Licht und Materie 2 (für Vortgeschrittene)

[Hawkwind]

Zitat von JoAx

Hi Leute!

Ich denke auch, dass @richys Anstrengungen die Möglichkeiten einer Schule die Frage zu behandeln "etwas" sprengen.



PSI(r,t) also.

Deswegen denke ich auch, dass das Thema in dieser Form nicht in die Schulphysikabteilung gehöhrt. Hier kann man sich dann über

unterhalten.


Gruss, Johann

Richys Fragen sprengen wohl auch die Möglichkeiten dieses Forums.
Die Existenz einer Wellenfunktion für das Photon ist unklar und unter Theoretikern höchst umstritten.

Es gibt ein ganz einfaches Argument dagegen: eine Ortsmessung würde die Wellenfunktion des Photons zu einem Ortseigenzustand kollabieren lassen - es hätte nach der Messung einen scharfen Ort, den man von da dann immer wieder messen würde. Das ist aber mit der Masselosigkeit eines Photons unvereinbar ("es kann nicht am selben Ort bleiben, sondern muss sich mit c bewegen").

Sebst wenn es diese aber geben sollte, dann wird sie kaum die Kausalität der Speziellen Relativität verletzen, indem sie instantane Informationsübertragung unterstützt.

[richy]

Hi
Sorry
Wahrscheinlich bin ich hier wirklich unnoetig zu weit gegangen. Vielleicht hat Claudia auch nur den Unterschied zwischen Wellen und Strahlenoptik ansprechen wollen. Aber bergruendet man Strahlenoptik ueberhaupt mit Photonen ? Stralenoptik kann manche Welleneigenschaften nicht erklaeren.
@Hawkwind

Die Existenz einer Wellenfunktion für das Photon ist unklar und unter Theoretikern höchst umstritten.

Wie will man sich dann den Doppeltspaltversuch erklaeren ?
Mir scheint es naheligend EM Welle und Materie als die makroskopischen Objekte aufzufaessen. Ich meine damit faehrt man auch in den meisten Faellen recht gut.
Bei Materie kommt dann gleich die PSI Welle bei Licht aber zuerst noch das Photon und dann erst die PSI Welle. Worueber man nach deiner Auskunft geteilter Meinung ist.
Kannst du das etwas genauer einteilen ? Mir faellt es schwer. Was entspricht bei Materie dem Photon ?
Gruesse

[Hawkwind]

Zitat von richy

Wie will man sich dann den Doppeltspaltversuch erklaeren ?
Mir scheint es naheligend EM Welle und Materie als die makroskopischen Objekte aufzufaessen. Ich meine damit faehrt man auch in den meisten Faellen recht gut.
Bei Materie kommt dann gleich die PSI Welle bei Licht aber zuerst noch das Photon und dann erst die PSI Welle. Worueber man nach deiner Auskunft geteilter Meinung ist.
Kannst du das etwas genauer einteilen ? Mir faellt es schwer. Was entspricht bei Materie dem Photon ?
Gruesse

Das Fragezeichen hinter der Existenz einer Wellenfunktion des Photons in der Ortsdarstellung bedeutet ja nun nicht, dass es keine Quanteneffekte gibt. Diese beschreibt man vielleicht besser anders, z.B. mittels Quantenelektrodynamik, also wechselwirkenden Feldern.

Manche Autoren meinen auch, man könne Wellenfunktionen für das Photon konstruieren - aber anders als gewohnt, z.B.
http://adsabs.harvard.edu/abs/2005quant.ph..8202B

Der Status dazu ist im engl. Wiki einigermaßen ausführlich beschrieben.
http://en.wikipedia.org/wiki/Photon#Second_quantization

Mal das Fazit daraus in meiner eigenen freien Übersetzung:

Zitat von meine_Uebersetzung_des_engl_Wiki

Man kann das übliche Konzept der Schrödingerschen Wellenfunktion auf Photonen nicht anwenden.
Wegen ihrer Masselosigkeit kann man sie nicht lokalisieren ohne sie zu zerstören: technisch können Photon keinen Ortseigenzustand | r > annehmen und somit gilt auch die normale Heisenbergsche Orts-Impuls-Unschärfe

(delta p) * (delta x) >~ hquer/2

nicht für Photonen.

Es sind (in der Literatur) einige Ersatz-Wellenfunktionen für das Photon vorgeschlagen worden; diese sind aber nicht in allgemeinem Gebrauch. Stattdessen akzeptieren Physiker die unten beschriebene 2 mal quantisierte Theorie der Photonen, die Quantenelektrodynamik, in der die Photonen quantisierte Anregungen elektromagnetischer Moden sind. ...

