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Forum: HF, Funk und Felder Wie "lang" ist ein Photon?


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Autor: J. T. (chaoskind)
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Moinmoin,

ich hab eben von "Urknall Weltall und das Leben" "10 Irrtümer zur 
Urknalltheorie auf Youtube gesehen. Da geht es so ab Minute 32 darum, ob 
Energie erhalten ist oder nicht. Die Behauptung ist etwa "ein 
rotverschobenes Photon, wo ist die Energie hin?".

Geht da wirklich Energie verloren, oder sinkt lediglich die mittlere 
Energiedichte? Also nehmen wir 3 Schwingungszüge blaues Licht und lassen 
es nach drei Schwingungszügen rotverschieben. Ist in den drei 
Schwingungszügen die selbe Energie enthalten?

Ich grübel nun darüber nach ob man einem einzelnen Photon eine Länge 
zuordnen kann. Wenn man es als Teilchen betrachtet, sollte es ja ein 
masseloses punktförmiges? Teilchen sein.

Wenn man es als Welle betrachtet, müsste die Energie eines einzelnen 
Photons doch über eine gewisse Anzahl/Bruchteile von Wellenzügen gehen.

Ein "kontinuierlicher" Laserstrahl (wie auch immer ein etwas aus 
punktförmigen Teilchen kontinuierlich sein kann) wäre als Welle dann 
doch ein durchgehendes Gezappel im EM-Feld mit der Wellenlänge x?

Die Energie eines einzelnen Photons ist doch hc/lambda? Wenn man den 
Laser so gebaut hat, dass die Photonen alle exakt hintereinander 
rauskommen, er in Teilchensicht also die Breite 0 haben sollte, und man 
die Leistung kennt, könnte man den Laser ja eine Sekunde strahlen 
lassen.

Dann hätte man einen Strahl der Länge c×1sek. Dieser hätte c×1sek÷Lambda 
Schwingungszüge. Das geteilt durch die Anzahl der Photonen, sollte doch 
die "Länge" eines  Photons ergeben?

Und wenn dieser Laserstrahl dann in ein paar Milliarden Jahren von 
kleinen grünen Männchen beobachtet wird, rotverschoben von der 
Relativgeschwindigkeit von Ausstrahlungsort und Beobachtungsort, und 
obendrein von der Ausdehnung der Raumzeit über die paar Milliarden 
Jährchen, sollten dann nicht genauso so viele Wellenzüge ankommen? Der 
Laserstrahl würde doch nur roter, dafür aber länger Strahlen als die 
eine Sekunde beim loslasern?

Zumindest die Rotverschiebung durch die Ausdehnung der Raumzeit dürfte 
doch an der Zahl der Wellenzüge nichts ändern? Ich habe einen ca 
300000km langen Raumzeitquader um den 300000km langen Laserstrahl. Über 
die Zeit :D dehnt sich der Raumzeitquader aufs doppelte aus und mit ihr 
der Laserstrahl.

Da bleibt die Frage ob in x Wellenzügen blau die selbe Energie wie in x 
roten steckt.

Da fällt mir noch ein, der Raumzeitquader wächst ja in alle Richtungen. 
Dann müsste doch in Wellensicht auch die Amplitude mitwachsen? Die 
Amplitude wäre aber in Teilchensicht ja die Teilchenzahl pro Strecke 
oder Zeit. Das hieße ja aber, dass mehr rote Photonen als blaue 
losgeschickt wurden...??

Nun bekomm ich langsam Knoten im Kopf

Autor: Max D. (max_d)
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Wikipedia sagt dazu:

Die Rotverschiebung eines Photons entspricht einer Dehnung seiner 
Wellenlänge, die mit einer Energieabnahme (gemäß E = h c / λ 
{\displaystyle E=hc/\lambda } {\displaystyle E=hc/\lambda }, E 
{\displaystyle E} E = Energie des Photons, h {\displaystyle h} h = 
Plancksches Wirkungsquantum, c {\displaystyle c} c = 
Lichtgeschwindigkeit, λ {\displaystyle \lambda } \lambda = Wellenlänge) 
einhergeht. Wenn die Rotverschiebung mit einer Dehnung der Raumzeit 
erklärt wird, stellt sich die Frage, wo die Energie bleibt.

Da sich das Universum mit der Zeit verändert – es dehnt sich aktuell aus 
– geht die Energie der Photonen in der Form von Arbeit in die Expansion 
des Universums ein. Entsprechend, sollte das Universum irgendwann doch 
wieder kontrahieren, würde die Energie dann wieder an blauverschobene 
Photonen zurückgegeben.

Das aus der Thermodynamik bekannte Prinzip der Energieerhaltung gilt nur 
für zeitlich unveränderliche abgeschlossene Systeme. Da sich das 
Universum momentan ausdehnt und somit verändert, verliert ein Photon, 
das zu einem früheren Zeitpunkt ausgesandt wurde und sich im 
expandierenden Raum bewegt, Energie und wird ins Rote verschoben.

https://de.wikipedia.org/wiki/Rotverschiebung#Rotverschiebung,_Blauverschiebung_und_Energieerhaltung

Autor: Crazy H. (crazy_h)
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Wenn ich es richtig verstanden habe, dann gibt es die 
rot/blauverschiebung, wenn das Licht sich relativ zum Betrachter 
entfernt oder annähert. Deswegen ist es nicht langsamer oder schneller.

Autor: J. T. (chaoskind)
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Crazy H. schrieb:
> Wenn ich es richtig verstanden habe, dann gibt es die
> rot/blauverschiebung, wenn das Licht sich relativ zum Betrachter
> entfernt oder annähert. Deswegen ist es nicht langsamer oder schneller.

Ja hast du richtig verstanden. Aber allgemein gilt, je weiter zwei 
Objekte voneinander entfernt sind, umso schneller bewegen sie sich 
voneinander weg. Die Hubble"konstante" eben. Das ist die 
Geschwindigkeitsrotverschiebung. Obendrein gibt es aber auch noch 
rotverschiebung durxh die Ausdehnung des Raums selbst.

Max D. schrieb:
> Da sich das Universum momentan ausdehnt und somit verändert, verliert
> ein Photon, das zu einem früheren Zeitpunkt ausgesandt wurde und sich im
> expandierenden Raum bewegt, Energie und wird ins Rote verschoben.

Ja für das einzelne Photon ist mir das auch einleuchtend. Aber ein 
einzelnes Photon macht ja noch keinen Lichtstrahl. Und wenn die 
Rotverschiebung aus dem Wachsen des Raumes/der Raumzeit stammt, dann 
sollte mit der Rotverschiebung eine Leuchtdauererhöhung einhergehen, 
oder nicht?

Autor: Sven B. (scummos)
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Hi,

die Begriffe "Leuchtdauer" und "Photon" in einem Satz zu verwenden 
macht, wenn du mal darüber nachdenkst, wenig Sinn. Ein Photon ist per 
definitionem ein Wechselwirkungsquant des elektromagnetischen Felds. Das 
macht entweder genau eine Wechselwirkung (z.B. löst im Detektor ein 
Elektron aus) oder eben nicht.

Man könnte höchstens über die zeitliche Unsicherheit diskutieren, mit 
der dieser Prozess stattfindet.

Auch muss man sich klar machen, dass nicht alles Licht eine 
sandkornartige Wolke von Photonen ist, die sich ausbreiten. Es gibt 
nicht einmal notwendigerweise eine wohldefinierte Anzahl von Photonen in 
so einem Lichtfeld.

Viele Grüße,
Sven

: Bearbeitet durch User
Autor: J. T. (chaoskind)
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Sven B. schrieb:
> die Begriffe "Leuchtdauer" und "Photon" in einem Satz zu verwenden
> macht, wenn du mal darüber nachdenkst, wenig Sinn

Ich glaube ich habe die nicht in einem Satz verwendet. Nur in der Nähe 
zueinander.

Bei der Leuchtdauer geht es mir um die "Aneinanderreihung von Photonen 
über bspw 1 sek".
 Wenn man dann diesen Photonenstrahl wieder als Welle betrachtet sollte 
man doch einen durchgehenden 300000km langen Wellenzug haben?

