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Theorien jenseits der Standardphysik Sie haben Ihre eigene physikalische Theorie entwickelt? Oder Sie kritisieren bestehende Standardtheorien? Dann sind Sie hier richtig.

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  #1  
Alt 17.04.08, 17:20
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ingeniosus ingeniosus ist offline
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Standard Licht: Welle oder Teilchen?

Da Lichtmodell schon vergeben ist, will ich diesen Neuansatz wagen.

Jünste Beiträge sind leider nur emotionell geworden.

Ich ersuche alle Teilnehmer rein wissenschaftlich zu argumentieren und keine Emotionen aufkommen zu lassen.
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Geändert von ingeniosus (06.06.08 um 20:40 Uhr) Grund: Jüngste Beiträge
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  #2  
Alt 17.04.08, 17:43
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ingeniosus ingeniosus ist offline
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Standard AW: Licht: Welle oder Teilchen?

Kurz meine jüngsten Ideen dazu, jede wissenschaftliche Diskussion - ohne persönliche Emotionen (=Entgleisungen) - ist hier willkommen.
Für die Welle: Frequenz, Beugung,
Für den Körper: Photonen-Quantelung nach Planck, Impuls, Ausbreitungsgeschwindigkeit
Verbindungen: Ausbreitung als mögliche Interferrenzwellenfront
Fragen: woher kommt die Frequenz?
woher kommt die konstante Lichtgeschwindigkeit? Einstein sagt: ist eben eine Naturkonstante, es ändert sich die Masse bzw bei Licht die Frequenz?
Warum schwingt Licht?
Setzt das nicht ein vorhandenes Verteilungsfeld voraus, das wir noch nicht kennen (Verschränkung nach Zeillinger)?
Teilchen-Hierarchie: Himmelskörper, Gegenstand, Molekül, Atom, Elektron, Photon, Atomkern: Quarks
Theoretische Elemente von Beziehungen: "Eichbosonen" (Photonen, Gluonen, W- und Z-Bosonen)
Eigenes Masse-Teilchen: Higgs-Boson
Ist die makroskopische Physik doch auch in die Quantenmechanik überführbar?
Scheitern wir in der Quantenmechanik nur an der Unfähigkeit, einflusslose Messungen durchzuführen? Wie wären solche zu erreichen?

sapienti sat
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Geändert von ingeniosus (30.03.15 um 15:37 Uhr)
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  #3  
Alt 17.04.08, 22:14
Querkopf Querkopf ist offline
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Standard AW: Licht: Welle oder Teilchen?

Was ist Licht?
Klassisch gesehen eine Lösung der Maxwellgleichungen, genauer der sogenannten Wellengleichung, einer linearen Differentialgleichung zweiter Ordnung in Räumlichen und Zeitlichen Variablen, also eine Welle.
Gott sprach es werde Maxwell und es ward Licht. Nun zumindest für den Ingenieur.
Für den theoretischen Physiker (zumindest Feldtheoretiker) steht die Lagrangedichte am Anfang aller Naturbetrachtung. Aus dieser lassen sich dann die Feldgleichungen ableiten.
Soweit die klassische Theorie. Teilchen gibt es in ihr keine. Daran ändern auch ad hoc Hypothesen von Planck oder Einstein nichts. Diese zeigen nur, dass die Maxwelltheorie unvollständig ist. Ich brauche eine Feldgleichung, die mir explizit Teilchenlösungen gibt, denn das ist z.B. das Ergebnis des Photoelektrischen Effektes. Ich brauche Energiepakete von h-quer Omega.
Wie bekomme ich so etwas (es gibt natürlich viele Wege zum Ziel)? Mein Ausgangspunkt ist die Lagrangedichte (also die Feldvariante dessen was du als Lagrangefunktion vermutlich in der Ingenieursausbildung gelernt hast) des freien Feldes (also keine Ströme und Ladungen). Durch Legendretransformation erhalte ich meine Hamiltondichte.
Meine Bewegungsgleichung ist eine lineare Differentialgleichung, ich kann einen Ebenen Welleansatz machen (bzw. eine Darstellung des Feldes durch Fouriermoden). Ich habe also im Grunde genommen eine Summation über jede menge harmonische Oszillatoren mit verschienen Frequenzen.

