Was ist ein Photon

[EMI]

Zitat von Lambert

Man muss die "fundamentalere Ebene" mathematisch greifen. Das muss m.E. die Forschungsrichtung sein.
Wie Du weißt, setze ich dabei auf Cantor, der eine abgestufte SRT zulässt.
Meine Vorhersage daraus ist der innere Aufbau von Protonen. Dieser Aufbau könnte in CERN bewiesen werden, wenn er das nicht eigentlich schon ist.

Man oh man Lambert,

was soll das nur?
Wie nur, um Gottes Willen, willst Du die fundamentable Ebene mathematisch greifen, wenn Du von Mathe keine Ahnung hast?
Wie kommst Du darauf, das sich irgend jemand auf diesen Globus hier dafür interessiert was deiner Meinung nach die Forschungsrichtung sein sollte?
Und was soll denn nun wieder ne "abgestufte" SRT sein?

Deine Vorhersage? Bist Du Wahrsager oder was??
Man oh man Lambert, der innere Aufbau von Protonen ist bekannt!
Ein Proton hat 3 Streuzentren welche sich so verhalten als ob sie 2/3, 2/3 und -1/3 der el.Elementarladung tragen.
Nix von Positronen ist da in Sicht sowas von nix!
ALLES bereits seit Jahren bekannt!

Widme dich deinen Sickerreien und las hier deine Orakelleien.
Das hier ist ein Physikforum und kein Okkultplatz!

Gruß EMI

[Hermes]

Zitat von Timm

Physiker denken aber durchaus darüber nach, ob es den ersehnten Realismus und damit Determinismus auf einer noch fundamentaleren Ebene nicht doch gibt.

Die Viele-Welten-Interpretation ist genau das.
Allerdings bedeutet diese fundamentalere Ebene auch einen 'fundamentaleren' und stark erweiterten Realismus, nämlich über das Meßbare hinaus.
Prinzipiell hat man aber bereits mit der Idee der Raumzeit eine Erklärung für Meßbares mit Ursache in "anderen Dimensionen" akzeptiert.
Eine Ursache dafür dürfte sein daß wir zwischen der 'Zeit' im üblichen Sinn und der '-zeit' aus 'Raumzeit' oft nicht unterscheiden; eigentlich müßte es 'Raumblockzeit' heißen. Und so wird nicht bemerkt oder verdrängt, wie 'phantastisch' das Modell der Raumzeit eigentlich schon ist:
Denn Gravitation wird mit gebogener Raumzeit beschrieben, und das heißt klar, daß Vergangenheit und Zukunft daran beteiligt sind und es demnach physikalisch ('real') nicht nur das aktuelle Jetzt gibt.

Wird diese erkenntnistheoretische Vorgehensweise konsequent angewendet, ist die Viele-Welten-Interpretation unausweichlich; Vergangenheit und Zukunft sind genauso real oder irreal oder welche Terminologie man auch immer verwenden möchte wie andere, 'nichtrealisierte' Möglichkeiten.

Zum Determinismus:
Zwar ist in einem Multiversum alles determiniert - aber nur für den 'globalen' Beobachter mit Übersicht über alle Welten.
Der messende Physiker bleibt immer in einer relativen und aus Sicht der VWI subjektiven Sicht gefangen. Für uns bleiben weiter nur Wahrscheinlichkeiten.
Also bekommt 'der Physiker' zwar in einem gewissen Sinn den Determinismus mit der VWI zurück, nur leider nicht in die Vorhersage zum Quantenexperiment und in die scheinbar einzelne Raumzeit, in der sich Physiker eben nun mal am liebsten aufhalten...

SCR hats auf den Punkt gebracht (wenn auch wahrscheinlich nicht mit Vielen-Welten im Kopf):

Zitat von SCR

Müsste man dazu aber nicht zwangsläufig unseren "üblichen" Beobachterplatz, der in unserer Raumzeit angesiedelt / durch sie begrenzt ist, verlassen?
Das Photon scheint schließlich an unserer Raumzeit (bzw. wie es darin von uns wahrgenommen wird) auch nur sekundär interessiert zu sein.