Ich selbst habe nicht die Kompetenz, viel mehr dazu zu sagen.

Was meinst du denn mit
"Was entspricht bei Materie dem Photon ?" ?

[Jogi]

Hi.

Zitat von richy

Was entspricht bei Materie dem Photon ?

Ähnlichkeit mit dem Photon hat die Coulomb-WW zwischen Proton und Orbitalelektron.
Und das neutrale Z-Boson.
Beides ist Bestandteil unserer "normalen" Materie.


Gruß Jogi

[richy]

Hi
Danke fuer die Antworten und den Link. Das Photon verstehe ich als Lichquant, Energiequant. Wenn es auf eine Photplatte trifft gibt es die Energie ab und da es nur aus Energie besteht ist es danach nicht mehr existent. Aehnlich wird es hier ausgedrueckt.

Wegen ihrer Masselosigkeit kann man sie nicht lokalisieren ohne sie zu zerstören:

So ganz verstehe ich die Problematik mit PSI nicht, denn indem das Photon sich selbst "abgibt" hinterlaesst es auf der Photoplatte doch eine Kennzeichnung wo es zu finden waere, wenn es das Photon denn noch gaebe.

Both photons and material particles such as electrons create analogous interference patterns when passing through a double-slit experiment. For photons, this corresponds to the interference of a Maxwell light wave whereas, for material particles, this corresponds to the interference of the Schrödinger wave equation. Although this similarity might suggest that Maxwell's equations are simply Schrödinger's equation for photons, most physicists do not agree.

Das eine Korrosponenz besteht ist klar, denn die Intensitaet ist mit Aufenthaltswahrscheinlicheit verknueft. Uli vom Forum hier wuerde auf jeden Fall zu den letztgenannten Physikern zaehlen. Die Intensitaet einer EM Welle als makroskopische Wahrscheinlichkeit ? Also ich weiss nicht.

More generally, the normal concept of a Schrödinger probability wave function cannot be applied to photons

Vielleicht sollte man von der SGL nicht alles erwarten. Alleine von der Gestalt her kann sie ja schon nicht voellig kompatibel mit der Maxwellschen Wellengleichung sein. Das Argument mit der Inensitaet spricht doch tatsaechlich eher fuer einen echten Wellen PDE Typ wie dem der Maxwellgleichung.

Stattdessen akzeptieren Physiker die unten beschriebene 2 mal quantisierte Theorie der Photonen, die Quantenelektrodynamik, in der die Photonen quantisierte Anregungen elektromagnetischer Moden sind. ...

Und erklaert diese Theorie auch die beobachteten Solitonenloesungen von EM Wellen ?

@Jogi

Ähnlichkeit mit dem Photon hat die Coulomb-WW zwischen Proton und Orbitalelektron.
Und das neutrale Z-Boson.
Beides ist Bestandteil unserer "normalen" Materie.

An so etwas aehnlches hatte ich auch schon gedacht. Dass jedes normale Teilchen eine innere und relative auessere Energie aufweist und das sind doch Photonen. Alle Materie hat demnach einen photonischen Charakter. Das wuerde auch zu diesem Bild von Heim passen :
(Edit Neutron sollte das heissen)
Geometrien in x4,x5,x6 alleine stellen ein Photon dar. Und geladenen Teilchen enthalten diesen energetischen Anteil. Dem neutralen Teilchen fehlt die zeitliche Komponente.

Gruesse

[Sion]

Also ich weiß nicht... Wenn ich's mir so ansehe, würde dieses Bild zu so ziemlich allem passen. Man nehme das Bild und interpretiere Beliebiges rein...

[richy]

Waere schlecht fuer Heim , wenn es zu einer physikalischen Beobachtung nicht passen wuerde :-)
Dass Ladung etwas mit der Zeit zu tun hat finde ich schon merkwuerdig.

[Jogi]

Hi richy.

Zitat von richy

Dass jedes normale Teilchen eine innere und relative auessere Energie aufweist und das sind doch Photonen.

Muß ich das jetzt verstehen?
Wenn Materie teilweise photonischen Charakter hat, dann ist das doch eher intrinsisch.

Alle Materie hat demnach einen photonischen Charakter.

Nein.
Bis das Gegenteil empirisch feststeht, gehe ich davon aus, dass der größte Teil der Materie im Universum nicht elektromagnetisch wechselwirkt.

Photonischen Charakter haben nur bestimmte WWs der (baryonischen) Materie. Eben die von mir genannten Z-Bosonen und die Coulomb-WW.
Mit einer gewissen Phantasie ist auch noch das Neutrino mit dem Photon verwandt.