Und wenn die Aufgrund von Relativbewegung rotverschoben sind, dann 
sollte die Rotverschiebung aufs einzelne Photon wirken und die Energie 
wäre meinetwegen in der angewachsenen Raumzeit. Evtl aber auch in einer 
Raumdilation, da bei für kräftige rotverschiebung ja schon deutlich 
relativistische Geschwindigkeiten nötig wären.

Wenn die Rotverschiebung aber aus dem Anwachsen dwr Raumzeit stammt, 
dann sollte sie eigentlich auf den gesamten Wellenzug wirken. Der sollte 
dann an anderer Stelle beobachtet, länger sein. Ein 300000km langer Zug 
braucht halt nur halb so lang zum vorbeifahren wie ein 600000km langer 
Zug.

Da wäre dann die Frage, ob in x Wellenzügen blau die selbe Energie wie 
in x wellenzügen rot steckt. Blau leuchtet nicht so lange, dafür mit 
viel Energie. Das langgetreckte rote leuchtet dafür länger, aber mit 
weniger Energie.  Und ob ich nun 1 sek mit einem watt leuchte oder 2 mit 
nem halben, macht in beiden Fällen 1ws. Und der Zusammenhang zwischen 
Wellenlänge und Energie ist proportional. Wenn also die Wellenlänge 
doppelt so groß wird, ist die Energie nur halb so groß.

: Bearbeitet durch User
Autor: mh (Gast)
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J. T. schrieb:
> Wenn die Rotverschiebung aber aus dem Anwachsen dwr Raumzeit stammt,
> dann sollte sie eigentlich auf den gesamten Wellenzug wirken. Der sollte
> dann an anderer Stelle beobachtet, länger sein. Ein 300000km langer Zug
> braucht halt nur halb so lang zum vorbeifahren wie ein 600000km langer
> Zug.

Die Definition von "länger sein" (räumlich) und "halb so lang" 
(zeitlich) ist etwas problematisch.

Autor: J. T. (chaoskind)
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mh schrieb:
> Die Definition von "länger sein" (räumlich) und "halb so lang"
> (zeitlich) ist etwas problematisch.

Wenn dann noch der Meterstab mitwächst, würde man nichteinmal einen 
Unterschied messen können. Eine Rotverschiebung die keine ist?
Auf der anderen Seite ist die Hintergrundstrahlung doch rotverschoben 
aufgrund des größer gewordenen Raums?
Ganz schön vertrackt irgendwie...

Autor: Teo D. (teoderix)
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J. T. schrieb:
> Ganz schön vertrackt irgendwie...

Das ist den Meisten auch schon aufgefallen und suchen /Den neuen 
Einstein/. Nur sucht den halt Jeder bei sich selbst und verstricken sich 
in immer obskuren und komplexeren Thesen. Die simpleren werden 
grundsätzlich verworfen. Sowas geht ja garnicht, Simpel, wo kämen wir 
den da hin. :D
Naja, zumindest scheint bereits die Mehrheit bereit zu sein, die Zeit 
über Bord zu werfen. Auch wenn ich den Eindruck gewinne, das einige 
dabei die Gegenwart vergessen (Multiversum).
Nur wenn ich bereit bin die Zeit aus dem Rennen zu nehmen, für was 
braucht's dann noch einen Raum... Da liegt noch so einiges im Äther. 
:)

Autor: Sven B. (scummos)
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J. T. schrieb:
> Sven B. schrieb:
>> die Begriffe "Leuchtdauer" und "Photon" in einem Satz zu verwenden
>> macht, wenn du mal darüber nachdenkst, wenig Sinn
> Bei der Leuchtdauer geht es mir um die "Aneinanderreihung von Photonen
> über bspw 1 sek".
>  Wenn man dann diesen Photonenstrahl wieder als Welle betrachtet sollte
> man doch einen durchgehenden 300000km langen Wellenzug haben?

Dieser Wechsel ist aber nicht unbedingt erlaubt. Du kannst nicht jeden 
Zustand des Lichtfelds gleichzeitig als Menge von Photonen und als 
klassischen Wellenzug darstellen.

Autor: Wolfgang H. (Firma: AknF) (wolfgang_horn)
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Moin, J. T.,

Hurra, eine schon lange ruhende Gebetsmühle quietscht wieder!

Diese Frage setzt sie wieder in Rotation:
> Geht da wirklich Energie verloren, oder sinkt lediglich die mittlere
> Energiedichte?

Jede Erklärung zur Entstehung der Materie, die ich bisher gelesen habe, 
erschien mit höchst zweifelhaft. Aber ich halte die vom Urknall trotzdem 
für die beste.

Vom Urknall an breitete sich das Licht aus. Spannen wir ein gedachtes 
Zelt um alle "Pionier-Photonen" aus, die am Weitseten ins Nichts 
vorgedrungen sind, auf, dann expandiert dies Netz in jede Raumrichtung 
mit Lichtgeschwindigkeit.

Wenn zudem alle Materie im Moment des Urknalls entstanden war, dann war 
damals die hochste Dichte an (Materie + Energie) festzustellen.
Seitdem nimmt die Energiedichte stetig ab.

(Für dies letzte "wenn" habe ich keinen plausiblen Beleg, für die 
Existenz der Materia eigentlich auch nicht, aber das "Cogito, ergo sum" 
des Descartes ist auch nicht zu widerlegen.)

> Die Behauptung ist etwa "ein rotverschobenes Photon, wo ist die Energie
> hin?".

Photonen reisen mit Lichtgeschwindigkein. Für sie vergeht keine Zeit. 
nachzulesen bei Einstein.
Photonen entstehen beispielsweise durch den Bahnwechsel eines Elektrons 
in seiner Atomhülle - und sie vergehen gleichzeitig, indem sie von einem 
andeen Atom eingefangen werden und dort einen Bahnwechsel verursachen.

Aus der Sicht des Photons erlebt es gar keine Rotverschiebung, sondern 
kommt mit genau der Wellenlänge an, in der es ausgesandt wurde.

Der Beobachter nimmt aber nicht diese Wellenlänge wahr, sondern eine, 
die sich aus seiner Relativgeschwindigkeit zum Photon ergibt.

Für den stationären Beobachter können zwischen Ereugung eines Photons 
und dessen Einfang trotzdem schiere Ewigkeiten vergehen.


J. T., wo soll ich an einem Photon, das mit Lichtgeschwindigkeit reist, 
ein Lineal zur Bestimmung von Anfang und Ende anlegen?

> Also nehmen wir 3 Schwingungszüge blaues Licht und lassen
> es nach drei Schwingungszügen rotverschieben.
Unmöglich.

Allerdings können wir ein Bündel Photonen, die zur selben Zeit mit 
identischer Wellenlänge ausgesandt wurden, von zwei Beobachtern 
auffangen lassen. Von denen aber nur Beobachter B0 stationär ist, 
während  Beobachter B1 mit halber Lichtgeschwindikeit dem Photon zu 
entfliehen sucht.
Folge:
1. B0 sieht das Photon in Blau. Und sobald in seinem Auge den Eindruck 
hinterlassen hat, ist es schon absorbiert.
2. B1 sieht das miterzeugte Photon in Rot.


> Ich grübel nun darüber nach ob man einem einzelnen Photon eine Länge
> zuordnen kann.
Wie lang soll denn das Pionier-Photon sein, das im Moment des Urknalls 
ausgesagt wurde und viele Milliarden Lichtjahre seitdem noch immer 
reist? Denn aus seiner Sicht ist keine Zeit vergangen.
Das ist Einsteins Relativitätstheorie - ich kenne keine bessere.

Zum Laserstrahl: Wie ein ganzer Chor im hohen "c" summt, jeder Sänger 
für sich, wie soll unterschieden werden, welches Wellenzug vom einen 
Sänger stammt, und welches von welchem anderen?
Wie soll ich die vielen Photonen eines Laserstrahls voneinander trennen?