Der Harmonische Oszillator ist ein wohlbekanntes Problem, für jeden, der in seinem Leben einmal mit Differentialgleichungen zu tun bekommen hat. Den quantenmechanischen Oszillator hingegen kann ich zwar auch als Differentialgleichung lösen, viel effektiver ist aber die algebraische Variante des Problems. Dabei werden Anregungszustände des Oszillators durch auf und Absteigeoperatoren ineinander überführt. Jeder Anregungszustand lässt sich durch mehrfaches Anwenden eines Aufsteigeoperators aus dem Grundzustand aus dem Grundzustand erzeugen. Durch Rekursion bekomme ich die Polynome, die auch meine Differentialgleichung lösen.
Das möchte ich aber eigentlich gar nicht mehr. Interessanter Weise hat mein QM harmonischer Oszillator ein äquidistantes Energiespektrum mit den Energieschritten von h quer Omega. Das ist genau das diskrete Energiepaket, das Lichtteilchen nachdem ich suche. Meine Operatoren erzeugen also Photonen aus dem Grundzustand bzw. vernichten diese wieder.

Ich ersetze nun also meine ganzen Fouriermoden durch Quantenmechanische Oszillatoren die ihrerseits aus Operatoren bestehen, die jeweils Photonen der Energie h-quer omega erzeugen, bzw. vernichten.

Ich habe nun ein Quantisiertes Elektromagentisches Feld. Im klassischen Grenzübergang habe ich ein kontinuierliches Spektrum, dass ich wieder in meine Fouriermoden und letzten Endes in Maxwell überführen kann. Makroskopisch macht habe ich meine gute alte Maxwelltheorie und meine bekannten elektromagnetischen Wellen.
Makroskopisch habe ich also Wellen, aber meine Theorie ist nun nicht mehr fundamental. Was ist nun aber Licht auf fundamentaler Ebene.

Ich bin gestartet mit einem klassischen Feld, also einer Funktion (Orts und zeitvariablen, bzw. Ortsableitungen). Nun habe ich aber meine Erzeugungs - und Vernichtungsoperatoren eingefügt. Mein Feld ist nun keine Funktion mehr, sondern ein Feldoperator, der das Entstehen von Photonen in Raum und Zeit beschreibt.
Es gibt also in dieser Theorie nur noch Teilchen. Das sind aber keine klassischen Teilchen mehr, also irgendwelche kleine Massekügelchen oder ähnliches, sondern Anregungszustände des Grundzustandes meines Systems (auch Vakuum genannt).
Noch einmal zur Gegenüberstellung der gegensätzlichen Konzepte:

Klassische Theorie: Ich habe Felder und geladene Teilchen. Geladenen Teilchen Wechselwirken über Felder.
QFT: Felder sind Operatoren die Teilchen aus dem Vakuum erzeugen und in dieses vernichten. Teilchen sind Anregungszustände des Vakuums. Die Teilchenzahl muss nicht erhalten bleiben!

Bis jetzt habe ich in meiner Theorie noch keine Wechselwirkung. Ich habe nur ein freies Maxwellfeld. Meine Theorie hat keinen Selbstwechselwirkungsterm. Für Wechselwirkungen brauche ich Ströme und Ladungen. Diese ladungsträger (Elektronen, Positronen, ...) werden durch das Diracfeld, ein anderes Quantisiertes Feld beschrieben.

Meine Wechselwirkung findet auch über meine Operatoren statt, wobei der Viererimpuls erhalten bleiben muss (also aus dem Nichts kann ich auch nichts erzeugen). Ein typischer Wechselwirkungsprozess wäre also: Ein Photon wird erzeugt und dafür ein Elektron - Positron paar vernichtet.
Ich kann mein Quantisiertes elektromagnetisches Feld auch mit einem Elektron z.B. in einem Wasserstoffatom koppeln. Dann erzeuge ich ein Elektron höherer Energie und vernichte dafür ein Photon und ein Elektron niedrigerer Energie. Ich weiß plötzlich wo meine Photonen stecken wenn ich ein Wasserstoffatom anrege. Ich habe nämlich plötzlich einem Mechanismus der mir eine Verletzung der Teilchenzahlerhaltung ausdrücklich erlaubt. Klassisch kann ich Teilchen nicht vernichten und schon gar nicht erzeugen (da kommt die Kontinuitätsgleichung her).

Für mich gibt es daher wie z.B. auch für QED Mitschöpfer Richard Feynman nur Teilchen.