Zur Masse:
Masse ist Trägheit.
Und wenn alles (Materie, Photonen, Wechselwirkungen) Geometrieen des Raumes sind, dann hängt die Masse natürlich damit zusammen.
Mit zeitlicher Komponente, versteht sich.
(Aber wie ich gerade sehe, hast du deine diesbezügliche Frage (wieder mal) raus editiert.


Gruß Jogi

[richy]

Hi Jogi
Fand die Frage im nachhinein OT.
Dass ich mir den Unterschied zwischen relativitsischer Masse und Ruhemasse anhand von Heims Schaubild nicht ganz erklaeren kann.

Masse hat auf jeden Fall etwas mt den x5,x6 Geometrien zu tun.
Es gibt in Heims erweiterten Maxwellgleichungen auch zwei Gravitationsgroessen. Zwei Formen von Gravitation. Und dass die EM Welle aus zwei Feldgroessen zusamengesetzt ist duerfte auch kein Zufall sein. Wobei ich nicht weiss wie man diese x5 und x6 zuordnet. Insgesamt ist es naheliegend. Ein echter Energieumsatz geht immer mit einer Entropieaenderung einher. Ansonsten liegt nur Blindleistung vor. Wenn ich potentielle Energie z.B. in kinetische umwandle. Einen Berg hinunterrolle. Das ist belanglos. Erst wenn Reibung ins Spiel kommt. Ich bremse ab, dann wird die Energie unumkehrbar umgesetzt.
Umgekehrt :
Ein frei fallendes Elektron strahlt nicht. Ein mit einer Rakete angetriebenes strahlt.
Alleine weil der freie Fall ein zeitlich umkehrbarer Vorgang ist. Keine Entropieaenderung. Das Raketentriebwerk dagegen ist nicht umkehrbar. Und hat man eine EM Welle tatsaechlich abgestrahlt, dann ist eines sicher. Sie wird irgendwann bei einem Emfaenger die Entropie aendern.
Feiwillig kehrt sie nicht in die Antenne zurueck :-)
Daher muss man auch Wirkleistung aufbringen, Entropieaenderung um eine EM Welle abzustrahlen.

Das Schaubild zeigt auch, warum immer die elektrischen Groessen im Spiel sind, wenn es seitens Wissenschaftlern Versuche gibt die Gravitation zu manipulieren. Hierzu gibt es auch durchaus serioese Ansatze. Und ebenso sieht man, dass solche Versuche mit einer Manipulation der globalen Entropie verbunden sein muessten. Nach Heim muessten daraus qualitative Andererungen resultieren.
Zu solchen Versuchen noch etwas :
Bei Heim und anderen Modellen ist zur Manipulation der Gravitation ein sehr grosses dB/dt notwendig. Bisher wurden solche grossen magnetischen Flussaenderungen vom Menschen noch nie erzeugt. Aber was ist bei Gewittern ? Oder zumindestens auf der Sonne ? Da muesste man gewisse Anomalien betrachten. das macht mich etwas skeptisch.
Auf der anderen Seite. Dieses Schurch Forelllenexperiment koennte man ueber Heim erklaeren. Und ich bin wirklich gespannt was passiert wenn Zeilinger es tatsaechlich gelingt Viren durch den Doppelspalt zu jagen. Hat er angeblich vor.

Nochmal zur Ruhemasse :
Damit eine Ruhemasse existiert muessten nach Heims Einteilung raeumliche Geometrien fuer ein Teilchen vorhanden sein. Die Heim Theorie ist sicherlich kompatibel zur ART, denn die erweiter diese lediglich. Aber wie sieht es dann mit der Raumzeitkruemmung fuer neutrale Teichen aus ? Da muesste man direkt mal nachschauen.

Gruesse

[richy]

Hi Jogi

Zitat von richy"

Alle Materie hat demnach einen photonischen Charakter. Das wuerde auch zu diesem Bild von Heim passen :

Dein Widerspruch darauf ist berechtigt. Es passt auch nicht zum Bild von Heim wie ich selbst spaeter bemerkte.
Neutrale Teilchen haben keinen "photonischen Charakter". Und dieser Ausdruck "photonischer Charakter" ist auch nur ein grobes Modell meinerseits.
Um meine Frage vielleicht zu beantworten. Was entspricht bei Materie dem Photon ?

Materie : Teilchen - PSI-Welle
Licht : Welle : Em-Welle - Photon - PSI Welle?

Es muss auch nicht zwingend ene Entsprechung geben.

Werd mir mal diese Z Bosonen anschauen
Ah diese Karte hier ist gut :
http://de.wikipedia.org/wiki/Elementarteilchen