> Zumindest die Rotverschiebung durch die Ausdehnung der Raumzeit
Was soll denn das sein, was die Bezeichnung "Raumzeit" zu bezeichnen 
vorgibt? Wo kann man das kaufen? In welchem Museum ist es in Spiritus 
eingelegt oder so?
Sondern die Bezeichnung "Raumzeit" bezeichnet eine Erfindung. Eine die 
dem gleichfalls erfundenen "Erdäquator" ähnelt. Der ist immer genau da, 
wo Kreuzfahrttouristen auf Kurs ins Tropische ein Schauspiel mit einem 
Neptun-Kostüm gezeigt wird. Aber selten bei Nacht, sondern nur da, wo 
das Schauspiel zu touristenverträglichen Zeiten ablaufen kann.

J. T., wir können nur die Materie messen und Symptome, die sie 
verursacht hat.

J. T., Quotengeilheit macht dumm. Das gilt für 
"Wissenschaftsredaktionengenauso wie für Klatschredaktionen, bei von 
ihnen wird für Wahrheit bezahlt, sondern für Werbeeinnahmen.
Nimm deren Geschwätz nur als Anregung, gute Literatur zu studieren. 
Beispielsweise von Einstein.


> Nun bekomm ich langsam Knoten im Kopf
Gute Literatur wirkt knotenlösend.

Ciao
Wolfgang Horn

Autor: Mario H. (rf-messkopf) Benutzerseite
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J. T. schrieb:
> Ein "kontinuierlicher" Laserstrahl (wie auch immer ein etwas aus
> punktförmigen Teilchen kontinuierlich sein kann) wäre als Welle dann
> doch ein durchgehendes Gezappel im EM-Feld mit der Wellenlänge x?
>
> Die Energie eines einzelnen Photons ist doch hc/lambda? Wenn man den
> Laser so gebaut hat, dass die Photonen alle exakt hintereinander
> rauskommen, er in Teilchensicht also die Breite 0 haben sollte, und man
> die Leistung kennt, könnte man den Laser ja eine Sekunde strahlen
> lassen.

Wie weiter oben ja schon anklang, kann man Photonen im allgemeinen nicht 
auf diese Weise beschreiben, d.h. als Teilchen im Sinne der Newtonschen 
Mechanik, die sich an einem Ort befinden oder eine bestimmte Energie 
haben. Die Quantentheorie des Lichts ist zwingend (bis Energie Null 
hinunter) eine relativistische Quantenfeldtheorie. Wenn es z.B. um die 
Wechselwirkung von Licht und Materie (Photonen und geladene Teilchen wie 
Elektronen, etc.) geht, ist dies die Quantenelektrodynamik. Diese 
Theorie beinhaltet die klassische Elektrodynamik, die Phänomene wie 
elektromagnetische Wellen beschreibt, als Grenzfall. Im mikroskopischen 
Bereich (wo es z.B. um die Erzeugung und Vernichtung von Teilchen wie 
Photonen und Elektronen geht) reicht die klassische Elektrodynamik nicht 
hin.

Ein Laserstrahl wird im einfachsten Fall näherungsweise durch einen so 
genannten kohärenten Zustand des Photonfeldes beschrieben. Dieser hat 
eine Reihe von "klassischen" Eigenschaften. So ist er z.B. Eigenzustand 
des Feldoperators, man kann ihm also z.B. ein Vierer-Vektorpotential und 
damit ein elektrisches und magnetisches Feld zuschreiben, wie im 
klassischen Fall. Andererseits ist er kein Eigenzustand des 
Teilchenzahloperators, d.h. die Anzahl der Photonen in einem solchen 
Zustand ist unbestimmt.

Autor: Maik S. (Gast)
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Der Urknall ist eh nur die 0 der Mathematik.

Schönes Konzept - aber 0 ist kein Zahl der ein Wert zugeordnet ist.
 0 = "" und nicht "0".
Kein Wunder, dass alles aus dem nichts kommt...

Aber da wir als erstes das Zählen lernen und dafür die Platzhalter 0 
brauchen, denkt jede(r), dass 0 = 0 und nicht 0 = "" (was aber wahr 
wäre)

Autor: Achim H. (anymouse)
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J. T. schrieb:
> Da bleibt die Frage ob in x Wellenzügen blau die selbe Energie wie in x
> roten steckt.

Nein.

Gedankenexperiment:

Es gibt ein einzelnes Photon. Dem entspricht eine bestimmte 
Wellenfunktion. Deren Form wiederum darf sich nicht ändern, wenn man von 
einem Inertialsystem in ein anderes (relativ dazu gleichmäßig bewegtes) 
Inertialsystem transformiert.

In beiden muss man also die gleiche Anzahl an "Wellenzügen" haben -- 
trotzdem hat das rotverschobene weniger Energie.


Gedankenexperiment der klassischen Mechanik:

Ein LKW fährt mit einer bestimmten Geschwindigkeit vor eine Mauer. 
Aufgrund der kinetischen Bewegungsenergie wird er stark deformiert.

Ein LKW fährt mit der gleichen Geschwindigkeit vor einen anderen LKW. 
Hier gibt es deutlich weniger Schaden.
Wo ist die Bewegungsenergie hin?

Autor: Sven B. (scummos)
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Achim H. schrieb:
> Es gibt ein einzelnes Photon. Dem entspricht eine bestimmte
> Wellenfunktion.

Das funktioniert so nicht. Photonen haben keine Wellenfunktion im Sinne 
der klassischen Quantenmechanik (liegt an Masse 0).

Der Ein-Photonen-Zustand ist ein Zustand des Quantenfelds der 
Quantenelektrodynamik, du kannst ihn aber meines Wissens nicht als E(x, 
y, z) ausdrücken.

Das elektrische Feld ist nur ein Grenzfall der Quantenelektrodynamik, es 
lässt sich nicht jedes Problem damit beschreiben.

: Bearbeitet durch User
Autor: Mario H. (rf-messkopf) Benutzerseite
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Achim H. schrieb:
> Es gibt ein einzelnes Photon. Dem entspricht eine bestimmte
> Wellenfunktion. Deren Form wiederum darf sich nicht ändern, wenn man von
> einem Inertialsystem in ein anderes (relativ dazu gleichmäßig bewegtes)
> Inertialsystem transformiert.

Wenn mit "Wellenfunktion" der Zustand des Photonfeldes (analog der 
Wellenfunktion aus der nichtrelativistischen 
Einteilchen-Quantenmechanik) gemeint ist, ist diese Aussage nicht 
richtig.

> In beiden muss man also die gleiche Anzahl an "Wellenzügen" haben --
> trotzdem hat das rotverschobene weniger Energie.

Es nicht möglich, einem einzelnen Photon (Eigenzustand zu zum Eigenwert 
1 des Teilchenzahloperators) eine Welle im klassischen Sinn zuzuordnen.

Nichts desto trotz kann man die Dopplerverschiebung für ein einzelnes 
Photon allein mithilfe der relativistischen Energie-Impulserhaltung bzw. 
dem Transformationaverhalten des Energie-Impulsvektors unter der 
Lorentzgruppe verstehen.

Man betrachtet dazu die Emission eines einzelnen Photons durch eine 
"Lampe" (oder durch ein Teilchen, z.B. ein Atom), die sich relativ zu 
einem Beobachter bewegt. Mit der relativistischen 
Energie-Impulserhaltung bzw. dem Transformationsverhalten des 
Energie-Impulsvektors kann man zeigen, dass das emittierte Photon eine 
andere Energie als im Ruhesystem der Lampe hat. Entsprechend
ist dann die "Frequenz des Photons" eine andere.

Kurz gesagt, man kann den relativistischen Dopplereffekt als Zerfall

   (angeregtes Atom) --> Photon + (Atom im Grundzustand)

aus Sicht eines relativ zum angeregten Atom bewegten Beobachters 
behandeln. Die Details stehen in vielen einführenden Büchern über 
relativistische Mechanik.

Die kosmlogische Rotverschiebung aufgrund eines expandierenden 
Universums oder die Rotverschiebung in einem Gravitationsfeld sind 
übrigens wieder ganz andere Phänomene.

: Bearbeitet durch User
Autor: Oli (Gast)
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J. T. schrieb:
> Ist in den drei
> Schwingungszügen die selbe Energie enthalten?
Wenn keine verloren gegangen ist, ja, denn die Rotverschiebung ist ein 
Beobachtungseffekt, der durch den sich wegbewegenden Lichtquant erzeugt 
wird. Ungeachtet des Umstands, dass dieser der REL-Theorie unterzogen 
werden muss, ist es anschaulich klar, dass du von einem sich 
wegbewegenden Teil in einer definierten Zeiteinheit weniger Energie / 
Information bekommst.

