Was sieht ein Photon?

    Die Relativitätstheorie sagt ja, je scheller wir uns bewegen, desto mehr schrumpft der Raum und desto mehr wird die Zeit gedehnt. Bei Lichtgeschwindigkeit geschieht dann offensichtlich außerhalb des bewegten Objektes alles zur gleichen Zeit und der umgebende Raum ist dann nicht mehr vorhanden. Wie also kann das Photon in Wechselwirkung mit anderen Elektronen treten? Hab ich da einen Denkfehler?
    Joachim

    Inzwischen weit über 100x gelesen und keine Reaktion. Vielleicht die Frage mal anders formuliert: Offensichtlich sind die Ausdehnungen von Raum und Zeit dermaßen proportional zueinander, dass eine Veränderung der Zeit eine scheinbar gegenteilige Ausdehnung, also ein Schrumpfen des Raumes bewirkt, und zwar so, dass das Verhältnis von Raum und Zeit, also die Raumzeit immer gleich bleibt und die dazugehörige Konstante die (Licht)- Geschwindigkeit ist. Was aber geschieht mit dem Raum gesehen von einem Raumschiff, dass sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegt (ich weis, dass das physikalisch unmöglich ist), oder eben aus Sicht eines Photons. Mir fällt es schwer, mir das Konzept der Raumzeit als stabiles System vorzustellen, da die Wahrnehmung des Raumes und der Zeit nur sehr subjektiv ist und von der Geschwindigkeit abhängt, mit der sich der sich der Beobachter bewegt. Sich die "Entfernungen nicht nur im Raum und einen (zeitlichen) Ablauf in der Raum-Zeit auszurechnen, mag ja noch möglich sein. Und sich die Raum-Zeit eingebettet in einem mehrdimensionalen Raum vorzustellen, dazu fehlt mir die mathematische Grundlage, obwohl mir schon der Gedanke kam, dass die Raum-Zeit vielleicht nur als eine, maximal zwei Dimensionen anzunehmen ist, eben eingebettet in weiteren Dimensionen.
    Wer mag sich an der Gedanken-Spinnerei beteiligen?
    Joachim

    Hallo Joachim,


    Ich denke, das ist ein sehr anspruchsvolles Thema, das sich ohne umfangreiches mathematisches und physikalisches Fachwissen gar nicht ausführlich betrachten lässt. Mit unserem Alltagswissen kommen wir da ganz bestimmt nicht weiter.


    Zu deiner ersten Frage, wie ein Photon "unterwegs" mit anderen Elektronen in Wechselwirkung treten kann: Das tut es gar nicht!


    Sowie ein Photon mit Materie in Wechselwirkung tritt, bewegt es sich ja nicht mehr mit Lichtgeschwindigkeit. Man muss es wohl korrekter so beschreiben, dass das Photon absorbiert und mit einer winzigen Zeitverzögerung nach einer materialabhängigen Gesetzmäßigkeit wieder ein Photon abgestrahlt wird. So lässt sich auch gut erklären, warum Licht in Materie langsamer ist als im Vakuum.


    Mit deinen Aussagen im zweiten Beitrag kann ich leider nicht viel anfangen.


    Gruß,
    Martin

    Hallo Martin,
    Stimmt schon, was Du sagst über das Photo. Ist mir ja auch klar. So gesehen, war meine Ausgangsfrage mit einer, hoffentlich akzeptablen Provokation versehen :Tatsächlich kommen die Photonen, die uns erreichen, nicht aus z. B. 2 Mio Lj. Entfernung, sondern es enstehen immer neue Photonen auf dem Weg hierher. Da aber die Absorption und anschließende neue Emission eines Photons auf dem Weg von z.B.M 31 ziemlich oft geschieht, stellt sich mir eine andere Frage: Wenn sich die Photonen mit Lichtgeschwindigkeit bewegen, die ca. 300000 Km pro Sekunde beträgt, ist die Gesamtgeschwindigkeit aller Photonen zwischen M 31 und uns doch eine andere als die eines einzelnen Photons. Umgekehrt, wenn die Dauer, mit der das Licht von M 31 2 Mio Jahre beträgt, müsste die Geschwindigkeit eines einzelnen Photons doch etwas höher sein. Was, oder wie hoch also ist die Lichtgeschwindigkeit: Die von einzelnen Photonen oder die aller Photonen innerhalb eines gemessenen Systems, z.B die Entfernung zu M 31?
    Joachim

    Hallo Joachim,


    wenn Du M31 beobachtest, kommen die Photonen, die vom Okular Deine Netzhaut treffen, direkt von M31; dies geschieht nicht über den Umweg Absorption --> Emission.