Das Photon hat Interesse an allen möglichen Raumzeiten!
Was die Physik heute braucht ist nicht die Quadratur des Kreises, sondern die Verkugelung desselben!
Das Photon ist das Ensemble seiner Möglichkeiten, und so verhält es sich auch. Daß es mit c unterwegs ist, hat andere Gründe...


Hermes

[Timm]

Hi Johann,

Zitat von JoAx

und bin damit nicht "glücklich".

Ich auch nicht, Einstein läßt grüßen.

Zitat von JoAx

Ich sehe das so:
Punktförmige Quelle bedeutet - exakter Ort ist bekannt => Impuls (-richtung) beliebig (360°) => Detektierungsort liegt irgendwo auf einer Shpäre, die Wahrscheinlichkeit ist gleichmässig verteilt (kein Punkt auf der Sphäre ist ausgezeichnet).

d'accord.

Zitat von JoAx

Ich sehe das so:
Das Photon verlässt die Quelle mit unbekannter Polarisation, man weiss nicht, wie man den Polarisator ausrichten muss, um diesen auf jedenfall nicht durchzulassen. (Unter Umständen muss die Polarisation auch nicht konstant bleiben?)

Zeilinger's EPR-Experimente mit verzögerter Entscheidung haben gezeigt, daß die Photonen vor der Messung keine festgelegte Polarisation haben. Es ist also nicht so, daß man die Polarisation nur nicht kennen kann.

Zitat von JoAx

Was heisst, es würde den Realismus nur vortäuschen? Was ist denn Realismus überhaupt? Natürlich ist die Spur in der Blasenkammer nicht der exakte Weg des Elektrons, dazu ist diese viel zu grob, zu verschwommen, ...

Damit war gemeint, es gibt eine durch Wechselwirkungen gezeichnete "Spur", zwischen den Tröpfchen aber keinen vorgegebenen Weg, was dem gesunden Menschenverstand natürlich widerspricht.

Zitat von JoAx

Dagegen, dass es keinen vorgegebenen Weg gibt, habe ich nichts anzuwenden.

d'accord, das war die zentrale Aussage. Mag man das nicht, muß man es mit De Broglie-Bohm halten.

Zitat von JoAx

Dieser Zusammenbruch ist aber offenbar nicht komplett zufällig.

Für den Ort, an dem das Photon registriert wird, gibt es eine gewisse statistische Wahrscheinlichkeit, sodaß der Zufall hier eine Rolle spielt. Aber im Moment der WW ist es nicht Zufall, sondern absolute Notwendigkeit, daß die Wahrscheinlichkeitswelle auf Null geht. Denn andernfalls könnte dieses Photon mehrfach registriert werden.

Gruß, Timm

[möbius]

Zitat von SCR

.... Dazu müsste ich aber wieder "als Photon" gucken.

Das gefällt mir sehr gut!!! "Als Photon gucken" ....
Gruß, möbius

[SCR]

Hallo Hermes,

Zitat von Hermes

wenn auch wahrscheinlich nicht mit Vielen-Welten im Kopf

Jepp.

Zitat von Hermes

Das Photon hat Interesse an allen möglichen Raumzeiten!

Deshalb muß ich Dir hier auch leider widersprechen - Ich hoffe auf Dein Verständnis.

Hallo Timm,

Zitat von Timm

Zeilinger's EPR-Experimente mit verzögerter Entscheidung haben gezeigt, daß die Photonen vor der Messung keine festgelegte Polarisation haben. Es ist also nicht so, daß man die Polarisation nur nicht kennen kann.

Zitat von Jogi

Der Photonenspin weist neben seiner Linearität auch eine Helizität auf, Stichwort zirkumpolares Licht.