All die ganzen Schönen Theorien enthalten aber immer die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit. Warum? Weil es funktioniert. Weil es die natur nun einmal beschreibt. Aber warum ist sie konstant? Keiner weiß es. Vielleicht sagt uns eine spätere Theorie etwas darüber. Vielleicht werden wir es nie wissen.
Zitat:
Scheitern wir in der Quantenmechanik nur an der Unfähigkeit, einflusslose Messungen durchzuführen? Wie wären solche zu erreichen?
Das ist natürlich eine Interessante Überlegung, mit denen sich die Väter der QM auch herumgeschlagen haben. Sind QM Effekte fundamental, ist z.B. die Heisenbergsche Unschärfe Fundamental, oder lassen wir uns von unserer Unfähigkeit im Mikroskopischen Bereich vernünftige Experimente zu machen hinters Licht Führen.

Dazu kann man aber mittlerweile sagen: Die Quantenmechanik ist Fundamental. Es gibt eine ganze Reihe von Experimenten bei denen der die maximale Störung durch die Messung um ein vielfaches geringer ist, als der Quantenmechanische Effekt. Man ist mittlerweile auf einem technischen niveau, bei dem man Verschränkung an Makroskopischen Objekten beobachten kann. Es gibt natürlich die berühmten Zeilingerexperimente , aber die Kohlenstofffußbälle sind immer noch ziemlich klein. Weniger gut vermarktet aber eigentlich viel Spektakulärer sind Versuche zur Verschränkung von strömen in Supraleiterelementen. Da kann man durchaus Ströme im Mikroamper Bereich (also das was man in der Schule z.T an Strömen hat) miteinander verschränken. Das ist recht interessant für den Bau von Festköperquantencomputern weil man eben nicht so ein kleines schlecht zu kontrollierendes Atom hat sondern einen Makroskopische Strom.
__________________
Don't like QED rules? Go somewhere else, to another universe perhaps, where the rules are simpler: http://www.youtube.com/watch?v=5VMu1...eature=related
How to become a BAD theoretical physicist:
http://www.phys.uu.nl/~thooft/theoristbad.html
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  #4  
Alt 18.04.08, 05:46
quick quick ist offline
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Standard AW: Licht: Welle oder Teilchen?

Hallo Querkopf,

Zitat:
Zitat von Querkopf Beitrag anzeigen
Interessanter Weise hat mein QM harmonischer Oszillator ein äquidistantes Energiespektrum mit den Energieschritten von h quer Omega. Das ist genau das diskrete Energiepaket, das Lichtteilchen nachdem ich suche. Meine Operatoren erzeugen also Photonen aus dem Grundzustand bzw. vernichten diese wieder.
Wenn Du virtuelle Photonen entstehen läßt, was genau oszilliert dabei?
Oszillieren die Photonen selbst dann auch noch?
Zitat:
Zitat von Querkopf Beitrag anzeigen
All die ganzen Schönen Theorien enthalten aber immer die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit. Warum? Weil es funktioniert. Weil es die natur nun einmal beschreibt. Aber warum ist sie konstant? Keiner weiß es. Vielleicht sagt uns eine spätere Theorie etwas darüber. Vielleicht werden wir es nie wissen.
Die Konstanz der Geschwindigkeit finde ich gar nicht so besonders, mich würde eher interessieren, welcher "Mechanismus" hinter dieser hohen Geschwindigkeit steckt. Was hält ein Photon zusammen und auf der "Spur"?

mfg
quick
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  #5  
Alt 18.04.08, 07:26
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Uranor Uranor ist offline
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Standard AW: Licht: Welle oder Teilchen?

Hallo quick,
Zitat:
Zitat von quick Beitrag anzeigen
Die Konstanz der Geschwindigkeit finde ich gar nicht so besonders, mich würde eher interessieren, welcher "Mechanismus" hinter dieser hohen Geschwindigkeit steckt. Was hält ein Photon zusammen und auf der "Spur"?
wir kennen noch nicht alle Eigenschaften des Vakuums und des Energiepotentials. Es ist so lange Potential, bis es h erreicht. Virtuell wird nun ein Phtonenpaar konkretisiert. Die Art der Resonanz kann noch nicht beschrieben werden.

Die Teilcheneigenschaften bleiben noch akstrakt. Immerhin ergänzen sich beide Partner unter Befolgung der Erhaltungen. Vielleicht kann man sich komplexe, etwa spiegelbildliche Rotation nach dem Möbiusband oder anderes vorstellen.