    Hallo Leute,
    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Tatsächlich kommen die Photonen, die uns erreichen, nicht aus z. B. 2 Mio Lj. Entfernung, sondern es enstehen immer neue Photonen auf dem Weg hierher<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote"><blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">wenn Du M31 beobachtest, kommen die Photonen, die vom Okular Deine Netzhaut treffen, direkt von M31; dies geschieht nicht über den Umweg Absorption --&gt; Emission<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">Nach meinem Verständnis sind beide Aussagen falsch[8)]. Zumindest bis zur Erdatmosphäre kommt das Licht von M31 praktisch unbeeinflusst bei uns an. In der Atmosphäre und vor allem in der Optik passiert jedoch einiges -&gt; Lichtbrechung, Reflektionen.


    Ob Photonen eine "Identität" haben, so dass es Sinn macht darüber zu diskutieren, ob es "dieselben" sind, ist auch eine interessante Frage.
    Zumindest kann man wohl sagen, dass beim Anblick der Andromeda-Galaxie die Photonen, die den Sinnesreiz in meinen Augen auslösen, annähernd mit Vakuumlichtgeschwindigkeit praktisch direkt von M31 zu meinem Auge gelangt sind.


    Gruß,
    Martin

    Hallo Frank,
    kann ich mir nicht so recht vorstellen. Zwischen hier und M 31 befinden sich doch jede Menge Massenteilchen, also auch Elektronen. Und die fangen die Photonen ein, erhöhen ihre Energie und springen dann wieder in den vorherigen Zustand und emittieren ein neues Photon, welches wieder ein Stück des Wegs hinterlegt. Also das individuelle Photon, und das meine ich, hat keine große Lebenszeit. So meine Vorstellung.
    Auch viele Grüße
    Joachim

    Hallo Martin,


    wenn wir von der Erde in den Himmel gucken, sehen wir die Objekte klar und scharf. Darum kann die Aussage "wenn Du M31 beobachtest, kommen die Photonen, die vom Okular Deine Netzhaut treffen, direkt von M31; dies geschieht nicht über den Umweg Absorption --&gt; Emission" so falsch nicht sein.


    Du selbst bringst ja auch das Bsp. der Andromeda-Galaxie in Analogie zu M31.

    Na ja...ich find die Fragestellung sehr interessant. Als Laie stellt sich mir auch die Frage...gibt es eine Verzögerungszeit, eines eigentlich zeitlos reisenden Photons, in der es beim Auftreffen auf Hindernisse, eine Umwandlungszeit erfährt? Also doch keinen absoluten Zeitstillstand fürs Photon?
    Gruß Armin

    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: AS-Fan</i>
    <br />Na ja...ich find die Fragestellung sehr interessant. Als Laie stellt sich mir auch die Frage...gibt es eine Verzögerungszeit, eines eigentlich zeitlos reisenden Photons, in der es beim Auftreffen auf Hindernisse, eine Umwandlungszeit erfährt? Also doch keinen absoluten Zeitstillstand fürs Photon?
    Gruß Armin
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Wenn das Photon auf ein Hindernis trifft, ändert sich die Wellenlänge, d.h. Energie. Die Geschwindigkeit in Luft wird annähernd gleich bleiben. Anders sieht es natürlich in Medien wie Wasser aus.

    Hallo Martin,
    Photonen sind Quanten, also einzelne Teilchen. Von Individualität zu sprechen, mag nicht sonderlich wissenschaftlich sein, ist aber auch nicht falsch, wenn mann Individualität nicht mit Einzigartigkeit verwechselt. Individualität benutze ich, um mir klar zu sein, dass da noch andere wie das einzelne Ding, also Quant, existiert. Einzigartigkeit meint die Unverwechselbarkeit von komplexeren Systemen wie etwa der Persönlichkeit eines Lebewesens. Auch gibt es keinen Stein, der exakt wie ein anderer ist. Doch ein Photon unterscheidet sich nicht von einem anderen, gleiche Wellenlänge vorausgesetzt.
    Danke für Deine Gedanken. Sie regen mich zum Nachdenken und genauerem Formulieren an.
    Joachim

