Druck und Gegendruck im Universum

[Jogi]

Bravo, JGC!

In etwa so stelle ich mir das auch vor, und rene hat das ja auch schon so angedeutet.

Zu gegebener Zeit werden wir versuchen, dazu mal eine detaillierte bildliche Darstellung zu konstruieren.

Gruß Jogi

[quick]

Hallo rene,

Zitat von rene

An diesem Punkt scheiden sich wohl die Geister.

... die Geister, die wir riefen. Vielleicht können sogar diese "Impulse" übertragen, auch wenn sie nur gedanklicher Natur sind.

Zitat von rene

Ich kann mir beim besten Willen nicht vorstellen, dass bei einer Reflexion - ob mechanisch oder elektromagnetisch, ob 10% oder 100% - keinerlei Impuls übertragen wird. Actio = Reactio ist ein unumstrittenes Naturgesetz!

Ok, letzter Versuch: Er geht mir schlicht um die Frage, ob bei Totalreflexion eines Lichtquants dessen Impuls mit 2p auf den Spiegel übertragen wird.
Die Energie eines Lichtquants kann a) als Schwingungsenergie E = h*f oder b) als Impulsenergie E = p*c aufgefasst werden. Die Wirkung dieser Energien darf aber nicht zweimal verwendet werden (einmal als Schwingungsenergie für das reflektierte Photon, das andere mal als Impulsenergie für die Spiegelatome), weil diese Energien ein und dasselbe sind.
Photonen sind raum-zeitlich stabile Gebilde, gewissermaßen die Flaschenpost im Universum, manchmal mit "lieben Grüßen", andermal mit richtigen "Granaten" (Gammaquanten).
Zugegeben, aus mechanischer Sicht ist das Prinzip von actio und reactio nicht so einfach zu umgehen. Eine gewisse Analogie sehe ich z.B. in der "Spiegelung" eines Satelliten durch das Gravitationspotential des Mondes. Ob in dem Satellit eine H-Bome (mit potentiell riesigem Impulsenergie) ist, oder nur Luft, ändert am Impuls des Mondes nichts.

Zitat von rene

Der Casimireffekt - populär erklärt - verringert die Ausbildung virtueller Teilchen zwischen dem engen Abstand zweier Platten, da sich deren Wellenfunktionen in diesem schmalen Band weniger wahrscheinlich ausbilden und darin einen "Unterdruck" verglichen mit der Umgebung erzeugen.

So kenne ich die Beschreibung des Casimir-Effekts auch. Das ist aber immer eine "statische Betrachtungsweise". Wenn die virtuellen Teilchen so enorme Auswirkungen haben, welche Auswirkungen haben sie dann beim Wirksamwerden des Dopplereffekts, insbesondere bei relativistischen Geschwindigkeiten. Aus der Sicht eines bewegten Objekts werden die Teilchenenergien und damit der Druck in Bewegungsrichtung immer höher sein.
Die Gleichung E = E_0 + E_kin = m0*c^2*gamma
beschreibt wie es geschieht,
die virtuellen Teilchen könnten erklären (wie beim Casimir-Effekt), warum es geschieht.

mfg
quick

[JGC]

Hi Quick..

Diese Frage ...

Die Energie eines Lichtquants kann a) als Schwingungsenergie E = h*f oder b) als Impulsenergie E = p*c aufgefasst werden. Die Wirkung dieser Energien darf aber nicht zweimal verwendet werden (einmal als Schwingungsenergie für das reflektierte Photon, das andere mal als Impulsenergie für die Spiegelatome), weil diese Energien ein und dasselbe sind.

....beantworte ich persönlich eindeutig mit Impulsenergie!!

