Licht kurz und knapp

Licht und Zeit sind wohl einige der faszinierendsten Dinge, die uns die Natur bietet. Ohne jetzt philosophisch klingen zu wollen, in "Realität" gibt es nur "ein einziges" Licht. Die Natur schert sich nicht um Erscheinungsformen wie Welle und/oder Partikel, die vom Menschen ins Leben gerufen wurden. Wir haben halt noch nicht den nötigen Intellekt oder haben noch nicht die richtige Beschreibungsweise gefunden aber Licht ist halt Licht. Punkt. Partikel und Welle sind Krücken, die wir nutzen müssen, um uns mehr und mehr an das eigentliche Verständnis von Licht heranzutasten. Das funktioniert mit Hilfe der Quantentheorie erstaunlich gut, ist allerdings der Weisheit sicher nicht letzter Schluss. Dass wir aber überhaupt in der Lage sind, soweit gewisse Gesetzmäßigkeiten erkannt zu haben, ist sensationell.

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Fraktalia</i>
<br />Zwar heisst es dass nichts schneller sein kann als das Licht, aber wenn selbst das Licht vom schwarzen Loch verschlungen werden kann muss dieses ja schneller sein.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Hi Laura,
nein, ist es nicht. Das schwarze Loch ist so massereich, dass ihm das Licht nicht entfliehen kann.

Ein anderes Thema: Du scheinst dich wirklich sehr für Astronomie zu interessieren. Das ist prima. Um bei diesem Thema aber mit diskutieren zu können, braucht es aber auch eine gewisse Grundlage an Physikwissen. Nimm dir doch mal die Zeit und lese das folgende Buch:
http://www.amazon.de/Physik-f%…7702911?tag=astrotreff-21

Und das folgende bitte auch:
http://www.amazon.de/Astronomi…7703705?tag=astrotreff-21

Du nimmst rege an den Diskussionen teil, aber manche deiner Beiträge sind wirklich Käse. Es kann sogar sein, dass sie den einen oder anderen von uns langweilen.

Natürlich ist es nicht einfach, auf einem bestimmten Niveau derartiges zu diskutieren, aber die beiden Bücher können eine solide Grundlage aufbauen.

Nun, das Ding Quantenobjekt zu nennen ist meiner Meinung nach die ehrlichste Variante. Alles andere spiegelt ein Wissen vor, was so nicht gegeben ist.

(==&gt;)Lukas:
Eine kleiner Schreibfehler: Es ist das Betragsquadrat, was ein Maß für die Aufenthaltswarscheinlichkeit ist. (mehr oder weniger richtige Formel, vorher vertippt[:)], würde |Y|² nicht &lt;Y|Y&gt; geschrieben werden? )

Weiter schreibst du: "Man beschreibt das Licht dann also als Photon (Teilchen) welches eine Wellenfunktion besitzt(|Y&gt; )." Und "Die Wellenfunktion selber ist komplex und hat keine physikalische Bedeutung,[...]"
Ich empfinde das als einen gewissen Widerspruch. Nehmen wir, um es eine Stufe einfacher zu machen, ein Elektron, welches sicher ein Teilchen sein kann, auf jeden Fall aber ein physikalisches Objekt ist. Wie kann nun ein physikalsiches Objekt eine nichtphysikalsiche Eigenschaft besitzen? (Ohne jetzt metaphysisch werden zu wollen[:)])

Ich denke, es greift hier zu kurz, wenn man komplexe Größen wie beispielsweise in der Schwingungsphysik behandelt. Klar, ein Schwingkreis wird mit einem komplexen e-Ansatz durchgerechnet, aber jedem, der dies tut, sollte klar sein, dass solches nur eine Rechenhilfe ist, weil man damit trigonometrische Terme bequemer kapseln kann. Man könnte, physikalisch "korrekter", aber viel hässlicher, auch nur mit reellen Funktionen rechnen.
Das funktioniert in der QM meines Wissens nicht.

Was die Kopenhagener Interpretation angeht: Sie funktioniert, vielmehr Gutes kann man über sie nicht sagen.[:D]
Eine tiefergehende Erklärung liefert sie nicht. Die dahinter stehende abstrakte Frage ist die, ob es so etwas wie eine Erklärung gibt, oder ob wir immer nur Beschreibungen bekommen, die für eine bestimmte Aufgabe passend sind, uns aber nichts über die "wirklichen" Vorgänge verraten.