    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Pi</i>
    <br />Hallo Frank,
    kann ich mir nicht so recht vorstellen. Zwischen hier und M 31 befinden sich doch jede Menge Massenteilchen, also auch Elektronen. Und die fangen die Photonen ein, erhöhen ihre Energie und springen dann wieder in den vorherigen Zustand und emittieren ein neues Photon, welches wieder ein Stück des Wegs hinterlegt. Also das individuelle Photon, und das meine ich, hat keine große Lebenszeit. So meine Vorstellung.
    Auch viele Grüße
    Joachim<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Hallo Joachim,


    wenn ein Elektron durch ein Photon angeregt wird, wird das Elektron auf ein höheres energetisches Niveau angehoben. Jetzt können prinzipiell 3 Folgeprozesse entstehen:
    1. Die Abgabe der durch das Photon übertragenen Energie erfolgt strahlungslos. Die "ursprüngliche Information" des Photon ist verloren gegangen.
    2. Das Elektron fällt vom angeregten Zustand auf den Grundzustand zurück und gibt genau die Energie ab, die der Energie des Photons entspricht. Stichwort stimulierte Emission beim Laser.
    3. Das Elektron relaxiert strahlungslos vom angeregten Zustand A auf einen angeregten Zustand B und fällt von dort auf den Grundzustand zurück. Die abgegebene Energie ist kleiner als diejenige des Photon. Die "ursprüngliche Information" des Photon ist verloren gegangen.


    Das bedeutet, dass wenn immer wir ein klares und scharfes Bild von etwas sehen, dann muss das Photon störungs- und verlustfrei auf unsere Netzhaut gelangt sein.

    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: AS-Fan</i>
    <br />Aber Frank...wie schnell ist es futsch?
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Hallo Armin,


    ich habe Murks geschrieben und den Beitrag geändert. Das Photon wird sicher bestehen bleiben, wenn seine Energie nicht vollständig absorbiert wird.
    Trifft es auf ein Hindernis, ändert sich seine Wellenlänge, aber es wird nicht einfach so verschwinden.

    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Pi</i>
    <br />Hallo Frank,
    kann ich mir nicht so recht vorstellen. Zwischen hier und M 31 befinden sich doch jede Menge Massenteilchen, also auch Elektronen. Und die fangen die Photonen ein, erhöhen ihre Energie und springen dann wieder in den vorherigen Zustand und emittieren ein neues Photon, welches wieder ein Stück des Wegs hinterlegt. Also das individuelle Photon, und das meine ich, hat keine große Lebenszeit. So meine Vorstellung.
    Auch viele Grüße
    Joachim<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Ja, in dem Sinne hast Du Recht und ich verstehe, was Du meinst.
    Das ursprüngliche Photon hat über die Wechselwirkung seinen "individuellen Charakter" verloren und wird quasi über eine Kaskade von weiteren Wechselwirkungen weitergereicht.
    Ich denke, das meintest Du?

    Hallo Leute,
    Was ich Martin geschrieben habe, meint natürlich Folgeprozess Nr. 2 der Erklärung von Frank. Und deswegen behaupte ich weiterhin, dass das einzelne Photon erlischt, wenn es auf ein Elektron trift. Natürlich hat das Folge-Photon die gleiche Information wie das vorher absorbierte. Aber ist es deswegen richtig, vom selben Photon anstatt von der gleichen Information zu reden? Und wenn nicht, dann bleibt die Frage nach der Lichtgeschwindigkeit.
    Joachim

    Hallo Joachim,


    wenn Du in den Aufzug steigst, nach oben fährst und gleich wieder runter, und am Einstiegsort wieder aussteigst, dann bist es immer noch Du - also wäre es dasselbe Photon. Beim Schreiben verbiegen sich zwar etwas meine Finger ob der wissenschaftlichen Betrachtungsweise, aber man könnte es evtl. so ausdrücken.


    Wenn Absorption-Emission im Vakuum stattfinden oder im All, dann gilt: Lichtgeschwindigkeit c rein --&gt; Lichtgeschwindigkeit c raus.


    Prinzipiell ist die Frage nach c aber abhängig vom Medium. Bspw. in Glas breitet sich Licht aus mit einer Geschwindigkeit &lt;c; Stichwort hier wäre der Brechungsindex eines Materials.

    Hallo Joachim,


    "Natürlich hat das Folge-Photon die gleiche Information wie das vorher absorbierte"


    Die für uns allerwichtigste Information ist aber futsch: die Richtung.
    Wenn du M31 anschaust, siehst du nur die originalen Photonen, zwischendurch wechselwirkende Photonen landen anderswo.


