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Thema: 0 Dimensionalität

  1. #1
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    Standard 0 Dimensionalität

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    Hallo

    Ich bin mir mit 10 sigma sicher, dass das schon vor mir Leute gedacht haben, seis drum.
    Wenn man die Welt aus dem Blickwinkel des Photons betrachten würde, hätte das Universum 0 Dimensionen. Für das Photon vergeht keine Zeit und somit wäre sogar Längenkontraktion eigentlich überflüssig aber der Vollständigkeit halber wäre sie in jede Richtung unendlich (klein).
    Gibt es da, außer dem philosophischen auch einen naturwissenschaftlichen Ansatz dahinter? Sind wir (Materie, Energie, Raum) eventuell nur eine Illusion? Das hört sich etwas nach Esoterik Geschwurbel an, soll es aber gar nicht.
    Heftet man sich mal auf ein Photon, existiert keine Zeit. Also ist auch alles "gleichzeitig", im wahrsten Sinne des Wortes. Zerfällt ein Photon? Wenn ja, wie kann es das? Dann würde es aus seiner Eigenzeit heraus nie existieren da es im Moment des Entstehens instantan zerfallen würde.
    Das soll kein Geschwurbel sein, aber es scheint, dass die "Außenzeit" Einfluss auf die "Eigenzeit" haben muss, sonst zerfielen Photonen nie oder sie würden nie existieren. Und selbst der Bildungsprozess eines Photons müsste instantan ablaufen, denn es erreicht sofort c. Wie verträgt sich das mit der Quantelung der Zeit?

    verwirrt seiend (*grins)

    Hirschi

  2. #2
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    Standard

    Hallo,

    im Grunde beruhen Deine Überlegungen auf dem, das nur ein rein mathematisches Problem im Rahmen der Formeln ist, die Physiker gebrauchen.
    Daher versucht man solche Unendlichkeiten (Null ist in der Folge immer eine Art "Unendlichkeit", aufgrund der Implikationen) immer zu vermeiden.

    Im Fall des Photons ist das sogar relativ einfach da ein Photon nicht nur ein (angenommen) punktförmiges Teilchen ist, sondern auch eine Welle. Womit Deine Überlegungen aus dieser Perspektive sich bereits erledigt haben dürften.

    Gruß Alex

  3. #3
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    Daumen hoch

    Zitat Zitat von Alex74 Beitrag anzeigen
    Im Fall des Photons ist das sogar relativ einfach da ein Photon nicht nur ein (angenommen) punktförmiges Teilchen ist, sondern auch eine Welle. Womit Deine Überlegungen aus dieser Perspektive sich bereits erledigt haben dürften.
    "Perfekte" Zusammenfassung der Problematik. Danke dafür.
    Freundliche Grüße, B.

    Überhaupt droht ja jedem universelle Geltung heischenden Ansatz die Sphinx der modernen Physik, die Quantentheorie - T. Kaluza, 1921

  4. #4
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    Hab tatsächlich das Photon nur als Teilchen betrachtet. Den Welle-Teilchen-Dualismus versteh ich nur ansatzweise, vor allem den Welle Teil. Doppelschlitz, Interferenzmuster etc. kenn ich schon, aber es macht nicht Klick im Kopf.
    Kann man es tatsächlich mit einer Wasserwelle vergleichen, in der sich ja die Moleküle nicht mit der Welle bewegen (eigentlich ja sogar nur auf und ab) sondern nur Energie/Information übertragen wird?
    Nur für mein Verständnis: Die Aussage "Licht besteht aus Photonen." ist falsch oder ungenau sondern es müsste heißen "Das Photon ist das Übertragungsmittel für Energie/Information der elektrom. Strahlung"?