Stell dir einen Bäcker in einem stehenden Auto vor, der dir aus dem 
Kofferraum 1 Brötchen die Sekunde zuwirft, die mit Tempo 50 auf dich 
zufliegen. Du bekommst 60 Brötchen die Sekunde mit dem Impuls von m x g 
x v.

Nun fährt der Bäcker mit 10 km/h von dir weg. Du bekommst die Brötchen 
nur noch mit Tempo 40 geliefert. Bei stehender Betrachtung ( v = konst) 
haben sie weniger Impuls, bei dynamischer Betrachtung (a = konst) sind 
es weniger Brötchen die Sekunde.

In beiden Fällen bekommst du weniger Energie.

Beim Licht muss nun berücksichtigt werden, dass die 
Photonengeschwindigkeit nicht gleich der Lichtgeschwindigkeit ist, 
sondern es zwei Systeme sind:

Bei Anschauung im Erzeugerraum, ändert sich die Geschwindigkeit und das 
Licht bleibt gleich

Bei Anschauung im Empfängerraum, ändert sich die Geschwindigkeit nicht, 
da c=konstant, also ändert sich die Lichtenergie. Das muss sie wenn sie 
nicht energireicher wird (was sie ja nicht wird).

Die genauen Zahlen ergeben sich aus Längernkontraktion der Wellenlänge 
gemäß Lorenz-Transformation.

Autor: Oli (Gast)
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J. T. schrieb:
> Und wenn dieser Laserstrahl dann in ein paar Milliarden Jahren von
> kleinen grünen Männchen beobachtet wird, rotverschoben von der
> Relativgeschwindigkeit von Ausstrahlungsort und Beobachtungsort, und
> obendrein von der Ausdehnung der Raumzeit über die paar Milliarden
> Jährchen, sollten dann nicht genauso so viele Wellenzüge ankommen? Der
> Laserstrahl würde doch nur roter, dafür aber länger Strahlen als die
> eine Sekunde beim loslasern?

In der Newtonschen Anschauung ja. Wasserwellen laufen genau so.

Licht ist aber in der Nähe der Lichtgeschwindigkeit, daher sind die 
Dimensionen und (um die Ecke gedacht) die Zeiten deformiert. Da es 
unterschiedliche Betrachterszenarien gibt, gibt es also 2 
Geschwindigkeiten, 2 Zeiten und 2 Längen, die sich teilweise konträr 
verhalten. In jedem Fall sind sie wegen der Nähe zu c komprimiert und 
deformiert.

>Re: Wie "lang" ist ein Photon?
Die Frage würde ich so nicht stellen, sondern mit Blick auf die 
Heissenberg'sche Unschärfe nach dem Verhältnis von Länge und Dauer 
fragen. Die Länge als solche ist nämlich nicht genau determinierbar, 
weil das Photon infinisimal klein ist und die Ortsbestimmung unmöglich 
ist, wenn du den Zeitpunkt definierst.

Autor: Mario H. (rf-messkopf) Benutzerseite
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Oli schrieb:
> Wenn keine verloren gegangen ist, ja, denn die Rotverschiebung ist ein
> Beobachtungseffekt, der durch den sich wegbewegenden Lichtquant erzeugt
> wird. Ungeachtet des Umstands, dass dieser der REL-Theorie unterzogen
> werden muss, ist es anschaulich klar, dass du von einem sich
> wegbewegenden Teil in einer definierten Zeiteinheit weniger Energie /
> Information bekommst.
[...]
> Beim Licht muss nun berücksichtigt werden, dass die
> Photonengeschwindigkeit nicht gleich der Lichtgeschwindigkeit ist,
> sondern es zwei Systeme sind:

Das ist nicht richtig. Wäre die Geschwindigkeit des Photons nicht gleich 
der Grenzgeschwindigkeit, deren Existenz nur aus dem Relativitätsprinzip 
und Annahmen wie der Homogenität und Isotropie des Raums folgt, hätte 
das Photon (oder das Photonfeld vom Standpunkt der QFT) eine 
nichtverschwindende Masse. Das widerspricht allen experimentellen 
Befunden.

> Bei Anschauung im Erzeugerraum, ändert sich die Geschwindigkeit und das
> Licht bleibt gleich

Nein, die Geschwindigkeit des Photons ist in allen Inertialsystemen 
gleich. Es ist jedoch ein Unterschied, ob man das Photon im Ruhesystem 
seiner Quelle oder in einem relativ dazu bewegten System beobachtet. Wie 
ich weiter oben schon schrieb.

: Bearbeitet durch User
Autor: Kurt (Gast)
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Mario H. schrieb:
>> Bei Anschauung im Erzeugerraum, ändert sich die Geschwindigkeit und das
>> Licht bleibt gleich
>
> Nein, die Geschwindigkeit des Photons ist in allen Inertialsystemen
> gleich.

Klaro, es gibt nämlich keins.

 Kurt

Autor: Tobi P. (Gast)
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J. T. schrieb:
> Ja hast du richtig verstanden. Aber allgemein gilt, je weiter zwei
> Objekte voneinander entfernt sind, umso schneller bewegen sie sich
> voneinander weg. Die Hubble"konstante" eben.

Die besagt imo nur das die Rotverschiebung mit der Entfernung steigt.

> Das ist die Geschwindigkeitsrotverschiebung.
Die ein Erklärungsmodel ist, ein durchaus naheliegendes, aber eben nur 
eine Theorie zu den Messungen

> Obendrein gibt es aber auch noch
> rotverschiebung durxh die Ausdehnung des Raums selbst.

Auch nur ein Modell, für mich Laien! aber ein obskures. Müssten sich 
nicht, wenn das korrekt wäre, alle beobachtbaren Objekte außen befinden 
und die Mitte leer sein?

Autor: Tobi P. (Gast)
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Kurt schrieb:
> Klaro, es gibt nämlich keins.
>
>  Kurt

Es gibt auch keine Inertialsysteme. Das sind Denkmodelle die versuchen 
etwas mathematisch zu erklären das dem humanen Gehirn "unbegreiflich" 
scheint.

Ein Photon ist zudem nur eine Erscheinung in einem Detektor. Das gibt es 
auch so wenig wie ein Zeigerausschlag eine Spannung ist.

Die Widersprüche in den Beobachtungen halte ich für einen Hinweis das 
die die Detektoren ein zu geringes Auflösungsvermögen haben könnten.

Aber was weiß ich schon?

Autor: Sven B. (scummos)
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Tobi P. schrieb:
>> Das ist die Geschwindigkeitsrotverschiebung.
> Die ein Erklärungsmodel ist, ein durchaus naheliegendes, aber eben nur
> eine Theorie zu den Messungen

"nur eine Theorie zu den Messungen" ist das unsinnigste Argument ever. 
Jede Naturwissenschaft hat immer bestenfalls "eine Theorie zu den 
Messungen" zu bieten!

Die Rotverschiebung durch Relativbewegung ist eine extrem gut 
verstandene und vermessene Theorie, an der es keine begründeten Zweifel 
gibt.


>> Obendrein gibt es aber auch noch
>> rotverschiebung durxh die Ausdehnung des Raums selbst.
>
> Auch nur ein Modell, für mich Laien! aber ein obskures. Müssten sich
> nicht, wenn das korrekt wäre, alle beobachtbaren Objekte außen befinden
> und die Mitte leer sein?

Vielleicht liest du als Laie mal zumindest eine Seite Text über 
Kosmologie, bevor du dein Wissen dazu in Diskussionsforen preisgibst. No 
offense, aber das hilft halt echt keinem.

Autor: Nop (Gast)
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Es gibt keine Photonen, deswegen ist die Frage sinnlos. Man kann 
lediglich das Verhalten des Lichts in bestimmten Fällen mit dem Modell 
des Photons beschreiben. Aus demselben Grund gibt es auch kein 
Welle-Teilchen-Paradoxon, weil dieses Scheinparadoxon nur auf 
Modellebene besteht.