Nach meinem Verständnis müsste jedes Photon stets eine zirkulare Polarisation (Stichwort Helizität) aufweisen - Sonderbar. Muß ich mir noch einmal in Ruhe durchdenken. Da passt bei mir was nicht zusammen ...
EDIT: Ich denke es hat sich geklärt.

Zitat von Timm

Aber im Moment der WW ist es nicht Zufall, sondern absolute Notwendigkeit, daß die Wahrscheinlichkeitswelle auf Null geht. Denn andernfalls könnte dieses Photon mehrfach registriert werden.

Ein Photon verhält sich zuweilen durchaus logisch.

[SCR]

Jetzt steh' ich ja völlig auf dem Schlauch :

Zitat von http://de.wikipedia.org/wiki/Polarisation

Dennoch kann auch ein einzelnes Photon linearpolarisiert werden, indem zwei entgegengesetzt zirkularpolarisierte Zustände überlagert werden.

Wo kriege ich denn ein Ausgangs-Photon her, welches zwei entgegengesetzt zirkularpolarisierte Zustände aufweist?
Wie ist das denn hier nur wieder zu verstehen ...
Ich könnte mir das grob über "Aus zwei (Photonen) mach eins" irgendwie vorstellen (?).

[möbius]

Zitat von SCR

.....

Ein Photon verhält sich zuweilen durchaus logisch.

Im Sinne von welcher Logik...
Na, solange es nicht diese hier ist:
http://de.wikipedia.org/wiki/Fuzzy-Logik

Gruß, möbius

[JoAx]

Hallo Timm!

Zitat von Timm

zwischen den Tröpfchen aber keinen vorgegebenen Weg, was dem gesunden Menschenverstand natürlich widerspricht.

Das liesse sich noch begreifen, denke ich, aber das:

Zitat von Timm

daß die Wahrscheinlichkeitswelle auf Null geht.

hiesse, dass die Wahrscheinlichkeitswelle nicht nur eine mathematische Beschreibung wäre, sondern eine reale Entsprechung in der Natur hätte!

Nehmen wir zum Vergleich die statistische Grösse - Temperatur. Diese ist auch direkt messbar, kann aber auf elementare Zusammenstösse der Atome/Moleküle zurückgeführt werden. Im Grunde gibt es so etwas wie Temperatur in der Natur nicht. Es ist lediglich eine Grösse, die uns erlaubt ein System von Teilchen in einer bestimmten Eigenschaft als Ganzes zu beschreiben.

Ist nun die Wahrscheinlichkeitswelle vom selben Charakter oder nicht? VWI, KD (z.B.) meinen - nein. Das geht mir auf den Kecks.

Realität ist nicht so leicht weg zu denken. Gibt man die Realität von Ort und Impuls auf, muss mann die Realität der Wahrscheinlichkeitswelle annehmen/akzeptieren/einführen, zwangsläufig. Somit ist IMHO auch die KI eine realistische Interpretation. Nur halt ziemlich "schräg".

Dass die QM nichtreal und nichtlokal ist, muss nicht zwangsläufig bedeuten, dass die Natur es auch ist, die Newton'sche Mechanik ist auch nichtreal und nichtlokal. Es muss auch keine mathematisch realistische "Fortsetztung" für die QM geben, wie die RT es für die Newtonsche Mechanik z.B. war, die Unbestimmtheit und Zufall würden es schon erfolgreich verhindern können.

Eine nichtrealistische und nichtlokale Interpretation wäre imho eine solche, die die Wahrscheinlichkeitswelle so sieht, wie die Temperatur. Die Unbestimmtheit und Zufall würden locker für die Nichtdeterminiertheit "sorgen" können.

IMHO.


Gruss, Johann

PS: EPR & Co. dauern noch.

[EMI]

Zitat von JoAx

Nehmen wir zum Vergleich die statistische Grösse - Temperatur.
Diese ist auch direkt messbar, kann aber auf elementare Zusammenstösse der Atome/Moleküle zurückgeführt werden.
Im Grunde gibt es so etwas wie Temperatur in der Natur nicht.