Velleicht ist es uns auch unmöglich mit unseren Gehirnen, die sich so entwickelt haben, wie sie es haben und schön auf sauber trennbare Schubladen getrimmt sind, ein umfassendes Verständnis von Quantenobjekten "an sich" zu erlangen? Schade wär es schon...

Hallo Jonas,

also unter &lt;Y|Y&gt; verstehe ich das Skalarprodukt. Ich bin mir nicht sicher, ob wir einfach nur unterschiedliche Notationen verwenden, aber für mich ist:
&lt;Y|Y&gt; = Integral über R³ Y*Y d³r
Da aber |Y&gt; eine komplexe Funktion ist, muss man das Betragsquadrat bilden, indem man mit dem komplex kunjugierten multipliziert, also |Y|² = |Y&gt;*|Y&gt;

Vielleicht sollten wir das auch per PN weiterdiskutieren, das führt jetzt bisschen vom Thema weg.

Wegen deinem Widerspruch: |Y&gt; ist ja erstmal nur die Lösung der DGL. Das muss keine physikalische Bedeutung haben (auch weil sie komplex ist). Du kannst ja auch aus einer quadratischen Gleichung eine negative Masse ausrechnen, die hat ja auch keine physikalische Bedeutung. Nur das Betragsquadrat hat eine Interpretation. Ich zitiere aus Wikipedia:
"Dass die Wellenfunktion nicht reell, sondern komplexwertig ist, spiegelt u. a. wider, dass Y(r,t) nicht unbedingt eine reale physikalische Bedeutung zukommt. Sie ist in der Regel nicht messbar, sondern dient nur der mathematischen Beschreibung des quantenmechanischen Zustands eines physikalischen Systems. Aus ihr lässt sich jedoch das zu erwartende Ergebnis einer Messung durch komplexe Konjugation berechnen."
[nach: http://de.wikipedia.org/wiki/Wellenfunktion]

Grüße

Ah, ja, stimmt, ich hatte da zwei Darstellungen durcheinander gebracht. Kann man Kets einfach so konjugieren? Dachte, sowas ginge nur in einer konkreten Darstellung. Aber gut, das spielt für das Thema keine Rolle.

Richtig, es muss keine physikalische Bedeutung haben. Das Beispiel mit der quadratischen Gleichung zeigt es ja. Aber das schlägt in die Kerbe weiter oben: Da ist uns intuitiv klar, was die Physik dahinter ist. Uns ist auch mehr oder weniger intuitiv klar, warum die eine Lösung eben nicht die physikalische ist. Nur bei der Wellenfunktion ist das nicht so einfach klar.
Entweder ist das Ding eine (primitive ?) Beschreibung, der keine Realität in irgendeinem Sinne zukommt, oder aber es ist eine irgendwie reale Eigenschaft eines Quantenobjektes. Im ersten Fall läge ein weitere Theorieebene dahinter, im zweiten Fall haben wir ein Interpretationsproblem.

Zu dem Wikipedazitat: So wie es da steht halte ich es für zumindest ungenau, denn nicht der Akt der komplexen Konjugation selbt, sonder die Bildung des Betragsquadrats ergeben mit eine als Wahrscheinlichkeit interpretierbare Größe.

jonny, galaxsea - ihr überseht, dass - jedenfalls als ich das gelernt habe - &lt;Y| die konjugiert komplexe Funktion von |Y&gt; ist. &lt;Y|Y&gt; = Integral über R³ Y(*) mal Y d³r. Oder habe ich Euren Disput falsch verstanden?

Also wenn ich jetzt mal richtig Klugscheiße: &lt;Y| ist ein Element des Dual-Raumes zu |Y&gt;. |Y&gt; ist an sich auch erstmal keine "normale" Funktion sondern eine abstrakte Darstellung eines Zustandes (Vektor im Hilbertraum). Daraus kann man dann, wenn man eine Basis wählt, eine "normale" Funktion machen. In der gewählten Basis kann man dann auch konjugieren. Ich war von der ungewohnten Schreibweise verwirrt, verstehe aber, was Lukas damit gemeint hat.
Richtig ist, soweit ich mich erinnere, dass man, wenn man die abstrakte Formulierung auflöst, fast immer aus &lt;Y| y(_)* machen kann, wobei _ für die jeweilige Basis steht.

"&lt;Y|Y&gt; = Integral über R³ Y(*) mal Y d³r." Stimmt auch nur insofern, als das man im Ortsraum arbeitet, aber es gibt auch andere Möglichkeiten, beispielsweise den Impulsraum, dann läuft das Integral über alle möglichen Impulse und Y=Y(p). Es ist gerade die Stärke des Bra-Ket-Formalismus, keine Basis angeben zu müssen.