    Gruß
    Hirschi

    Edit: den Vergleich mit der Wasserwelle bitte nicht wörtlich nehmen. Ich weiß, Äther ist pfui
    Geändert von Hirschi (13.11.2016 um 17:36 Uhr) Grund: Ergänzung

  5. #5
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    Zitat Zitat von Hirschi Beitrag anzeigen
    Kann man es tatsächlich mit einer Wasserwelle vergleichen, in der sich ja die Moleküle nicht mit der Welle bewegen (eigentlich ja sogar nur auf und ab) sondern nur Energie/Information übertragen wird?
    Hirschi,
    es mag Parallelen zu der Wasserwelle geben, die wohl allein schon auf die Gemeinsamkeit des Wortes Welle zurückzuführen sind. Das führt aber nur sehr bedingt zu einem besseren Verständnis von Licht.

    Das beste Buch, was ich da empfehlen kann, ist
    QED: Die seltsame Theorie des Lichts und der Materie von Richard P. Feynman

    Zum Wellenaspekt des Lichts ist es vor allem wichtig, sich immer wieder bewusst zu machen, dass es sich eben nicht um eine klassische Welle handelt, wie wir sie im Wasser und aus der Mechanik im Allg. kennen.
    Die "Lichtwelle" ist zunächst mal als ein abstraktes, mathematisches Konstrukt zu verstehen. Es ist sehr schwierig, viele sagen sogar gänzlich unmöglich bzw. unnötig, diesem Konstrukt eine physikalische Entsprechung in der realen Welt zuzuschreiben.
    Nichtsdestotrotz ist die besagte Lichtwelle natürlich physikalisch zu etwas zu gebrauchen - sonst hätte man die zugrundeliegende Theorie längst als nutzlos deklariert und zu den Akten gelegt.
    Die Verbindung mit real erfassbaren/messbaren Größen stellt sich folgendermaßen dar (mathematisch nicht vollständig korrekt, aber der gemachte Abstrich ist nicht ganz so wichtig an dieser Stelle):
    Das Betragsquadrat einer solchen Lichtwelle kann als eine Wahrscheinlichkeit mit der ein bestimmtes Ereignis eintritt interpretiert werden. Das kann dann z.B. dein erwähntes Interferenzmuster auf einem Schirm nach dem Doppelspalt genau vorhersagen. Es kann nicht vorhersagen, wo jedes einzelne Photon auf dem Schirm auftreffen wird, aber welches Muster 1000e Photonen erzeugen werden.

    Zitat Zitat von Hirschi Beitrag anzeigen
    Nur für mein Verständnis: Die Aussage "Licht besteht aus Photonen." ist falsch oder ungenau sondern es müsste heißen "Das Photon ist das Übertragungsmittel für Energie/Information der elektrom. Strahlung"?
    Also ich würde dir aus beiden Aussagen keinen Strick drehen, und sie einfach mal beide so stehen lassen.
    Wenn du es unbedingt präzisier ausdrücken wolltest, dann siehe z.B.
    https://de.wikipedia.org/wiki/Photon

  6. #6
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    danke RPE
    ich verstehe den Begriff "Betragsquadrat" nicht, sehe aber Ähnlichkeiten in der Erklärung mit der Aufenthaltswahrscheinlichkeit von Elektronen, sprich Quantenmechanik und Heisenbergsche Unschärfe. Deswegen kann wohl auch ein einzelnes Photon oder Elektron durch beide Spalte gleichzeitig gehen.
    Wird mittlerweile auch beim Photon, wie auch beim Elektron davon ausgegangen, dass es eigentlich kein Teilchen ist sondern nur eine Quantenfluktuation? Weil wenn das Photon auch Teilchen wäre, unterliege es keiner Alterung. Das bringt mich wieder auf meinen Ausgangspost und ich dreh mich im Kreis.
    Je mehr ich lese, desto verwirrter werde ich. Wie kann ein Photon Energie haben bei E=m0c^2/Wurzel1-v^2/c^2 wenn m0 doch Null ist? Der Zähler ist doch Null!?
    Mich macht an der Physik immer die Mathematik bekloppt. Das ärgert mich zutiefst.