Die Temperatur [K] ist eine Basisgröße der Physik JoAx!
Genau wie Länge [m], Zeit [s], Masse [kg] und el.Ladung [C].
Das die Temperatur auf Zusammenstösse von Teilchen zurückgeführt werden kann, ist eher die Definition der Temperatur von klein Fritzchen.

Wie hängt die Temperatur mit der Welt der Atome und Moleküle zusammen?
Die hierzu meist verbreitete (falsche) Behauptung ist:
"Die Temperatur ist das Maß der Intensität der Bewegung der Moleküle aus denen sich der Stoff zusammensetzt."

Seit der Mechanik ist bekannt, dass Arbeit für die Veränderung der kinetischen oder potentiellen Energie verbraucht wird.
Wohin verschwindet aber die Arbeit, die wir zum Reiben zweier Körper benötigen? Was stellen wir an den geriebenen Körpern fest - sie erhöhten ihre Temperatur.

Die Vorstellung, das Körper aus sich bewegenden Teilchen(Moleküle) zusammengesetzt sind, die sich bei höherer Temperatur stärker(intensiver) bewegen und bei tieferer Temperatur schwächer(weniger intensiv), ermöglichte es, die Steigerung der Temperatur infolge der Reibung vom mechanischen Standpunkt aus als Intensität der Bewegung der Moleküle zu sehen.

Die Begriffe "stärkere" oder "schwächere" Bewegung erlauben uns nicht der Temperatur eine gewisse Zahl zuzuordnen. Wir kennen aber ein bestimmtes Maß der Bewegung, die kinetische Energie. Die kinetische Energie jedes Moleküls ändert sich infolge der Zusammenstöße mit anderen Molekülen schnell. Daher müssen wir als Maß der Bewegung eine mittlere Energie annehmen, welche auf ein Mölekül entfällt.

Wenn wir dem Körper eine bestimmte Energie in Form von Wärme liefern, so wird dies durch eine messbare Temperaturerhöhung erkennbar.
Bei Gasen mit Einatommolekülen zeigte sich, dass auf jedes Molekül der gleiche Teil von Energie entfällt und zwar:
(3/2) kT mit k einer stoff- und zustandsunabhängigen Konstante(Boltzmannkonstante).

Der Zusammenhang zwischen Energie und Temperatur befindet sich in Übereinstimmung mit dem theoretisch abgeleiteten Äquipartitionsprinzip:
"Auf jeden Freiheitsgrad entfällt der gleiche Teil der Energie. Die Größe des Anteils ist (1/2) kT"

Ein Einatommolekül hat drei Freiheitsgrade.
Nach dem Äquipartitionsprinzip ist also tatsächlich die Energie, die auf ein Molekül entfällt, 3 mal (1/2) kT, was mit dem Experiment übereinstimmt.

Die ersten Fehler zeigen sich beim zweiatomigen Molekül. Diese haben 6 Freiheitsgrade. Es war also zu erwarten, das die mittlere Energie die auf ein zweiatommoges Molekül entfällt 6 mal (1/2) kT sein wird. Experimente zeigten jedoch, das dieser Wert 7 mal (1/2) kT ist.
Zur Erklärung hilft hier nur, dass das Zweiatommolekül nicht nur eine kinetische Energie von (6/2) kT hat, sondern auch noch die potentielle Energie von (1/2) kT.
Potentielle Energie hat aber nichts mit innerer Bewegung zu tun!
Man müsste also definieren, die Temperatur ist der durchschnittlichen Gesamtenergie (kin. und pot.) die auf ein Teilchen entfällt proportional.
Es zeigte sich aber, das auf ein Teilchen bei der Temperatur T nur dann die potentielle Energie (1/2) kT entfällt, wenn die WW-Kräfte zwischen den Atomen von ganz bestimmten Charakter sind. Wenn der Charakter dieser Kräfte anders ist, entfällt auf ein Teilchen ein anderer Beitrag als eben (1/2) kT.
Wir können somit vorher nicht angeben wie der Zusammenhang zwischen der Temperatur und der Gesamtenergie ist. Die Temperatur und die Energie hängen voneinander ab, aber für jeden Stoff ist diese Abhängigkeit anders!!