Aber wieso macht es das? Energie war so lange Potential, bis es bei h die Aktionsschwelle überschritt. Verlängert man die Beobachtungen, mag man etwas auseinanderdrückendes annehmen. Impuls würde es unter Erhaltung in die Wirlichkeit drücken.

Damit haben wir wieder die Situation wie beim angeregten Elektron. Impulstausch, und wir haben ein Elektron und ein Photon. Physiker klopfen dem Wissbegierigen auf die Finger, wenn man was von Scheingungen auf einer Sinuslinie erzählt. Oszillation beschreibt die Situation offenbar besser. Es hat lang gedauert, bis ich das zumindest vom Grobschema her nachvollziehen konnte.

Und wieder die Frage: Wieso oszilliert es? Macht es das von sich aus als herausgehobene Dynamik? Oder verhält es sich aus eigener intrinsischer Veranlassung heraus? Das Bestreben mag die Beruhigung sein. Doch das kann es nicht. Die Dynamik unterhält sich, Teilung ist nicht möglich.

Selbst wenn man die Zeitdynamik als Energie auffasst, hat man die Fragestellung nur weiter verlagert...

Nun ja. Über die Teilcheneigenschaften und deren Verhalten mag man nach und nach vielleicht "deutlicher" erkennen, oder besser gesagt schließen können, welche Eigenschaften das Vakuum hat. Allerdings sind nur abstrakte Herleitungen denkbar. Wir werden niemals erkennen können, was es tatsächlich ist. Vakuum und Energie, das Quantenvakuum sind das System. Wie weit das Reinschauen gelingt, bleibt aber spannend.

Gruß Uranor
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  #6  
Alt 18.04.08, 16:03
quick quick ist offline
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Standard AW: Licht: Welle oder Teilchen?

Hallo Uranor,

Zitat:
Zitat von Uranor Beitrag anzeigen
wir kennen noch nicht alle Eigenschaften des Vakuums und des Energiepotentials. Es ist so lange Potential, bis es h erreicht. Virtuell wird nun ein Photonenpaar konkretisiert. Die Art der Resonanz kann noch nicht beschrieben werden.
Man kann mit Hilfe von Formeln ganz gut beschreiben, was aus dem Vakuum "herauszuholen" ist. Das Vakuum selbst ist dabei aber wie eine "Black Box".
Seit über 100 Jahren ist der Äther nun "tot". Aber irgendeine Grundlage müssen die Eigenschaften des Vakuums doch haben! Auf welchem "Boden" errichten Physiker ihre Felder? Jeder Bauer müßte das eigentlich wissen...

Vakuum ist etwas Merkwürdiges, ähnlich merkwürdig, wie diese Flüssigkeiten.

mfg
quick
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  #7  
Alt 18.04.08, 20:04
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Standard AW: Licht: Welle oder Teilchen?

Zitat:
Zitat von Querkopf Beitrag anzeigen
Teilchen sind Anregungszustände des Vakuums. Die Teilchenzahl muss nicht erhalten bleiben!
Dies scheint mir der kernige physikalische Neuwert zu sein.
Ihre mathematischen Theorien in Ehren, aber Mathematik hat ihre Grenzen -durch seine Axiome und Definitionen (Maxwell durch die Vektorrechnung und die Wellengleichungen durch die Differenzialgleichungsregeln).
Physik geht zunächst von der Natur aus. Es ist natürlich schön, wenn man mathematische Gesetze aufstellen kann wie De Brogly oder Max Planck, aber wir haben eine Dimension erreicht in der wir keine eindeutigen Grössen messen können.
Wir sind stolz, dass wir Atome sehen können, aber wir sind weit davon entfernt, damit nach den klassischen mechanischen Regeln etwas zu manipulieren ( rollen, stossen, beschleunigen und bremsen) . Eine Steuerung eines radioaktiven Zerfalles wäre doch ein lohnendes Ziel. Erst dann können wir doch von Quanten"mechanik" sprechen, aber das wird sicherlich noch Jahrzehnte dauern.