Schwingen kann der Impuls nur, solange er unterwegs ist.. Trifft er auf, so hat er einen "Ankerpunkt" um den sich diese Schwingung dreht(beugt) und gleichzeitig seine Energie im höheren Elektronenorbital zwischenspeichert..(ich würde das als "Quanten-Kurzzeitgedächtnis bezeichnen)

JGC

[rene]

Hi quick

Im von mir weiter oben angegebenen Link - bin selber erstaunt über das physikalische Niveau angehender Bauingenieure - ist im Unterkapitel 4.11.1 auf der Seite 166 folgendes beschrieben:

Hier haben wir benutzt, daß Leistung d/dt(WAbs)

d/dt(WAbs) = d/dt(F_el*s) = F_el*ds/dt = F_el*v

Damit aber ist p = W_Abs/c0

Nur, wenn Licht absorbiert wird, wird auch ein Impuls auf die Materie übertragen (eine Licht- Reflexion muss
man sich als Absorption und anschließenden Re- Emission von Licht vorstellen, ein Prozess in zwei Stufen). Hier bezeichnet W_abs die in der Wand absorbierte Lichtenergie. Ist diese Energie quantisiert, d.h. gilt

W_abs = h*f = h_quer*ω, so folgt

p = h*f/c0 = h*λ = h/(2*π)*2π/λ = h_quer*k

(Hervorhebungen im Zitat von mir)


Für die Emission der Photonen gilt bei gleicher Wellenlänge der gleiche Ansatz, da wiederum ein Impuls auf die Elektronen übertragen wird. Die Photonen (Ladungsträger) übertragen ihre elektromagnetische Energie auf die Dipole der Elektronen und heben sie auf ein höheres Valenzband an. Dies kann man sich bildlich vereinfachend als Federn vorstellen, die die kinematische Energie der Photonen (hier als massebehaftete schnelle Kügelchen dargestellt) in Federenergie umwandeln und bei ihrer spontanen Re-Emission die jetzt ruhenden, aber in Federn eingespannten Kügelchen natürlich unter Impulsübertragung wie bei jeder Energieübertragung wieder abschiessen.

Es sei denn wir setzen Actio = Reactio ausser Kraft.


Grüsse, rene

[quick]

Hallo JCG,

Zitat von JGC

Schwingen kann der Impuls nur, solange er unterwegs ist.. Trifft er auf, so hat er einen "Ankerpunkt" um den sich diese Schwingung dreht(beugt) und gleichzeitig seine Energie im höheren Elektronenorbital zwischenspeichert..(ich würde das als "Quanten-Kurzzeitgedächtnis bezeichnen)

Ich sehe, gedanklich hast Du weitgehend dieselbe Vorstellung von Absorption bei Atomen wie ich.
Wenn man jedoch unter Absorption die Anregung von Elektronen
in energetisch höhere Orbitale versteht, schließt dieser Vorgang m.E. Reflexion/Spiegelung aus.
Unter Reflexion oder Spiegelung verstehe ich einen Vorgang, der die Energie des eintretenden und austretenden Photons unverändert läßt, bei dem prinzipiell die optischen Gesetze gelten und die Polarisation nicht in unvorhersagbarer Weise geändert wird. Optische Gesetze und Palarisationsrichtung werden bei vorausgehender Absorption aber höchstens zufällig erhalten. Schon allein aus diesen beiden Gründen muß bei Spiegelung ein anderer Mechanismus wirken.

Reflexion ist eigentlich das Ergebnis von mehrfacher Lichtbrechung, wo ich auch keine Absorption sehe. Denke dir einen Glaswürfel, das Licht wird an wenigen Stellen gebrochen und gespiegelt. Feingemahlen zu kleinen Krümeln sieht man nur noch weiß reflektiertes Licht, obwohl in jeden kleinem Krümel die gleichen Gesetze wie im Glaswürfel gelten.

Obwohl ich die Vorstellung von Absorption und Emission bei Spiegelung für falsch halte, ist sie dennoch geeignet, um die energetischen (Impuls-)Verhältnisse zu klären.
In der mechanistischen Vorstellung, erhält das Atom bei Absorption eines Photons den Impuls p=1, angeblich wegen actio=reactio nochmals bei Emission, sodass letztlich ein Impuls von 2p "zurückbleibt".