So, jetzt aber genug kluggeschissen^^

Ich glaube wir haben keinen Disput (mehr).

&lt;Y|Y&gt; = Integral über R³ Y(*) mal Y d³r (im Ortsraum!)

Das hatte ich oben auch schonmal geschrieben und ich glaube Jonas war nur wegen meiner etwas unkorrekten Schreibweise verwirrt.

Und um der Sachen mit den Basen aus dem Weg zu gehen (Irgendwie hab ich geahnt, dass das kommt.. [:D]), hatte ich oben "(im Ortsraum)" geschrieben und damit quasi eine Basis festgelegt. Damit war dann meine Bra- Ket- Schreibweise etwas inkonsistent gewählt- muss ich zugeben.

Als Experimentalphysiker bin ich da doch oft zu ungenau bei sowas.

Ja, ein bißchen ab vom Thema ist es schon.

Doch mal ne ganz dumme Leienfrage: was sollte denn eine "Erklärung für das Licht" eigentlich beinhalten, wie sollte es besser verständlich werden, als es jetzt schon ist?

Daß ein Photon loslegt mit c, sobald es losgelassen wird, daß es trotzdem sich wie ein Masseteilchen aufführt, daß es als Welle der Hauptenergieträger im Universum ist, --- wie sollen wir uns das erklären?

Der WelleTeilchenDualismus ist eine Eigenschaft der Materie, die schon auch an relativ großen Molekülen experimentell bestätigt wurde. In unserer makroskopischen Welt fallen die Welleneigenschaften weg, weil sie nicht mehr meßbar sind, und damit entziehen sie sich auch unserer Erfahrung.
Die Schnittstelle unseres Gehirns gegenüber unserer Umwelt besteht aus unseren 5 Sinnen, wobei wir von "Licht" nur einen verschwindenen Teil des Spektrums wahrnehmen. Allein schon die Tatsache, daß unser Gehirn den infraroten Teil des "Lichtes", den es ja als Wärme spürt, demselben Spektrum zuordnen kann, es als von Elektronen eingefangene Photonen erklärt, die damit ihre Energie abgeladen haben, die wir wiederum als Wärme verspüren, sagt doch alles.
Unser Gehirn kann die durch unsere Sinne empfangenen Daten zusammenfassen, abstrahieren, Schlüsse ziehen und erklären.

Was ein Photon ist und wie es sich verhält ist die Erklärung in sich. Wieso aber Lichtgeschwindigkeit, Spektrum, massenloses Teilchen und Welle wird sich immer unserer Erfahrung entziehen, aber untersuchen und verstehen können wir es.
Hans

Naja, ich denke so: Es gilt das Gesetz, das wenn a und b sich gegenseitig auschließen, dann folgt aus a nicht b und umgekehrt.
Klassiche Welle und Teilchen sind zwei Konzepte, die sich gegenseitig auschließen. Deren Eigenschaften sind aber anscheinend in einem physikalischem Objekt realisiert - das führt auf einen Widerspruch, den man meiner Meinug nach auf zwei Arten lösen könnte:

Man sagt, dass es sich um ein Quantenobjekt handelt, das die "wahre Natur" weitaus seltsamer ist, als wir bis jetzt wissen.
Oder aber man kann mit "kleinen Korrekturen" ein Bild, Welle oder Teilchen, passend machen.

Was mich "stört" ist nicht, dass es keine einfache Erklärung gibt, die man in ein klassiches Bild packen kann, sondern dieser Widerspruch zwischen den Bildern.

Naja diesen Widerspruch gibts ja nur wenn man die klassische Physik betrachtet. In der QM sehe ich den nicht. Da ist Licht ganz klar ein Teilchen, aber seine Aufenthaltswahrscheinlichkeit ist eine Welle.

Dadurch das sich diese Quantenobjekte so verhalten, wie man es gerade in unserer makroskopischen Welt nicht erwartet, hat man halt nie das Gefühl das man das alles vollständig Verinnerlicht hat. Der Mensch braucht eben seine Anschauung und da schließen sich Welle und Teilchen aus. Das ist denke ich mal das, was dich "stört".

Vielleicht geht das weg, wenn man mehr theoretische Physik macht [:D]

Ja das mit der Rot- und Blauverschiebung und die daraus resultierenden Temperaturen von Farben finde ich auch total spannend.
Das Licht bewegt sich zwar sehr schnell und braucht dennoch eine Weile, je nach Entfernung, bis es auf der Erde angekommen ist.