Nun aber zu Ihrem "Anregungszustand", der mich interessiert. Das geht konsequent weiter in die Richtung Zusammenfluss der Photonen und Wellentheorie. Das Planksche Wirkungsquantum hat eventuell ein Äquivalent im Quantensprung, was offen bleibt ist die Frage : Woher kommt die Frequenz. Ist Sie nur eine Rechengrösse? Nein, sie wurde ja offensichtlich nachgewiesen. Wie kann man sich einen Impuls eines masselosen Teilchens vorstellen? Sind noch kleinere Teilchen knapp vor der Entdeckung?
Ich habe mir erlaubt, einen neuen Ordnungsbegriff zu prägen: das Energon in seinem Energium, als Bezeichnung eines eigenständigen physikalischen Teiles oder Teilchens.
Man kann dann so schön eine "Energon-Kette" bilden vom Himmelkörper, beliebigen physikalischen Gegenstand, Molekül, Atom, Elektron, Atomkern, Quark bis zum masselosen Teilchen Photon. Diese "Kette" kann beliebig fortgesetzt gedacht werden, je nach Stand der Forschung und Technik. Das ist natürlich nur ein informationswissenschaftliches Paradigma, hilft mir aber sehr.
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ingeniosus
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  #8  
Alt 18.04.08, 21:04
Uli Uli ist offline
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Standard AW: Licht: Welle oder Teilchen?

Zitat:
Zitat von Querkopf Beitrag anzeigen
Was ist Licht?
...
Hallo Querkopf,

danke für die exzellente und interessante Darstellung deiner Sicht zum Welle-Teilchen-Dualismus des Lichts. Ich denke, es ist alles logisch und richtig, was du geschrieben hast, und du bringst - vielleicht ein wenig aus der Sicht eines Theoretikers - diese Fragestellung auf den Punkt.
Vermutlich braucht es aber zumindest einen Physik-Studenten, um von deinem Beitrag profitieren zu können.

Gruss,
Uli
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  #9  
Alt 18.04.08, 21:15
quick quick ist offline
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Standard AW: Licht: Welle oder Teilchen?

Hallo ingeniosus,

Zitat:
Zitat von ingeniosus Beitrag anzeigen
Eine Steuerung eines radioaktiven Zerfalles wäre doch ein lohnendes Ziel. Erst dann können wir doch von Quanten"mechanik" sprechen, aber das wird sicherlich noch Jahrzehnte dauern.
Ansatzweise hat mich dieses Problem auch schon beschäftigt.
http://www.quanten.de/forum/showthre...8611#post18611
Ich vermute nur, solange es für die Kernkraftwerksbetreiber billiger ist, ihren strahlenden Abfall wegzusperren, tut sich in dieser Richtung nichts.

Zitat:
Zitat von ingeniosus Beitrag anzeigen
Woher kommt die Frequenz. Ist Sie nur eine Rechengrösse? Nein, sie wurde ja offensichtlich nachgewiesen. Wie kann man sich einen Impuls eines masselosen Teilchens vorstellen? Sind noch kleinere Teilchen knapp vor der Entdeckung?
Meines Wissens gibt es kein Experiment, das die Frequenz eines Photons nachweisen kann. Es ist immer nur eine Frequenz, durch welche dieses Photon erzeugt wurde oder selbst erzeugen kann. E = h*f charakterisiert also eher die Wirkungsweise bei der Erzeugung oder Vernichtung und nicht den Zustand des Photons selbst.

Zitat:
Zitat von ingeniosus Beitrag anzeigen
Ich habe mir erlaubt, einen neuen Ordnungsbegriff zu prägen: das Energon in seinem Energium, als Bezeichnung eines eigenständigen physikalischen Teiles oder Teilchens.
Das hört sich an, wie die Energiedichte-Oszillationen in den "Archen" von Uwebus. Er meint damit alles erklären zu können, leider kann ich es größtenteils nicht nachvollziehen.

mfg
quick
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  #10  
Alt 18.04.08, 21:49
Lambert Lambert ist offline
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Registriert seit: 12.02.2008
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Standard AW: Licht: Welle oder Teilchen?

Zitat:
Zitat von Uli Beitrag anzeigen
Hallo Querkopf,

Vermutlich braucht es aber zumindest einen Physik-Studenten, um von deinem Beitrag profitieren zu können.

Gruss,
Uli
Hallo Uli,

darf man auch exmatrikulierter Elektroing. mit Physik als Nebenfach sein, um den Beitrag zu schätzen?

Ich plädiere heftig für Dialog der Disziplinen -- auch wenn das manchmal für die Gesprächspartner arg anstrengend ist.

Gruß,
Lambert
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