Nach meiner Ansicht, die sich mit Deiner decken dürfte? , wird mit dem Impuls des einfallenden Photons ein Elektron in ein höheres (kernsymmetrisches) Orbital befördert, d.h. die Impulsrichtung wirkt bei Absorption und Emission jeweils zentral Richtung Atomkern (und nicht entsprechend der Flugrichtung der Photonen), aber in jeweils umgekehrter Richtung. Dies bedeutet, das zurückbleibende Atom wäre nicht Träger eines Impulses von 2p, sondern von Null.
Diese Schlussfolgerung bezüglich Energie/Impuls lasse ich nun erst recht bei Spiegelung gelten!

Lichtdruck bei Brechung, Reflexion und Spiegelung ade!

Man weiß ganz genau, dass ein Photon keine "Ruhemasse" hat.
Wegen E = m*c*c denkt man aber ein Hintertürchen zu haben, um sich der Vorstellung hingeben zu können, dass ein Photon irgendwo reindonnert und dann doch so etwas wie einen mechanischen Impuls auslöst. Eine Masse beim Photon ist ja auch ganz praktisch, um die Eigenschaften im Gravitationsfeld zu erklären.

Die Impulswirkung eines Photons beruht aber einzig und allein auf der
kräfteauslösenden Wirkung des (dynamischen) EM-Feldes. Dieses EM-Feld "wiegt" nichts, trotz der Beziehung E = m*c*c, ob es sich nun mit c bewegt, im höheren Orbital eines Atoms zappelt oder den Elektronensee in einem Metall aufwühlt, ist egal.

Ich habe über diese Punkte auch schon mit quantenmechaniker und rene diskutiert, diese meine Meinung, scheint aber irgendwie der gängigen Lehrmeinung zu widersprechen. Auflösen läßt sich dieses Problem vermutlich erst, wenn man sich einig ist, was Masse letztlich ist.

mfg
quick

[JGC]

Hi Quick...

Naja...

Masse ist für mich zumindest nur eine gespeicherte Form von Bewegung. Soher dürfte eigentlich kein wirklicher Unterschied bestehen, ausser dem Unterschied, das ein gespeicherter kinetischer Impuls durch seine andere geometrische Gestalt(andere Dimension wie ein linearer Impuls) andere Eigenschaften verstärkt aufweisst, wie wenn dieser kinetische Impuls sich gradlinig fortbewegt.

Ein gerader stromdurchflossener Leiter besitzt ja auch nur ein schwaches magnetisches Feld, welches sich erst durch das Aufwickeln zu einer Spule entsprechend verstärkt...

Ich denke darin liegt der Hund begraben..


JGC

[quick]

Hallo rene,

ich glaube der "Teufel" versteckt sich im Detail!
Also lass mich diese betrachten.

Bei der rechnerischen Herleitung habe ich erst mal nichts auszusetzen.
Nur bei der Interpretation der Gleichungen!

Zitat von rene

[b]Nur, wenn Licht absorbiert wird, wird auch ein Impuls auf die Materie übertragen

stimmt, aber in welcher Art wird dieser Impuls übertragen!?
Stell Dir doch vor, wie ein Hammer-Impuls auf eine Glocke übertragen wird, die dann nach allen Seiten den Ton abstrahlt. Man kann den Hammer an solchen Stellen ansetzen, wo die Glocke nicht ins "Wackeln" gerät. Die Zeitspanne, in der der Impuls wirkt, muß gegen Null gehen.

Zitat von rene

(eine Licht- Reflexion muss
man sich als Absorption und anschließenden Re- Emission von Licht vorstellen, ein Prozess in zwei Stufen).

Nur weil das in manchen Lehrbüchern so steht, muß (darf) man das noch lange nicht akzeptieren. Im Gegenteil! Die Elektronen der Stoffe, welche das gesamte Licht als weiß reflektieren oder durchlassen haben keine Möglichkeit zu absorbieren.