Bei Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt ist die Energie des festen Stoffes proportional T²T², dagegen ist die Energie des Elektronengases aber proportional T².

Daher ist die Entropie die entscheidende Größe zur Definition der Temperatur!

Die Entropie ist eine nicht direkt meßbare Größe.
Man erhält sie durch Integration der aus dem 2. Hauptsatz folgenden Beziehung:

ds = (1/T) du = (p/T) dv = ((1/T) dh) - ((v/T) dp)

mit s spezifischer Entropie und den messbaren Größen:
u spez. Energie, v spez. Volumen, h spez. Enthalpie, p spez. Druck und T der absoluten Temperatur.

Die Temperatur ist gleich dem Quotienten aus Gesamtenergieänderung und Entropieänderung eines Systems:

T = dE/dS


Und nicht die negative absolute Temperatur vergessen JoAx.

Der Anwendungsbereich der Thermodynamik wurde auf Gebiete erweitert, die den Begründern der Thermodynamik noch völlig unbekannt waren.
1939 verwendeten CASIMIR und DU PEE die Thermodynamik erstmalig zur Beschreibung des Verhaltens von Spinsystemen und ordneten damit einem System, das kein Ensemble von Teilchen darstellt, eine Temperatur zu.

So 10 Jahre später wurde festgestellt, dass die Temperatur eines Spinsystems auch negativ sein kann. Die Existenz negativer absoluter Temperaturen ist die logische Folge, dass man dem Spinsystem eine Temperatur zuordnen kann.

Um ein Spin aus der Gleichgewichtslage in die zu einem äußeren Magnetfeld entgegengestzte Richtung umzuklappen muss Arbeit aufgewendet werden.
Einem System in dem die größere Anzahl der Spins dem Magnetfeld entgegengerichtet sind ordnet man eine negative absolute Temperatur zu.

Da die Systeme mit negativer absoluten Temperatur eine größere Energie als die Systeme mit positiver absoluten Temperatur haben sind diese auch wärmer, weil die Vergrößerung der Energie einer Wärmezuführung äquivalent ist.
Es zeigt sich also, dass die Skala die bisher einem wärmeren Zustand auch eine höhere Temperatur zuordnete im negativen absoluten Bereich nicht mehr zutrifft.

Kann man einem Spinsystem wirklich eine Temperatur zuordnen?
Hierzu muss erst die Frage:
"Hat das Spinsystem die Tendenz, in einer wesentlich kürzeren Zeit ins innere Gleichgewicht überzugehen, als mit der Umgebung ins Gleichgewicht zu gelangen?"
beantwortet werden.

POUND und PURCELL zeigten das ein Kernspinsystem innerhalb einer hunderttausenstel Sekunde ins innere Gleichgewicht übergeht, während es zum Gleichgewicht zur Umgebung erst in Sekunden gar Minuten kommt.

Wollte das nur mal so beiläufig erwähnen, ohne von Thema abzulenken.

Gruß EMI

[möbius]

Zitat von Hermes

.....
1. Das Photon hat Interesse an allen möglichen Raumzeiten!
2. Was die Physik heute braucht ist nicht die Quadratur des Kreises, sondern die Verkugelung desselben!
3. Das Photon ist das Ensemble seiner Möglichkeiten, und so verhält es sich auch. Daß es mit c unterwegs ist, hat andere Gründe...


Hermes

Zu 1.:
Das Photon ist ja ein tolles Kerlchen ...
Zu 2.:
Was löst/bringt die Verkugelung des Kreises für die Physik ...
Zu 3.:
Welche Gründe denn....
Gruß, möbius