    Gruß
    Hirschi

  7. #7
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    Zitat Zitat von Hirschi Beitrag anzeigen
    Wie kann ein Photon Energie haben bei E=m0c^2/Wurzel1-v^2/c^2 wenn m0 doch Null ist?
    Du verwendest die falsche Formel. Schau mal hier: https://de.wikipedia.org/wiki/Vierer...mpuls-Relation und setze dort m=0. Was folgt daraus?
    Freundliche Grüße, B.

    Überhaupt droht ja jedem universelle Geltung heischenden Ansatz die Sphinx der modernen Physik, die Quantentheorie - T. Kaluza, 1921

  8. #8
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    Zitat Zitat von Bernhard Beitrag anzeigen
    Schau mal hier: https://de.wikipedia.org/wiki/Vierer...mpuls-Relation und setze dort m=0. Was folgt daraus?
    0 - 0 = 0

    Hirschis Frage ist echt gut.

    Gruß,
    Dgoe

  9. #9
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    Zitat Zitat von Dgoe Beitrag anzeigen
    0 - 0 = 0
    OK. Ich schreibe es dann halt hin. Dort steht E² = p². Energie und Impuls stehen bei Photonen also "scheinbar" in einer gewissen Beziehung zueinander. Hilft bei E und p eventuell ein gewisser deBroglie, bzw. Max Planck weiter?
    https://de.wikipedia.org/wiki/Materiewelle
    Freundliche Grüße, B.

    Überhaupt droht ja jedem universelle Geltung heischenden Ansatz die Sphinx der modernen Physik, die Quantentheorie - T. Kaluza, 1921

  10. #10
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    Hirschi, Dgoe, mal was ganz Grundlegendes: Wenn der Zähler Null wird, dann heißt das nicht, dass der ganze Ausdruck Null ist. Vorher sollte man auch den Nenner anschauen. Für v<c ist der tatsächlich endlich, und wir haben ein Teilchen ohne Masse, Energie oder Impuls - sprich: kein Teilchen. Für v=c ist der Nenner aber auch Null, und dann ist der Ausdruck undefiniert und nicht Null.
    Der Wikipediaartikel nimmt mal wieder stillschweigend an, dass man ein massives Teilchen hat und kein masseloses. Von daher trägt er vielleicht nicht zur Erhellung bei, weil Energie und Impuls nicht aus dem dort stehenden Ausdruck abgeleitet werden können. Allgemein ist der Viererimpuls einfach (E,px,py,pz), da kommt kein m vor.
    Die "richtige Formel", die Bernhard meint, ist E²=m²+p². Die gilt einwandfrei für m=0 und legt dann fest: E=p. Das heißt, jedes Teilchen mit Masse Null hat einen Viererimpuls (OBdA in x-Richtung) von: (E,E,0,0) .
    Wie im Artikel habe ich c=1 verwendet.

    Noch zwei Anmerkungen zum OP:
    Zitat Zitat von Hirschi Beitrag anzeigen
    Wenn man die Welt aus dem Blickwinkel des Photons betrachten würde, hätte das Universum 0 Dimensionen. Für das Photon vergeht keine Zeit und somit wäre sogar Längenkontraktion eigentlich überflüssig aber der Vollständigkeit halber wäre sie in jede Richtung unendlich (klein)
    Die Längenkontraktion wirkt nur in Bewegungsrichtung, von daher wäre das Universum zweidimensional und der Threadtitel entsprechend falsch.
    Zitat Zitat von Hirschi Beitrag anzeigen
    Heftet man sich mal auf ein Photon, existiert keine Zeit. Also ist auch alles "gleichzeitig", im wahrsten Sinne des Wortes. Zerfällt ein Photon? Wenn ja, wie kann es das?
    Kann es nicht, das hast du richtig aus dem Nichtvergehen von Eigenzeit abgeleitet. Entstehen und Vergehen sind immer von außen induziert, da spielt es keine Rolle, ob auf der Trajektorie Eigenzeit vergeht oder nicht.
    Geändert von Ich (14.11.2016 um 14:19 Uhr)

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