Zitat von rene

Für die Emission der Photonen gilt bei gleicher Wellenlänge der gleiche Ansatz, da wiederum ein Impuls auf die Elektronen übertragen wird.

Eigentlich erübrigt es sich, dazu noch etwas zu sagen. Du kannst Dir doch vorstellen, wie der Impuls eines Elektrons im energetisch höheren Orbital, das sich sphärisch um den Kern ausbreitet, wirkt, wenn das Elektron in das energetisch niedrigere (ebenfalls sphärische) Orbital zurückfällt. Da alle Orbitale symmetrisch zum Kern sind, wirkt ein Impuls zentrosymmetrisch, d.h. eine Bewegung kann daraus nicht resultieren.

Zitat von rene

Die Photonen (Ladungsträger) übertragen ihre elektromagnetische Energie auf die Dipole der Elektronen und heben sie auf ein höheres Valenzband an.

Hier verwechselst Du etwas. Photonen sind keine Ladungsträger. Die Elektronen sind nicht als Dipole zu sehen, wahrscheinlich meinst Du einen Dipol, der sich zwischen Kern und Elektron(en) bildet, also eher ein polarisiertes Atom oder Molekül.

Zitat von rene

Dies kann man sich bildlich vereinfachend als Federn vorstellen, die die kinematische Energie der Photonen (hier als massebehaftete schnelle Kügelchen dargestellt) in Federenergie umwandeln und bei ihrer spontanen Re-Emission die jetzt ruhenden, aber in Federn eingespannten Kügelchen natürlich unter Impulsübertragung wie bei jeder Energieübertragung wieder abschiessen.

Nein! Bloß nicht an massebehaftete Kügelchen denken!
Natürlich wird ein Impuls übertragen, aber auf ein gewichtsloses Photon.

Zitat von rene

Es sei denn wir setzen Actio = Reactio ausser Kraft.

Ausser Kraft setzen tun wir es nicht, sondern nur richtig anwenden!

Hol mal tief Luft und beachte Reactio. Kann daraus ohne Energieaufwand jemals eine translatorische Bewegung werden? Wenn Dein (Im-)Puls vorher Null war, ist er es nach dem Ausatmen auch, und ist nicht plötzlich das zweifache von dem der eingeatmeten Luft.

mfg
quick

PS: Wenn die Lehrbuchweisheit mit doppelten Impuls bei Reflektion stimmt, sollte sich ein "Impulsmotor" basteln lassen. Stell Dir vor, Du bist auf einem Boot und hast ein paar von diesen phänomenalen Gummibällen. Über Dir eine Decke im 45 Grad Winkel, daneben in Richtung Bug eine senkrechte Wand. Wirfst Du nun einen Ball senkrecht hoch, prallt er an die Decke, dann waagrecht an die reflektierende Wand. Wäre der resultierende Impuls Richtung Bug nicht immer größer als in Richtung Heck?

[quick]

Hallo JCG

Zitat von JGC

Naja...

Masse ist für mich zumindest nur eine gespeicherte Form von Bewegung.

...."gespeicherte Form von Bewegung", -Bewegung von WAS?
Denkst Du da insgeheim nicht an Bewegung von (wiederum) Masse, womit sich das Problem in den Schwanz beißt?

Zitat von JGC

Ein gerader stromdurchflossener Leiter besitzt ja auch nur ein schwaches magnetisches Feld, welches sich erst durch das Aufwickeln zu einer Spule entsprechend verstärkt...

Ich würde vermuten, dass die Feldenergie durch das Aufwickeln einfach nur konzentrierter ist und sich dadurch die höhere Feldstärke ergibt. Also kein sich selbst verstärkender Effekt.