Nach der Länge eines Photons zu fragen ist ein Kategorienirrtum, der aus 
der Verwechslung von Modell und modellierter Realität herrührt. Das ist 
so, als würde man die Landkarte mit dem Land verwechseln.

Autor: W.S. (Gast)
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Nop schrieb:
> Es gibt keine Photonen

ach nee...

Selbstverständlich gibt es Photonen. Sie sind als Austauschteilchen der 
elektromagnetischen Wechselwirkung grundlegender Bestandteil dieser 
Welt.

Und eine Länge kann man durchaus angeben, diese hängt jedoch von der 
Bandbreite ab - je monochromatischer, desto länger. Das wiederum 
versteht man, wenn man Heisenbergs Unschärferelation verstanden hat.

Schreib also nicht so einen Unsinn.

W.S.

Autor: Sven B. (scummos)
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Nop schrieb:
> Es gibt keine Photonen, deswegen ist die Frage sinnlos. Man kann
> lediglich das Verhalten des Lichts in bestimmten Fällen mit dem Modell
> des Photons beschreiben.

Aber was sonst, wenn nicht das, bedeutet die Phrase "es gibt"?

Autor: Edi M. (edi-mv)
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W.S. schrieb:
> Und eine Länge kann man durchaus angeben

Na dann los- wessen Photon ist am längsten ?!

Autor: W.S. (Gast)
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J. T. schrieb:
> Ich grübel nun darüber nach ob man einem einzelnen Photon eine Länge
> zuordnen kann. Wenn man es als Teilchen betrachtet, sollte es ja ein
> masseloses punktförmiges? Teilchen sein.

Das ist in fast allen Punkten falsch. Weder masselos (sondern nur 
_ruhe_masselos) noch punktförmig.

Stell dir ein Photon eher als einen Wellenzug vor. e=m*c^2 kennst du ja 
wohl (Einstein), e=h*nü eher nicht (Planck). Die Mittenfrequenz kommt 
von der Energie, die Länge von der Bandbreite. Für ne ordinäre 
Spektrallinie kann man (sehr, SEHR grob gesagt) ein paar Meter rechnen, 
Natrium gelb ..naja.. rund 3 Meter.

W.S.

Autor: Teo D. (teoderix)
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W.S. schrieb:
> Und eine Länge kann man durchaus angeben, diese hängt jedoch von der
> Bandbreite ab - je monochromatischer, desto länger. Das wiederum
> versteht man, wenn man Heisenbergs Unschärferelation verstanden hat.

Dann sollte man aber auch verstanden haben, das ein Photon keine 
Ausdehnung, sonder NUR eine Unschärfe hat. Ein Photon ist ein Ereignis 
durch Beobachtung, ohne nur eine Wahrscheinlichkeits-Wolke.

Autor: Sven B. (scummos)
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Ein Photon ist kein Wellenzug. Ein Photon ist ein Teilchen.

Autor: Tobi P. (Gast)
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W.S. schrieb:
> Selbstverständlich gibt es Photonen. Sie sind als Austauschteilchen der
> elektromagnetischen Wechselwirkung grundlegender Bestandteil dieser
> Welt.

Mag sein, sinnlos sich zu streiten. Aber machen Sie auch irgendwann 
"Karriere"? So wie die Elektronen von Bahnen in eine "Wolke" befördert 
wurden?

Sven B. schrieb:
> Aber was sonst, wenn nicht das, bedeutet die Phrase "es gibt"?

Kann man nicht wissen. Was in der menschlichen Welt keine Entsprechung 
hat ist dort m.E. auch nicht abbildbar. Da sind dann "Modelle" gefragt, 
eine Art Projektion auf das verstehbare.

Autor: Wissenschaftler (Gast)
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Teo D. schrieb:
> Ein Photon ist ein Ereignis
> durch Beobachtung

Richtig. In der Weise wie wir auf die Realität schauen ergeben sich 
Photonen wie auch alle anderen sogenannten "Elementarteilchen" als 
lokalisierbare Objekte oder verschmierte Wolken, mehr noch, ergeben sich 
diese Objekte an sich. Die Frage ist längst nicht mehr, ob diesen 
Erscheinungen irgendeine Realität zuzubilligen ist sondern wie unsere 
Wahrnehmung im konkreten Fall zu erklären ist und wie wir uns das 
praktisch nutzbar machen können.

Autor: Sven B. (scummos)
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Tobi P. schrieb:
> Sven B. schrieb:
>> Aber was sonst, wenn nicht das, bedeutet die Phrase "es gibt"?
>
> Kann man nicht wissen. Was in der menschlichen Welt keine Entsprechung
> hat ist dort m.E. auch nicht abbildbar. Da sind dann "Modelle" gefragt,
> eine Art Projektion auf das verstehbare.

Aber was ist "verstehbar"? Das ist doch total subjektiv. Man kann sich 
vor allem auch antrainieren, der Meinung zu sein Dinge die einem 
bestimmten Schema entsprechen zu "verstehen".

Ich behaupte, dass es keinen objektiv formulierbaren Unterschied 
zwischen den Behauptungen "es gibt Bananen" und "es gibt Photonen" gibt.

Autor: Johann J. (johannjohanson)
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Sven B. schrieb:
> Ein Photon ist ein Teilchen.

Ohne Masse? Wie soll das gehen? Für mich (tm) ist es eine 
elektromagnetische Welle definierter Länge. Wenn nur 1 Photon kommt, 
dann eben nur 1 "Buckel" - Länge abhängig von der Wellenlänge. Aber ich 
bin kein Physiker.

Autor: Teo D. (teoderix)
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Sven B. schrieb:
> Ich behaupte, dass es keinen objektiv formulierbaren Unterschied
> zwischen den Behauptungen "es gibt Bananen" und "es gibt Photonen" gibt.

Eine Banane ist ein Makroskopische Objekt, das durch seine Vielzahl an 
Quantenphysikalischen Ereignissen zu ihrem eigenem Beobachter wird und 
so für uns (ein ebensolches Objekt) real wird. Ein Photon ist in 
unserer Welt nicht real, nur die dadurch ausgelösten Ereignisse. Es 
gibt also kein Photon, nur etwas das wir so bezeichne.
Real sind nur die Wechselwirkungen, nicht die Dinge selbst.

Autor: Nupp (Gast)
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Eines ist sicher: Der Dunning Kruger Effekt ist stark in diesem Thread. 
XD

Ich kann nur jedem interessierten empfehlen sich von diesem Thread fern 
zu halten. Idealerweise nimmt man sich ein Physikbuch zur Hand.

Autor: Sven B. (scummos)
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Johann J. schrieb:
> Sven B. schrieb:
>> Ein Photon ist ein Teilchen.
>
> Ohne Masse? Wie soll das gehen? Für mich (tm) ist es eine
> elektromagnetische Welle definierter Länge. Wenn nur 1 Photon kommt,
> dann eben nur 1 "Buckel" - Länge abhängig von der Wellenlänge. Aber ich
> bin kein Physiker.

Die Vorstellung mit dem Buckel ist auf jeden Fall unpassend. Wie schon 
öfter gesagt, das Photonen- und das Wellenbild lassen sich nicht 1:1 
ineinander überführen. Das Teilchenbild beschreibt einige Prozesse sehr 
gut, das Wellenbild andere, aber im Allgemeinen braucht man die 
quantenfeldtheoretische Betrachtung, aus der beide Bilder als Grenzfall 
folgen.

Ein Teilchen ohne Masse ist in meinen Augen keinerlei Widerspruch. Keine 
der typischen Eigenschaften eines Teilchens (Ort, Impuls, Ladung, Masse, 
Spin, ...) setzen voraus, dass die Masse ungleich 0 ist.

Autor: Sven B. (scummos)
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Teo D. schrieb:
> Real sind nur die Wechselwirkungen, nicht die Dinge selbst.

Folglich sind Bananen als Dinge also nicht real?

Mein Punkt ist, dass es keinen besonders tollen Unterschied gibt 
zwischen "das gibt es" und "das gibt es nicht aber wir bezeichnen es als 
Konzept so". Wenn ein Konzept das beobachtete Phänomen gut beschreibt, 
ist es in dem Sinne "real", als dass die daraus folgende intuitive 
Vorstellung des Prozesses korrekte Schlüsse zulässt. Und das ist doch 
eigentlich alles, was man von "real" erwartet, oder? Ein Konzept, aus 
dem man nur richtige Folgerungen ziehen kann.