Auch dass Licht und Farbe durch die physikalischen Begebenheiten durch Photonen und Atome eine Einheit bilden euphorisiert mich zutiefst!

Demnaechst werde ich mein Zimmer abdunkeln sodass nur noch ein Lichtstrahl hindurch kommt, ein Teleskop davor stellen und ein Prismaglas vor die Linse und das Teleskop halten, wodurch ich dann die Regenbogenfarben der Ultravioletten Strahlung und des Sonnenlichts mit Hilfe des Durchbrechungsprozesses von Licht und Wasser auffangen kann.

Ich hab zwar nicht genau verstanden was du tun willst, aber von Experimenten mit Sonne und Teleskop würde ich lieber die Finger lasser. Es sei dennman weiß wirklich was man tut! Sonst kann man sehr schnell sein Augenlicht verlieren!

Es handelt sich dabei um ein spezielles Teleskop mit Schutzfilter der vor der Sonnenstrahlung schuetzt und ich werde auch nicht ins Teleskop hinein schauen, sondern nur das Prismaglas gegen das Sonnenlicht gegenueber dem Teleskop halten, um dadurch mehr ueber den Ursprung von Farben im Weltraum zu erfahren.

Und warum brauchst du das Teleskop? Das Prisma allein spaltet das Licht auf und umhüllt dich mit dem Kostbarsten, was die Sonne jemals zu bieten hat.

Hallo Jonny,
<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: jonny</i>
Klassiche Welle und Teilchen sind zwei Konzepte, die sich gegenseitig auschließen. Deren Eigenschaften sind aber anscheinend in einem physikalischem Objekt realisiert - das führt auf einen Widerspruch, den man meiner Meinug nach auf zwei Arten lösen könnte:

Man sagt, dass es sich um ein Quantenobjekt handelt, das die "wahre Natur" weitaus seltsamer ist, als wir bis jetzt wissen.
Oder aber man kann mit "kleinen Korrekturen" ein Bild, Welle oder Teilchen, passend machen.

Was mich "stört" ist nicht, dass es keine einfache Erklärung gibt, die man in ein klassiches Bild packen kann, sondern dieser Widerspruch zwischen den Bildern.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
es mag kein Trost sein, daß sich dieser 'Widerspruch'- Welle/Teilchen - auf der Ebene der Quantenfeldtheorie auflöst. Die Physik hat an vielen Stellen das Problem die Sprache der Mathematik in Worte zu fassen. Irritierende Bilder und Interpretationen sind fast unausweichlich die Folge. Denke nur an das Bild des sich ausdehnenden Nichts, des Raums. Nirgendwo in der ART kommt das vor.

Bei Welle vs. Teilchen löst sich der Widerspruch relativ zwanglos auf, wenn man sich vom Quantenobjekt löst und stattdessen die gesamte Messanordnung einschließlich Quantenobjekt betrachtet.

Grüße, Günter

Hallo Günter ,
kannst du die Auflösung kurz erklären oder sagen, wo ich etwas Gutes dazu finde?

Licht kann nur die Information in sich tragen, von wo es ausgegangen ist.

Kann sich Energie ohne Welle eigentlich fortbewegen?

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: hagerj22</i>
<br />Kann sich Energie ohne Welle eigentlich fortbewegen?
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Ja, sicher. Ein Auto, das sich bewegt, hat kinetische Energie. Oder meintest Du einen konkreten Fall?

Ja Frank,
denk bitte an die "Wellennatur" des Autos.[:D]

Oder Konvektion, wenn du dein Hand über einen Topf mit kochende Wasser hältst, merkst du es sehr gut, dass die Materie Energie transportiert.

Tut mir leid Jonny, ich hatte deine post übersehen.
<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: jonny</i>
<br />Hallo Günter ,
kannst du die Auflösung kurz erklären oder sagen, wo ich etwas Gutes dazu finde?
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Ich verstehe davon viel zu wenig, um das selbst erklären zu können. Ein Hinweis ergibt sich hier. Für den genaueren Hintergrund müßtest du unter QFT nachschauen. Es ist natürlich immer die Frage, was man als Erklärung akzeptiert. Leute, die mit der QFT vertraut sind, sehen den Welle-Teilchen Dualismus verständlicherweise gelassen.

Gruß, Günter

Kann man den im Vakuum Autofahren?