen, aber was hat das mit Physik zu tun?

Natürlich kann man einen Großteil seiner "restlichen" Lebensjahre mit der Formulierung eigener Theorien verbringen, wenn es denn eine Erfüllung bedeutet, aber nur die wenigsten werden es schaffen, sich auf diesem Wege ein Denkmal zu errichten.