: Bearbeitet durch User
Autor: Elektrofan (Gast)
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Vielleicht hilft der Begriff "Kohärenzlänge" weiter, z.B.:

https://de.wikipedia.org/wiki/Koh%C3%A4renzl%C3%A4nge

Autor: Mario H. (rf-messkopf) Benutzerseite
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Sven B. schrieb:
> Wie schon
> öfter gesagt, das Photonen- und das Wellenbild lassen sich nicht 1:1
> ineinander überführen. Das Teilchenbild beschreibt einige Prozesse sehr
> gut, das Wellenbild andere, aber im Allgemeinen braucht man die
> quantenfeldtheoretische Betrachtung,

Das dürfte einer der Kernpunkte vieler Missverständnisse sein. Die Natur 
ist nun einmal so, dass mikroskopische Systeme (Teilchen) je nach 
experimentellem Kontext bzw. Präparation mal Teilcheneigenschaften und 
mal Welleneigenschaften haben können. Als die Physik Anfang des 20. 
Jahrhunderts auf dieses Phänomen stieß, wurde dafür der Begriff des 
"Welle-Teilchen-Dualismus" geprägt. Eine kohärente Beschreibung 
mikroskopischer Systeme, die sowohl Wellen- als auch 
Teilcheneigenschaften berücksichtigt, wurde daraufhin mit der 
Quantenmechanik geschaffen. Je nach Zustand eines Quantensystems können 
Wellen- und Teilcheneigenschaften hervortreten, oder auch beliebige 
Mischformen. Der Begriff des Welle-Teilchen-Dualismus ist vom heutigen 
Standpunkt betrachtet also nur noch ein historischer und sollte nicht 
mehr verwendet werden, auch wenn er immer noch durch populäre 
Darstellungen geistert.

Photonen sind in ihrer theoretischen Beschreibung nochmal wesentlich 
komplizierter, weil man auf beliebigen Energieskalen (bis Null hinab) 
Erzeugungs- und Vernichtungsprozesse von Photonen zu berücksichtigen 
hat. Nun ist die "herkömmliche" Quantenmechnaik nicht in der Lage, 
solche Prozesse zu beschreiben (in ihr ist die Teilchenzahl fest, auch 
berücksichtigt sie nicht die Masse-Energieäquivalenz der speziellen 
Relativitätstheorie; sie taugt also nur für Teilchen mit Masse größer 
Null und auf Energieskalen, bei denen Erzeugungs- und 
Vernichtungsprozesse vernachlässigbar sind). Eine Theorie der Photonen, 
die solche Prozesse berücksichtigt, ist notwendig eine sogenannte 
relativistische Quantenfeldtheorie. Und auch in einer Quantenfeldtheorie 
können wieder Wellen- oder Teilcheneigenschaften des Systems 
hervortreten, je nachdem in welchem Zustand es sich befindet. Das habe 
ich in Beitrag "Re: Wie "lang" ist ein Photon?" zu sagen 
versucht. In diesem Sinne kann man einem Ein-Photonen-Zustand keine 
Welle im klassischen Sinne zuordnen.

Weiter hat es natürlich hat wenig Sinn, Photonen isoliert zu betrachten. 
Man muss daher der Theorie noch Teilchen mitgeben, mit denen die 
Photonen wechselwirken können. Für geladene Mesonen, Leptonen, etc., 
heißt die resultierende Theorie dann Quantenelektrodynamik (QED). Leider 
wird die ganze Geschichte dann mathematisch sehr komplex und abstrakt, 
und man hat eine Reihe von komplizierten Problemen zu lösen, wenn man 
aus einer solchen Theorie experimentell verifizierbare Ergebnisse wie 
Wirkungsquerschnitte oder Zerfallsbreiten herausbekommen will 
(Stichwörter Störungstheorie, Propagatoren und Feynman-Diagramme, 
Renormierung, etc.). Nebenbei bemerkt ist die QED das einfachste 
physikalisch relevante Beispiel einer lokalen Eichtheorie, und damit 
fundamental für das Verständnis der modernen Elementarteilchenphysik und 
des Standardmodells.

Der "klassische" Grenzfall der QED ist das, was man heute klassische 
Elektrodynamik nennt -- die die Grundlage der Elektrotechnik darstellt, 
um die es in diesem Forum ja normalerweise geht. Als Konsequenz der 
Tatsache, dass das Photonfeld Masse Null hat, ist die klassische 
Elektrodynamnik übrigens von Haus aus eine relativistische Theorie (die 
Maxwell-Gleichungen sind Lorentz-kovariant).

Wie gesagt, kompliziert -- und gehört in voller Schönheit auch nicht zum 
kanonischen Stoff eines Physikstudiums. Nichts desto trotz ist die QED 
eine der am besten verifizierten physikalischen Theorien überhaupt und 
erklärt viele Phänomene wie den anomalen gyromagnetische Faktor des 
Elektrons, den Lamb Shift, Hyperfeinstruktur, etc.

Den Doppler-Effekt für ein Photon aufgrund eines relativ zur "Lampe" 
bewegten Beobachters kann man dennoch relativ einfach im Teilchenbild 
aus der relativistischen Energie-Impulserhaltung herleiten, wie in 
Beitrag "Re: Wie "lang" ist ein Photon?" erwähnt. Man darf 
für ein einzelnes Photon allerdings nicht mit einer Welle argumentieren. 
Umgekehrt kennt die Relativitätstheorie allerdings auch einen 
Doppler-Effekt für Wellen.

Die Kontemplationen zur "Länge eines Photons", die hier im Thread 
angestellt wurden, sind mir übrigens unverständlich geblieben. 
Vielleicht klärt mich ja jemand auf ;-)

: Bearbeitet durch User
Autor: Mario H. (rf-messkopf) Benutzerseite
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Mario H. schrieb:
> Den Doppler-Effekt für ein Photon aufgrund eines relativ zur "Lampe"
> bewegten Beobachters kann man dennoch relativ einfach im Teilchenbild
> aus der relativistischen Energie-Impulserhaltung herleiten

Kleiner Nachtrag, damit kein falscher Eindruck entsteht: Um den den 
Doppler-Effekt für Licht herleiten zu können, braucht man keine 
komplizierte Quantenelektrodynamik.

Man kann ihn entweder aus der Energie-Impulsbilanz von Photon und 
emittierendem Atom im Teilchenbild (masseloses Photon mit Energie E=hf) 
herleiten, oder direkt aus der Lorentz-Transformation im Wellenbild. 
Letzteres demonstriert recht schön, dass der Doppler-Effekt letztendlich 
ein geometrisches Raumzeit-Phänomen ist. Man darf allerdings nicht 
mittendrin zwischen Wellen- und Teilchenbild wechseln, wie im Thread 
versucht wurde.

Wesentlich ist auch, die Lichtquelle nicht zu vergessen 
(Relativitätsprinzip): Es kommt auf die Bewegung des Beobachters relativ 
zur Quelle an.

Autor: Nop (Gast)
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W.S. schrieb:

> Selbstverständlich gibt es Photonen. Sie sind als Austauschteilchen der
> elektromagnetischen Wechselwirkung grundlegender Bestandteil dieser
> Welt.

Nein, gibt es nicht. Es gibt lediglich ein Verhalten des Lichtes, das 
sich in manchen Situationen mit dem Photonenmodell beschreiben läßt. Das 
Licht selber ist weder Photon noch Welle, was auch die recht simple, 
wenn auch unbefriedigende Lösung des Welle-Teilchen-Paradxons ist.

Autor: Bauteiler (Gast)
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J. T. schrieb:
> Da geht es so ab Minute 32 darum, ob
> Energie erhalten ist oder nicht. Die Behauptung ist etwa "ein
> rotverschobenes Photon, wo ist die Energie hin?"

Youtube-Video "10 Irrtümer zur Urknalltheorie | Andreas Müller"

Es geht um Rätsel Nummer 8 - es gibt KEINE Energieerhaltung im Kosmos.

Antwort: ~ 34:00 Wo ist die Energie hin?
"da braucht man sich keine Gedanken machen, es gibt keine 
Energieerhaltung."