Masse zeigt sich für mich nur in der Wirkung auf Felder. Ich glaube eher nicht an ein (Higgs-)Teilchen, von dem man sagen kann, DAS verleiht den anderen Teilchen Masse.
In meiner Vorstellung beruht die Massenwirkung auf der Kraft, welche die Elementarteilchen in ihrem Innersten zusammenhält. Diese Kraft strahlt auch in den Raum nach außen und bewirkt letztlich Gravitation. Außerdem spielt auch noch das Vakuum eine Rolle, und zwar in der Art, dass es durch diese Kräfte abgeschirmt wird. Man kann sich auch vorstellen, dass die Dynamik, mit der virtuelle Teilchen erzeugt werden, durch diese Kräfte verringert wird. Wenn diese Kräfte so stark werden, dass im Innern überhaupt keine virtuellen Teilchen mehr entstehen können, dann hat man ein schwarzes Loch.
Ein schwarzes Loch ist der Inbegriff von Masse, aber ich denke, in Wirklichkeit gibt es da drin so wenig, wie sonst nirgends im Universum. Möglicherweise ist es ein Zustand, wie er vor dem Urknall war. Die riesigen schwarzen Löcher, um welche sich die Galaxien gebildet haben, sind vielleicht nur Überrreste von "davor" oder von "draußen".

mfg
quick

[JGC]

Zitat von quick

Hallo JCG



...."gespeicherte Form von Bewegung", -Bewegung von WAS?
Denkst Du da insgeheim nicht an Bewegung von (wiederum) Masse, womit sich das Problem in den Schwanz beißt?

Du hast recht, eigentlich hätte ich "transportierte Impulsenergie" sagen sollen... Den "Gravitationsstrom" (in Wirklichkeit ein Gleichstrompotential??)



Und das die Gravitation von Teilchen verkörpert wird glaube ich auch nicht, sie wird höchstens von ihnen übertragen. Aber wie soll man ein Teilchen in einem "Meer" finden? Hast du schon mal einen bestimmten Tropfen Wasser in deinem Kaffe identifizieren können??(Teilchen zu zertrümmern ist meiner Ansicht nach wie Wassertropfen zu zerschmettern, in der Hoffnung, seine Bestandteile dabei identifizieren zu können)

Meiner Ansicht nach muss ein "materieller" Täger vorhanden sein und ich denke noch immer daran, das dieses genau im Vakuum eben wieder zu entdecken ist.. Eine Art "Super-Äther" ... Wie auch immer dieser beschaffen sein soll, aber er existiert.


JGC


PS:

Änderung!!!

Das

(in Wirklichkeit ein Gleichstrompotential??)

sollte so heissen..."(in Wirklichkeit ein Gleichstromfluss??)

[rene]

Hi quick

Photonen sind angeregte Feldzustände und Träger der elektromagnetischen Energie - und natürlich nicht Träger der Ladung wie ich irrtümlich schrieb.

Als Antrieb für längerfristige Weltraummissionen ist ja auch ein Photonenantrieb möglich (Sonnensegeln). Dabei spielt der Rückstrahlgrad eine grosse Rolle (Albedo, Reflexionsfähigkeit). Dass ein hoher Rückstrahlgrad den Wirkungsgrad erhöht, würde "meine Theorie" bestätigen. Hier ein Zitat aus dem Link:

http://www.uni-stuttgart.de/wechselw...eter-Kurtz.pdf

Seite 21:

Vergrößert man zum Beispiel den Reflexionsgrad für das einfallende Sonnenlicht des Objektes auf der der Sonne zugewandten Seite durch „Besprühen mit weißer Farbe“, so kann durch die erhöhte Impulsübertragung durch die reflektierten Photonen ebenfalls eine Bahnänderung
des Objektes erreicht werden. Da die Albedounterschiede
relativ groß sein können (Mond: 0,07, Basalt 0,05, jedoch
weißer Schnee: 0,9), erscheint hier ein merklicher Effekt erzielbar. Wichtige Vorraussetzungen hierfür sind jedoch darüber hinaus sehr lange Zeiten in Sonnennähe und ein großes Verhältnis von Reflexionsfläche zur Masse des Objektes.

Grüsse, rene