    Gruss
    Günter

    Hallo Frank, ich stimme Dir nicht ganz zu: Wenn ICH in den Aufzug steige, nach oben fahre (von M 31 aus starte) und dann oben angekommen bin (von einem Elektron absorbiert werde, so dass es in eine nächst-höhere Schale springt) und ich oben gegen ein identisches Wesen ausgetauscht werde (dass Elektron kann dort nicht bleiben, weil die Schale schon besetzt ist. Es springt wieder zurück und emittiert dabei ein Photon mit gleichen Informationen wie das vorherige, d.h. auch mit gleichem Richtungsvektor.) ist DER, der wieder runter fährt, nicht mehr ICH.
    Inwieweit diese, meine Analogie Sinn macht, kann ich gerade nicht einschätzen. Vielleicht ist das Quatsch, was ich da schreibe.
    Joachim

    Hallo Günther,
    Ich weiß eben nicht genau, ob der Richtung als Teil-Information wirklich verloren gegangen ist. Abgesehen vom Quarakter einer Welle, die sich nach allen Seiten ausdehnt, wäre auch denkbar, dass sich aufgrund der Lichtgeschwindigkeit und der darauf folgenden Schrumpfung des umgebenden Raumes die Richtung im Raum für ein Photon anders konstituiert als von Objekten mit Ruhemasse, die sich unterlicht-schnell bewegen und demzufolge einen anderen Bezug zum umgebenden Raum haben.
    Wie gesagt, ich habe von Mathematik zu wenig Ahnung, um das allein beantworten zu können.
    Joachim

    Genauer gesagt: Wenn die uns vertraute Drei-bzw. Vierdimensionalität durch das Erreichen der Lichtgeschwindigkeit der ART zufolge derart verändert wird, dass sie "nur noch" eine Information darstellt, die erst unterhalb der Lichtgeschwindigkeit (Higgs-Feld?) konkret wird, mag die Richtungsanzeige, die für uns im Raum konkret ist, auch eine Information sein, die vom vorherigen Photon hinterlassen wurde und dann vom jetzigen übernommen wird. Wobei die Frage entsteht, ob in einem derartigen Kontinuum, wo Raum und Zeit eine andere Bedeutung haben als hier, von verschiedenen Teilchen in unserem Sinne gesprochen werden kann.
    Joachim

    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Pi</i>
    <br />Genauer gesagt: Wenn die uns vertraute Drei-bzw. Vierdimensionalität durch das Erreichen der Lichtgeschwindigkeit der ART zufolge derart verändert wird, dass sie "nur noch" eine Information darstellt, die erst unterhalb der Lichtgeschwindigkeit (Higgs-Feld?) konkret wird, mag die Richtungsanzeige, die für uns im Raum konkret ist, auch eine Information sein, die vom vorherigen Photon hinterlassen wurde und dann vom jetzigen übernommen wird. Wobei die Frage entsteht, ob in einem derartigen Kontinuum, wo Raum und Zeit eine andere Bedeutung haben als hier, von verschiedenen Teilchen in unserem Sinne gesprochen werden kann.
    Joachim
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Hm, da steige ich nicht mehr durch ...

    Hallo Joachim,


    wie erklärst Du Dir Absorptionsspektren. Die aus einer Richtung kommenden Photonen werden absorbiert. Die Abstrahlung findet in alle Richtungen statt. Folglich ging die Richtungsinformation verloren.


    Viele Grüße


    Kurt

    Deine Meinung ist mir aber wichtig, also mal anders: Ist es denkbar, dass die Richtung des ursprünglichen Photons doch als Teil-Information beibehalten wird? Wenn ich das richtig verstanden habe, kann man das Higgs-Feld als eine Art Bremse verstehen, welches das Quantenfeld mit bestimmten Eigenschaften derart beeinflusst, dass daraus unter-lichtschnelle Teilchen entstehen. Photonen bzw Quanten des EM-Spektrums haben offensichtlich diese Eigenschaften nicht und bleiben demzufolge lichschnell. Dann mag es doch denkbar sein, dass es einen Übergeordneten Raum gibt, aus dem unsere Raum-Zeit mittels des Higgs-Feldes erst entsteht und die Naturgesetze, die wir als solche Wahrnehmen, in diesem übergeordneten Raum ganz anders wirken. Was die Gravitation angeht, spekuliert man ja eine höhere Dimension, in der die Gravitation, d.h. die Raum-Zeit-Krümmung durch Masse, also der Wechselwirkung von lichtschellen Feldern mit dem Higgs-Feld, eine ganz andere Wirkung hat. Und dort, in der anderen Dimension mag ein Richtungsvektor eine Information sein, die beliebig übertragbar ist und in unserer Raum-Zeit als bestimmte Richtung erscheint.
    Vielleicht sollte ich mal an meiner Angewohnheit, Bandwurmsätze zu schreiben basteln.
    Und noch eine gute Nacht.
    Joachim

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