Damit ist Deine Frage bereits gegenstandslos. Nach dem Noether-Theorem 
sind Erhaltungsgrößen nur in Symmetrien (Zeiten einbezogen) vorhanden.

Da das Universum nicht zeitsymmetrisch ist, (Glocke 37:35) ist die 
Energie auch nicht erhalten.

Übrigens:
Andreas Müller ist nicht nur ein genialer Schwarzlochspezialforscher, 
hat auch eine TOP Webseite, da schlag ich seit Jahren nach:

https://www.spektrum.de/astrowissen/index.html

fand ich nur natürlich, daß er bei Lesch und Gassner eingestiegen ist -

die sonstigen Kommentare hier fruchten nichts - sind alles nur Amateure 
wie ich, im Funk OK - im Nachbarhobby Astrophysik 100% unzuständig.

Autor: Sven B. (scummos)
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Bauteiler schrieb:
> die sonstigen Kommentare hier fruchten nichts - sind alles nur Amateure
> wie ich, im Funk OK - im Nachbarhobby Astrophysik 100% unzuständig.

Eh, also z.B. Mario H. hat definitiv mindestens ein abgeschlossenes 
Physikstudium (klingt für mich eher nach promoviertem Teilchenphysiker 
oder so). Ich denke die wesentlichen Sachen zum Thema wurden in dem 
Thread auf jeden Fall richtig wiedergegeben, wenn man die Nonsens-Posts 
ignoriert.

: Bearbeitet durch User
Autor: mh (Gast)
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Sven B. schrieb:
> Eh, also z.B. Mario H. hat definitiv mindestens ein abgeschlossenes
> Physikstudium (klingt für mich eher nach promoviertem Teilchenphysiker
> oder so).

Wir sollen einem Teilchenphysiker beim Thema Teilchenphysik glauben? Als 
nächstes sollen wir den Umweltphysikern glauben, dass es einen vom 
Menschen verursachten Klimawandel gibt.

Autor: Tobi P. (Gast)
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Sven B. schrieb:
> Die Rotverschiebung durch Relativbewegung ist eine extrem gut
> verstandene und vermessene Theorie, an der es keine begründeten Zweifel
> gibt.

Hab ich auch nicht bestritten,

>> Auch nur ein Modell, für mich Laien! aber ein obskures. Müssten sich
>> nicht, wenn das korrekt wäre, alle beobachtbaren Objekte außen befinden
>> und die Mitte leer sein?
>
> Vielleicht liest du als Laie mal zumindest eine Seite Text über
> Kosmologie, bevor du dein Wissen dazu in Diskussionsforen preisgibst. No
> offense, aber das hilft halt echt keinem.

Warum Antwortest du auf meine Beiträge wenn du nicht mal eine Frage von 
einer Behauptung zu unterscheiden gewillt bist?

Beitrag #5958995 wurde von einem Moderator gelöscht.
Autor: W.S. (Gast)
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Nop schrieb:
> Nein, gibt es nicht. Es gibt lediglich ein Verhalten des Lichtes, das
> sich in manchen Situationen mit dem Photonenmodell beschreiben läßt.

Jetzt stampfst du mit dem Fuß auf wie ein bockiges Kind, aber das nützt 
nichts. Wenn dir das Wort "Photon" nicht schmeckt, dann nenne es eben 
Lichquant oder elektromagnetischer Quant. Gilt von Langwelle bis Gamma 
und beidseitig drüber hinaus.

Immerhin ist der Welle-Teilchen-Dualismus typisch für alles, was in der 
Mikrowelt sich tummelt. Man kann's auch mathematisch ineinander 
überführen. Schrödingers Wellengleichung nach Heisenberg und zurück ist 
ne beliebte Seminar-Übung bei Physikern.

Was du mit "Verhalten von Licht" benennen willst, ist lediglich das in 
die klassische Physik projizierte Verhalten. Also schmeiße du mal nicht 
Begriffe der klassischen Physik ("Licht") mit quantenmechanischen 
Begriffen ("Quant", Teilchen" etc.) in einen Topf.

W.S.

Beitrag #5959152 wurde von einem Moderator gelöscht.
Autor: Mario H. (rf-messkopf) Benutzerseite
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Sven B. schrieb:
> Eh, also z.B. Mario H. hat definitiv mindestens ein abgeschlossenes
> Physikstudium (klingt für mich eher nach promoviertem Teilchenphysiker
> oder so).

Joa, allerdings kein Teilchenphysiker im näheren Sinne, so dass sich 
mein Wissen in Grenzen hält. Ich komme aus der mathematischen Physik und 
habe mich längere Zeit mit einigen Grundlagenproblemen von 
Quantentheorien und deren mathematischer Beschreibung befasst. Darunter 
auch solche für Systeme mit unendlich vielen Freihetsgraden, wie z.B. 
quantisierte Feldtheorien. Die Anwendungen in der 
Elementarteilchentheorie sind da nicht allzu weit entfernt. Außerdem gab 
und gibt es an meiner Alma Mater eine recht aktive und renommierte 
Theorie-Gruppe, die sich mit Quantenchromodynamik und Gittereichtheorie 
(insbesondere bei hohen Temperaturen, d.h. Quark-Gluon-Plasma) 
beschäftigt. Durch Osmose bekommt man da das eine oder andere mit.

Beitrag #5959788 wurde von einem Moderator gelöscht.
Autor: Claus H. (hottab) Benutzerseite
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Marios Ausführung finde ich hochinteressant und allgemeinverständlich.

In den letzten zehn Jahren habe ich öfter versucht, tiefer in die 
theoretische Materie von Maxwell, Einstein, Planck und Heisenberg 
einzudringen.

Vier Probleme treten immer wieder auf:

Mathematik div Null
Physik Materie - Masse
Ungenauigkeit bei Einstein und
Heisenbergs Unbestimmtheit - e = m * c^2

Sie werden kaum irgendwo angedeutet oder erleutert.

In der Mathematik:
Es ist sichere Tatsache das physikalische Modelle in der Regel 
mathematisch hergeleitet werden. Für mathematische Prozesse sind 
axiomatische Begriffe unbedingt notwendig, z. B. steht das U für die 
elektrische Spannung.

Jeder hat in der Schule gelernt, dass die Division durch Null nicht 
erlaubt ist. Also kann man schlussfolgern, die Mathematik und die Physik 
sind in dem Punkt nicht definiert. Später lernen wir dann, div Null 
können wir uns von beiden Seiten beliebig klein annähern und 
praxistaugliche Berechnungen erhalten. Das Gegenstück ist dann beliebig 
groß aber nicht unendlich.

In der Physik:
Selbst in der modernen Physik sind bestimmte Begriffe nicht eindeutig, 
das heißt, es streiten sich sogar die Gelehrten.

Nach Einsteins Formel kann man Masse in Energie und Energie in Masse 
umwandeln. Daraus kann man nur schlussfolgern, dass Energie auch Materie 
ist. Also können bei der Umwandlung von Energie in Masse nur Teilchen 
und Antiteilchen entstehen und keine Materie und Antimaterie, da es 
keinen antienergetischen Zustand gibt.

Wenn man die Energie-Formeln von Einstein und Planck zusammenführt, wird 
die Masse eine Funktion der Frequenz. Selbst theoretisch ist dann nur 
eine beliebig kleine Frequenz < yHz und eine beliebig hohe Frequenz > 
YHz annehmbar, sozusagen mathematisch-physikalischer Wertevorrat.

Jede Theorie oder jedes physikalische Modell müsste diese 
Einschränkungen machen.

Nun verstehe ich es so, dass die Quantenfeldtheorie und die 
Quantenelektrodynamik diese "Lücken" schließt und trotzdem sichere 
Berechnungen liefert.

Nun gut, das war der sogenannte geistige Quantensprung mit der "Länge" 
eines Photons. Kleiner Scherz

Zu Einstein:

Maxwell hat bekanntlich die elektromagnetischen Wellen vorhergesagt und 
deren Ausbreitungsgeschwindigkeit berechnet. Das Licht ist eine 
Untermenge der elektromagnetischen Wellen, ein genau bestimmter 
Frequenzbereich. Insofern müsste man c in e = m * c^2 als 
Ausbreitungsgeschwindigkeit der elektromagnetischen Wellen definieren. 
Lichtgeschwindigkeit geht umgangsprachlich leichter über die Lippen.

Zu Heisenberg:

Nachdem wir nun davon überzeugt sind, dass die "Länge" eines Photons ein 
masseloser Lichtquant ist, kommt der Kollege Heisenberg und sagt, der 
Ort und der Impuls sind nur mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit und 
abhängig vom Messverfahren bestimmbar und die QED gibt ihm Recht. Alles 
wabert.

Ob in diesem Bereich noch e = m * c^2 zutrifft, ist zu bezweifeln, da 
ein Lichtquant die kleinstmögliche Energiemenge darstellt, die aber kein 
massebehaftetes Teilchen ist.

So wirft jede neue Erkenntnis 1000 weitere Fragen auf.

Autor: Toll (Gast)
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Nimm ne Schmiege und miss nach.

Autor: W.S. (Gast)
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Claus H. schrieb:
> In den letzten zehn Jahren habe ich öfter versucht, tiefer in die
> theoretische Materie von Maxwell, Einstein, Planck und Heisenberg
> einzudringen.

Laß es lieber sein, denn du kommst (wie man deinen Ausführungen deutlich 
entnehmen kann) ständig ins Straucheln, weil du Begriffe der klassischen 
Physik mit Begriffen der Quantenmechanik durcheinander wirfst. Das kann 
nicht klappen.

Der ganze Thread hier ist von diesem Denkfehler geplagt. Wie lan ist ein 
Photon? Tja, man kann nur eine Aufenthaltswahrscheinlichkeit angeben und 
diese dann berechnen. Da kommt dann heraus, daß gewöhnliches 
breitbandiges Licht eben recht kurz ist, ne Na-Spektrallinie dann so 
etwa ein paar Meter und eine wirklich monochromatisches Licht (Laser) 
genau so lang wie man den Laser einschaltet. Also 1 Sekunde ein macht 
300000 km.

Vielleicht können Elektrotechniker sich das anhand eines Wellenpaketes 
veranschaulichen und HF-Leute und DSP-Leute anhand der Einschwingzeit 
eines Filters in Abhängigkeit von dessen Bandbreite. Das sind aber eben 
alles nur Denkmodelle zum Verdeutlichen.

W.S.

Autor: Nop (Gast)
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W.S. schrieb:
> Das sind aber eben
> alles nur Denkmodelle zum Verdeutlichen.

Genau wie der Begriff des Photons selber.

Autor: M.A. S. (mse2)
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W.S. schrieb:
> du kommst (wie man deinen Ausführungen deutlich
> entnehmen kann) ständig ins Straucheln, weil du Begriffe der klassischen
> Physik mit Begriffen der Quantenmechanik durcheinander wirfst.
So ist es wohl. Des weiteren:

Claus H. schrieb:
> Also können bei der Umwandlung von Energie in Masse nur Teilchen
> und Antiteilchen entstehen und keine Materie und Antimaterie, da es
> keinen antienergetischen Zustand gibt.
... sieht man an obenstehender Äußerung, dass Du (Claus H.) viele 
Begriffe nicht kennst:

Antiteilchen SIND Antimaterie.

Ein Anti-Elektron wäre ein Positron (elektrisch positiv geladen), ein 
Antiproton wäre elektrisch negativ geladen. Aus diesen Komponenten 
könnte man ein Anti-Wasserstoffatom aufbauen. DAS wäre Antimaterie.

Was stellt Du Dir unter Antimaterie vor? Negative Masse?
=> Am besten getestete Matratze: Nee, nee, nee...

: Bearbeitet durch User
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Autor: Claus H. (hottab) Benutzerseite
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Um meine Gedanken zu erklären, muss ich etwas weiter ausholen.
Entschuldigt bitte, die politischen Gleichnisse sind nur eine Präambel 
und haben nichts mit Elektronik und dem interessanten Thema zu tun.

Also:
Manche Politiker behaupten, die Masse sei unfähig ihre Politik zu 
verstehen, weil der Allgemeinheit nicht die Zusammenhänge und alle 
Fakten bekannt sind.

Nun gibt es hier Mitforisten, von denen ein ähnlicher Spruch schnell in 
die Feder fließt, in die Tasten gehämmert oder mit der Spracherkennung 
diktiert wird.

Grundsätzlich kann es nicht falsch sein, sich eigene Gedanken zu machen. 
gg-Suche (das ich aus Datenschutzgründen ablehne) nachzuplappern ist 
nicht meine Art.

Die Dissertation meines Neffen gibt mir ein Beispiel, dass es auch 
zweckmäßig sein kann, eine theoretische Annahme zu erforschen, die in 
realen Versuchsreihen nicht bestätigt wird. Damit wird diese Theorie von 
den späteren Forschungen ausgeschlossen.

Nach dem Vorwort zum Kern der Sache.

Urerde (Scheibe), Geozentrik und Uratom hat sich als wissenschaftlicher 
Unfug erwiesen, jedoch damals zu neuen Erkenntnissen verholfen. Nun 
steht der Hype auf "Big Bang" (unsinnige Übersetzung: "Urknall").

An einem energetischen Punkt oder Zustand, an dem Raum und Zeit beginnen 
sollen, war auch Materie nicht definiert. Teilchen sind eine 
Untermenge der Materie, nicht Materie an sich, ganz klar, meine ich - 
nur, was ist dann Energie?

Ohne feste physikalische Begriffe ist eine weiter Diskussion wenig 
sinnvoll. Das Philosophieren gehört nicht hierher. Insofern hat auch der 
gelöschte 180° Autor recht, da sich zwei elektromagnetische Wellen 
(Licht als Teilbereich) mit dieser Phasenverschiebung und gleicher 
Amplitude bekanntlich gegenseitig aufheben. Sinnvoller und 
allgemeinverständlicher scheint es, Teilchen und Antiteilchen mit den 
elektrisch neutralen Neutronen und Antineutronen zu veranschaulichen.

Hier ein zweites Beispiel - absoluter Nullpunkt der Temperatur - mit dem 
man meine Gedanken eventuell verstehen kann, obwohl ich mir nicht 
absolut sicher bin, ob das Gay-Lussacsches Gesetz in der Quantenphysik 
gültig ist.

Die Hauptessenz ist, man kann sich dem absoluten Nullpunkt beliebig weit 
annähern, ihn aber nicht erreichen. Meine mathematische Einleitung im 
ersten Beitrag erwog diese Richtung. Für die Physik gilt nur ein 
endlicher Wertevorrat <> 0, < +∞  und > -∞. Die Null, bzw. ein absolutes 
Nichts und ein in Raum und Zeit unendliches Universum sind 
undefinierbar!

Ein weiterer Gedanke war vor ca. 50 Jahren, als ich mich beruflich mit 
der der Masertechnik beschäftigt habe, die es ermöglichen sollte, "die 
Flöhe von Chicago husten zu hören". Für die "Besetzungsinversion", 
dachte ich eher an Heisenbergs Aufenthaltswahrscheinlichkeit (>90 %) der 
Elektronen im Orbitalmodell.

Lasertechnik ist bestimmt für jeden ein Begriff und gilt als Maser mit 
verkürzter Wellenlänge. Ob eine Maser-Funkempfangstechnik überhaupt 
entwickelt wurde, ist mir nicht bekannt oder sie wird nicht öffentlich 
publiziert. Das nur am Rande in der "Länge" eines Photons in 
Gänsefüßchen.

Autor: Antoni Stolenkov (Gast)
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Max D. schrieb:
> Wenn die Rotverschiebung mit einer Dehnung der Raumzeit erklärt wird,
> stellt sich die Frage, wo die Energie bleibt.

Peanuts.

Um die Raumzeit zu dehnen ist eine menge Energie nötig. Der 
Energieumsatz eines sich ausdehnenden Universums ist immens.

Autor: Antoni Stolenkov (Gast)
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J. T. schrieb:
> Wenn dann noch der Meterstab mitwächst, würde man nichteinmal einen
> Unterschied messen können.

Tut er ja auch. Er kommt sogar vom anderen Stern. ;-)

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